碱性硫酸铝脱硫富液空化解吸二氧化硫的系统及方法与流程

本发明属于环境工程的技术领域，具体涉及碱性硫酸铝脱硫富液空化解吸二氧化硫的系统及方法。

背景技术：

目前，与煤炭共生的硫份燃烧时生成so2造成大气污染，是形成酸雨及雾霾天气的因素之一，同时我国又是一个可用硫资源贫乏国家。因此，脱除与回收利用燃煤烟气so2的先进方法一直是人们研究探索的课题。

碱性硫酸铝解吸脱硫法，理论上讲，是一种脱除、解吸so2效率高，脱硫富液解吸so2后再生碱性硫酸铝循环使用，解吸产物—高纯度so2可作为产品或制造硫酸、硫磺出售，具有二氧化硫污染治理与煤炭硫份资源化双重价值的脱硫技术。

现有公开的方法是用碱性硫酸铝溶液吸收so2，用水蒸汽加热脱硫富液高达100℃使so2解吸，且当前未见正在使用该法的报道。用水蒸汽加热脱硫富液解吸so2方法，存在消耗较多温度较高的水蒸汽，同时也消耗较多热能的缺点，由此导致解吸成本偏高是该法未能推广应用的重要原因之一。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种碱性硫酸铝脱硫富液空化解吸二氧化硫的系统及方法，解决采用水蒸汽解吸方法消耗较多温度较高的水蒸汽和热能导致解吸成本偏高的缺点，同时显著提高so2解吸速率与解吸效率。

为了实现上述目的，本发明提供的碱性硫酸铝脱硫富液空化解吸二氧化硫的系统,用于接收脱硫系统中的碱性硫酸铝脱硫富液，并且将解吸二氧化硫后的再生碱性硫酸铝溶液送回至脱硫系统，所述碱性硫酸铝脱硫富液空化解吸二氧化硫的系统包括

空化解吸装置，用于对碱性硫酸铝脱硫富液进行底部加热和降压使其空化，并且保持在加热温度及该温度对应饱和蒸汽压力的空化状态下，以解吸碱性硫酸铝脱硫富液中的二氧化硫，并且部分碱性硫酸铝脱硫富液的溶剂汽化成水蒸汽；所述空化解吸装置内设有受热面，所述空化解吸装置由所述受热面分隔为上部的空化解吸室和下部的加热室；以及

冷却系统，用于将进入的二氧化硫气体中掺杂的水蒸汽液化为冷凝水；所述冷却系统包括抽真空系统，所述抽真空系统控制二氧化硫气体的流动方向和维持所述冷却系统所需的真空度。

优选地，所述空化解吸室设有排气口、解吸液进口、解吸液出口和冷凝水进口，所述冷凝水进口与所述冷却系统连接，所述冷凝水进口用于接收所述冷却系统产生的冷凝水。

优选地，所述解吸液进口与所述脱硫系统的连接管路上设有节流阀，所述节流阀用于调节进入所述空化解吸室的脱硫富液的流量。

优选地，所述解吸液出口与所述脱硫系统的连接管路上设有水泵装置，所述水泵装置用于将再生碱性硫酸铝溶液送回至脱硫系统。

优选地，所述加热室设有加热室进口和加热室出口。

优选地，所述空化解吸装置的受热面的上表面设有诱发气泡填料。

优选地，所述空化解吸装置内通过受热面将碱性硫酸铝脱硫富液加热并维持在50℃以上，所述空化解吸室内碱性硫酸铝脱硫富液降压并维持在液体温度对应的饱和蒸汽压。

本发明还提供一种利用上述的碱性硫酸铝脱硫富液空化解吸二氧化硫的系统的碱性硫酸铝脱硫富液空化解吸二氧化硫的方法，包括以下步骤：

(1)碱性硫酸铝脱硫富液在空化解吸室中空化，并且保持在空化温度及压力状态下持续空化，解吸碱性硫酸铝脱硫富液中的二氧化硫，并且部分碱性硫酸铝脱硫富液的溶剂汽化成水蒸汽，得到二氧化硫和水蒸汽的混合气体以及再生碱性硫酸铝溶液；

(2)混合气体在冷却系统中将其中掺杂的水蒸汽液化为冷凝水，冷凝水流回空化解吸室，得到纯度为99％以上的二氧化硫气体；

(3)步骤(2)得到的二氧化硫气体在抽真空系统的作用下从空冷系统输送至应用二氧化硫的工艺流程中进行利用；

(4)步骤(1)得到的再生碱性硫酸铝在水泵装置的作用下从空化解吸室送回至脱硫系统进行循环利用。

优选地，碱性硫酸铝脱硫富液在空化解吸室中通过加热、降压和诱发气泡的措施进行空化。

优选地，碱性硫酸铝脱硫富液由空化解吸装置的受热面加热并维持至50℃以上，碱性硫酸铝脱硫富液在空化解吸室中的压力维持在碱性硫酸铝脱硫富液的温度对应的饱和蒸汽压。

本发明提供的碱性硫酸铝脱硫富液空化解吸二氧化硫的系统及方法，具有如下有益效果：

1、无需水蒸汽发生装置，实现高温高纯度水蒸汽零消耗；

2、脱硫富液要求加热并维持最低温度为50℃，远低于已有方法高达100℃要求，降低了对热源温度的要求，可利用一些工业生产余热进行加热，也可用其它形式的能源进行加热，可显著降低二氧化硫解吸能耗，又使得加热方式多元化；

3、空化解吸产物是so2和水蒸汽的混合物，可通过直接空冷系统由空气冷凝水蒸汽获得高纯度so2气体，是一种系统简单且节水的水蒸汽与so2的分离方法；

4、解吸温度维持在55℃以上，解吸压力维持在液体温度对应的饱和蒸汽压的空化状态下，脱硫富液在空化解吸室滞留3分钟之内，解吸效率可达90％以上。解吸温度越高，解吸速率越快，解吸效率越高；解吸参数选择范围广，调节控制灵活简便，解吸速率高；

5、将直接空冷系统布置在空化解吸装置顶部，构成较为简单，占地面积小，布置灵活，对场地无特殊要求；

6、so2快速、高效解吸并可有效回收利用，脱硫剂碱性硫酸铝再生循环使用；本发明的碱性硫酸铝脱硫富液空化解吸二氧化硫的系统更加实用，并且成本降低。

附图说明

图1为本具体实施方式中碱性硫酸铝脱硫富液空化解吸二氧化硫的系统的结构示意图。

图中：

1.空化解吸装置2.直接空冷系统3.节流阀4.水泵装置5.脱硫系统6.空化解吸室7.加热室8.受热面9.诱发气泡填料10.排气口11.解吸液进口12.解吸液出口13.冷凝水进口14.加热室进口15.加热室出口。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

碱性硫酸铝脱硫富液空化解吸二氧化硫的系统，包括空化解吸装置1、冷却系统，水泵装置4、节流阀3和各装置之间的连接管路。空化解吸装置1由受热面8分隔为上下两室，上室为空化解吸室6，空化解吸室6设有排气口10、解吸液进口11、解吸液出口12、冷凝水进口13和诱发气泡填料9，空化解吸装置1的受热面8的上表面设置诱发气泡填料9，用于强化脱硫富液空化；下室为加热室7，加热室7设有加热室进口14和加热室出口15。

冷却系统选择直接空冷系统2，直接空冷系统2包括配汽系统、散热器、冷凝水系统和抽真空系统，其中直接空冷系统2的位置高于空化解吸装置1。空化解吸装置1的加热室7利用燃煤锅炉或冶炼炉尾部烟道等的热源通过受热面8将进入空化解吸室6的碱性硫酸铝脱硫富液加热，碱性硫酸铝脱硫富液被加热并维持在50℃以上，碱性硫酸铝脱硫富液在其温度及该温度对应饱和蒸汽压下剧烈空化，使碱性硫酸铝脱硫富液中的so2解吸出来，此时空化解吸室6内的气体为so2与水蒸汽混合气体；直接空冷系统2将进入的so2与水蒸汽混合气体中的水蒸汽冷却液化成冷凝水，得到纯度高于99％以上的高纯度so2气体；因为直接空冷系统2的空间位置高于空化解吸装置1，因此冷凝水可以在重力的作用下从直接空冷系统2流回空化解吸室6；抽真空系统将高纯度so2气体从直接空冷系统2输送至so2应用工艺流程中进行利用；水泵装置4用于将解吸so2气体之后的再生碱性硫酸铝溶液送回至脱硫系统5循环利用；节流阀3调节控制进入空化解吸室6脱硫富液的流量。

碱性硫酸铝脱硫富液空化解吸二氧化硫的方法，主要包括以下步骤：

(1)直接空冷系统2的抽真空系统将直接空冷系统2、空化解吸室6及二者的连接管路抽真空至0.01234mpa以下；

(2)碱性硫酸铝脱硫富液由节流阀3调节控制流量，并通过脱硫系统5与解吸液进口11连接管路进入空化解吸室6；

(3)燃煤锅炉或冶炼炉尾部烟道等热流体流经加热室7通过受热面8与空化解吸室6的脱硫富液进行热交换；

(4)进入空化解吸室6的碱性硫酸铝脱硫富液通过底部受热面8由加热室7热流体加热并维持至50℃以上，在脱硫富液的温度对应饱和蒸汽压状态下剧烈空化解吸so2，部分碱性硫酸铝脱硫富液汽化，得到so2和水蒸汽的混合气体，得到再生碱性硫酸铝溶液；

(5)so2与水蒸汽的混合气体进入直接空冷系统2中，水蒸汽冷却液化成冷凝水，冷凝水流回空化解吸室6，得到高纯度so2气体；

(6)高纯度so2气体在抽真空系统的作用下从直接空冷系统2输送至应用so2的工艺流程中进行利用；

(7)解吸so2气体之后的再生碱性硫酸铝溶液在水泵装置4的作用下输送回脱硫系统5循环利用。

碱性硫酸铝脱硫富液空化解吸二氧化硫的系统中，不需要水蒸汽发生装置，在空化解吸室6中蒸发的水蒸汽在直接空冷系统2中冷凝后又回到降压解吸室中，水蒸汽零消耗，并且使用直接空冷系统2分离so2与水蒸汽，装置简便，成本低；本发明提供的方法及系统要求加热温度高于50℃就可以，降低了以往脱硫富液解吸二氧化硫的温度要求，可显著降低二氧化硫解吸能耗，减少能源的消耗，节约资源和成本，并且可以利用工业生产余热进行加热，也可用其它形式的能源进行加热，使得加热方式多元化；解吸温度维持在55℃以上，解吸压力维持在液体温度对应的饱和蒸汽压下，脱硫富液在空化解吸室6滞留3分钟之内，解吸效率可达90％以上。解吸温度越高，解吸速率越快，解吸效率越高。碱性硫酸铝空化解吸二氧化硫的系统，结构简单，可以将直接空冷系统2布置在空化解吸装置1顶部，布置灵活，占地面积小，对场地无特殊要求。

可以将目前广泛采用的石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统5进行技术改造就可升级为该系统及方法，可显著降低石灰石用量，并获得高纯度so2气体，且改造费用较低。

实施例2

碱性硫酸铝脱硫富液空化解吸二氧化硫的系统，包括空化解吸装置1、冷却系统，水泵装置4、节流阀3和各装置之间的连接管路。空化解吸装置1由受热面8分隔为上下两室，上室为空化解吸室6，空化解吸室6设有排气口10、解吸液进口11、解吸液出口12、冷凝水进口13和诱发气泡填料9；下室为利用其他能源的加热室7。

冷却系统选择直接空冷系统2，直接空冷系统2包括配汽系统、散热器、冷凝水系统、抽真空系统，其中直接空冷系统2的位置高于空化解吸装置1。空化解吸装置1的加热室7利用其他形式能源通过受热面8将进入空化解吸室6的碱性硫酸铝脱硫富液加热，加热并维持在50℃以上，碱性硫酸铝脱硫富液在其温度及该温度对应饱和蒸汽压下剧烈空化，使碱性硫酸铝脱硫富液中的so2解吸出来，此时空化解吸室6内的气体为so2与水蒸汽混合气体；直接空冷系统2将进入的so2与水蒸汽混合气体中的水蒸汽冷却液化成冷凝水，得到纯度高于99％以上的高纯度so2气体；因为直接空冷系统2的空间位置高于空化解吸装置1，因此冷凝水可以在重力的作用下从直接空冷系统2流回空化解吸室6；抽真空系统将高纯度so2气体从直接空冷系统2输送至so2应用工艺流程中进行利用；水泵装置4用于将解吸so2气体之后的再生碱性硫酸铝溶液送回至脱硫系统5循环利用；节流阀3调节控制进入空化解吸室6脱硫富液的流量。

碱性硫酸铝脱硫富液空化解吸二氧化硫的方法，主要包括以下步骤：

(1)直接空冷系统2的抽真空系统将直接空冷系统2、空化解吸室6及二者的连接管路抽真空至0.01234mpa以下；

(2)碱性硫酸铝脱硫富液由节流阀3调节控制流量，并通过脱硫系统5与解吸液进口11连接管路进入空化解吸室6；

(3)进入空化解吸室6的碱性硫酸铝脱硫富液通过底部受热面8由其他形式能源加热并维持至50℃以上，在脱硫富液的温度对应饱和蒸气压状态下剧烈空化解吸so2，部分碱性硫酸铝脱硫富液汽化，得到so2和水蒸汽的混合气体，得到再生碱性硫酸铝溶液；

(4)so2与水蒸汽的混合气体进入直接空冷系统2中，水蒸汽冷却液化成冷凝水，冷凝水流回空化解吸室6，得到高纯度so2气体；

(5)高纯度so2气体在抽真空系统的作用下从直接空冷系统2输送至应用so2的工艺流程中进行利用；

(6)解吸so2气体之后的再生碱性硫酸铝溶液在水泵装置4的作用下输送回脱硫系统5循环利用。

碱性硫酸铝脱硫富液空化解吸二氧化硫的系统中，不需要水蒸汽发生装置，在空化解吸室6中蒸发的水蒸汽在直接空冷系统2中冷凝后又回到空化解吸室6中，水蒸汽零消耗，并且使用直接空冷系统2分离so2与水蒸汽，装置简便，成本低；本发明提供的方法及系统要求加热温度高于50℃就可以，降低了以往脱硫富液解吸二氧化硫的温度要求，可显著降低二氧化硫解吸能耗，减少能源的消耗，节约资源和成本，并且可以利用工业生产余热进行加热，也可用其它形式的能源进行加热，使得加热方式多元化；解吸温度维持在55℃以上，解吸压力维持在液体温度对应的饱和蒸汽压下，脱硫富液在空化解吸室6滞留3分钟之内，解吸效率可达90％以上。解吸温度越高，解吸速率越快，解吸效率越高。碱性硫酸铝空化解吸二氧化硫的系统，结构简单，可以将直接空冷系统2布置在空化解吸装置1顶部，布置灵活，占地面积小，对场地无特殊要求。

可以将目前广泛采用的石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统5进行技术改造就可升级为该系统及方法，可显著降低石灰石用量，并获得高纯度so2气体，且改造费用较低。

本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。