本實(shí)用新型為環(huán)保及化學(xué)工程領(lǐng)域,涉及工業(yè)廢氣高附加值利用,特別適用于高溫含硫廢氣制備液態(tài)二氧化硫領(lǐng)域。
背景技術(shù):
二氧化硫是主要大氣污染物,吸附劑干法脫硫如活性焦脫硫等是脫除二氧化硫重要手段。為控制成本,吸附劑通常需要再生循環(huán)使用,其中高溫解吸是吸附劑常用再生方法。工業(yè)一般采用氮?dú)庾鳛闊嵩偕鷷r的載氣,由于生成的解吸氣中二氧化硫濃度較低,因此常用于制備稀硫酸。但由于稀硫酸產(chǎn)品應(yīng)用范圍窄,其作為脫硫副產(chǎn)品的附加值低。
與稀硫酸相比,液態(tài)二氧化硫廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)及紡織行業(yè),具有應(yīng)用廣泛、價(jià)值高的優(yōu)勢。因此,將解吸氣中的二氧化硫轉(zhuǎn)化為液體二氧化硫能夠有效緩解環(huán)保壓力,并能實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢氣的高附加值利用。
目前,工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)液態(tài)二氧化硫的方法主要有吸收法、純氧燃硫法、三氧化硫還原法、硫酸分解法等。各種方法的區(qū)別主要集中在如何得到高濃度的二氧化硫氣體方面。當(dāng)?shù)玫礁邼舛榷趸驓怏w后,一般都采用加壓法或冷卻法,或者采用加壓和冷卻并用的方法來制取液體二氧化硫。
通過改進(jìn)脫硫劑的熱再生方式,采用水蒸氣作載體來解吸脫硫劑,因水蒸氣易冷凝,可通過對解吸氣降溫冷凝而分離水蒸氣,從而增濃二氧化硫,所得氣體再由吸收法制備液態(tài)二氧化硫。從脫硫劑熱再生時生成的解吸氣中回收制備液體二氧化硫,因二氧化硫來源穩(wěn)定且廉價(jià),在生產(chǎn)成本上具有很大優(yōu)勢。
傳統(tǒng)吸收法制備液體二氧化硫技術(shù),通常將煙氣先經(jīng)除塵降溫后,再通入吸收塔吸收。該方式?jīng)]有回收和利用煙氣的能量,因此通常適宜處理熱能品位低的廢氣。同時,傳統(tǒng)吸收方式處理的煙氣中二氧化硫含量一般較低,致使脫硫設(shè)備體積龐大、脫硫劑用量大且損耗高,使系統(tǒng)總能耗增加,從而進(jìn)一步增加了產(chǎn)品的成本。
在由高溫含硫廢氣制備液體二氧化硫過程中,各流股及反應(yīng)裝置的溫度差別較大,通過合理的布置,可以實(shí)現(xiàn)能量的優(yōu)化利用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為解決上述問題,本實(shí)用新型提供了一種高溫含硫廢氣制備液態(tài)二氧化硫裝置,充分利用含硫廢氣的高溫屬性,通過調(diào)整物流連接順序,達(dá)到能量優(yōu)化配置的目的;通過預(yù)先脫除廢氣中富含的水蒸氣,對二氧化硫采取“一次增濃”加“二次吸收”的方式,有效縮小吸收設(shè)備尺寸,強(qiáng)化傳質(zhì)效率,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo);同時充分利用公共資源及現(xiàn)有工藝,以提高系統(tǒng)的綜合效率,具體技術(shù)方案如下:
一種高溫含硫廢氣制備液態(tài)二氧化硫裝置,包括過濾器、再沸器、相變冷凝器、吸收塔、貧/富液熱交換器、解吸塔、干燥器、氣化冷凝器、壓縮機(jī)和液體二氧化硫儲槽,
所述過濾器、再沸器、相變冷凝器、吸收塔、貧/富液熱交換器、解吸塔、干燥器、氣化冷凝器、壓縮機(jī)和液體二氧化硫儲槽依次相連;吸收塔和貧/富液熱交換器通過富液管路和貧液管路相連;再沸器分別與貧/富液熱交換器和解吸塔連接。
進(jìn)一步,包括循環(huán)泵和吸收液儲槽,循環(huán)泵和吸收液儲槽依次連接并安裝在吸收塔和貧/富液熱交換器的富液通路和貧液通路中。
進(jìn)一步,包括依次相連的多級吸收塔,吸收塔出口二氧化硫含量低于20mg/Nm3。
進(jìn)一步,所述過濾器內(nèi)的溫度為350-450℃。
進(jìn)一步,所述再沸器采用盤管式間接加熱,管內(nèi)熱源為高溫含硫廢氣及補(bǔ)充蒸汽,兩熱源互為獨(dú)立,盤管采用交錯式排列。
進(jìn)一步,所述相變冷凝器為板式冷凝器或管殼式換熱器,相變冷凝器采用多級并聯(lián),相變冷凝器出口溫度為70-90℃。
進(jìn)一步,所述干燥器中的干燥劑采用固體酸性干燥劑或濃硫酸,干燥劑采用填充床形式填充。
進(jìn)一步,所述氣化冷凝器中所用冷媒為液氨,冷卻溫度為-15℃。
進(jìn)一步,所述壓縮機(jī)采用無潤滑油結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型的有益效果是:
本實(shí)用新型充分利用含硫廢氣的高溫屬性,通過調(diào)整物流連接順序,達(dá)到能量優(yōu)化配置的目的;通過預(yù)先脫除廢氣中富含的水蒸氣,對二氧化硫采取“一次增濃”加“二次吸收”的方式,有效縮小吸收設(shè)備尺寸,強(qiáng)化傳質(zhì)效率,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo);同時充分利用公共資源及現(xiàn)有工藝,以提高系統(tǒng)的綜合效率。
該技術(shù)裝置主要優(yōu)勢:(1)脫硫劑的熱再生過程產(chǎn)生的解吸氣出口溫度高于400℃,而二氧化硫的溶液吸收需要在低溫條件下進(jìn)行,高溫度梯度利于能量的多效利用;(2)采用高溫除塵裝置,在脫除固體粉塵及油性雜質(zhì)時,避免因低溫冷凝引起的顆粒團(tuán)聚和管路堵塞;(3)利用相變冷凝的方式脫除水蒸氣,實(shí)現(xiàn)廢氣中二氧化硫的“一次增濃”;(4)利用二氧化硫吸收液定向吸收二氧化硫,實(shí)現(xiàn)二氧化硫的有效分離;(5)采用液氨氣化來冷凍二氧化硫,充分利用公共資源并達(dá)到節(jié)能目的。
該技術(shù)對于節(jié)能減排、能量梯級回收及工業(yè)廢氣的高值化利用具有重要意義。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本實(shí)用新型多級吸收實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述,所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型,并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。
實(shí)施例1:
如圖1,一種高溫含硫廢氣制備液態(tài)二氧化硫裝置,包括高效陶瓷過濾器1、再沸器2、相變冷凝器3、吸收塔4、循環(huán)泵、吸收液儲槽、貧/富液熱交換器7、解吸塔8、干燥器9、氣化冷凝器10、壓縮機(jī)11和液體二氧化硫儲槽12。
過濾器1、再沸器2、相變冷凝器3、吸收塔4依次相連,形成高溫含硫氣通路。吸收塔4、吸收液儲槽6、循環(huán)泵5、貧/富液熱交換器7、解吸塔8依次相連形成富液通路。解吸塔8、再沸器2、高溫循環(huán)泵51、貧/富液熱交換器7、吸收液儲槽61、循環(huán)泵52、吸收塔4依次相連形成貧液通路。解吸塔8、干燥器9、氣化冷凝器10、壓縮機(jī)11和液體二氧化硫儲槽12依次相連形成二氧化硫通路。
高溫含硫氣流向:高溫含硫廢氣經(jīng)高效陶瓷過濾器1除塵除雜,過濾器1內(nèi)的溫度為350-450℃。隨后作為熱源進(jìn)入再沸器2加熱解吸塔釜液,低溫含硫廢氣經(jīng)過相變冷凝器3脫除水蒸汽,即蒸汽冷凝液從相變冷凝器3中排出,相變冷凝器3為板式冷凝器或管殼式換熱器,相變冷凝器3采用一級或多級并聯(lián),相變冷凝器3出口溫度為70-90℃。然后在吸收塔4內(nèi)與二氧化硫吸收液逆流吸收,后排放至煙道。
貧/富液流向:吸收塔4內(nèi)的二氧化硫吸收液(富液)在貧/富液換熱器7中與來自再沸器2的高溫貧液換熱,再沸器2采用盤管式間接加熱,管內(nèi)熱源為高溫含硫廢氣及補(bǔ)充蒸汽,兩熱源互為獨(dú)立,盤管采用交錯式排列。之后進(jìn)入解吸塔8。二氧化硫吸收液(富液)與高溫水蒸氣逆流接觸,在解吸塔8底部變?yōu)槲找?貧液),之后進(jìn)入再沸器2中生成高溫蒸汽。高溫吸收液(貧液)從再沸器2中經(jīng)高溫循環(huán)泵51,至貧/富液換熱器7中與二氧化硫吸收液(富液)間接換熱,冷卻后的吸收液(貧液)進(jìn)入吸收液儲槽61,并由循環(huán)泵52送至吸收塔4頂部。
二氧化硫流向:從再沸器2中生成的高溫蒸汽與從解吸塔8頂部進(jìn)入的二氧化硫吸收液(富液)逆流解吸,解吸氣進(jìn)入干燥器9中脫水,干燥器9中的干燥劑采用固體酸性干燥劑或濃硫酸,干燥劑采用填充床形式填充。然后在氣化冷凝器10中被液氨間接冷卻,氣化冷凝器10中所用冷媒為液氨,冷卻溫度為-15℃。氣化后的氨氣進(jìn)入SCR工段,低溫二氧化硫進(jìn)入壓縮機(jī)11后進(jìn)一步液化,然后流至液體二氧化硫儲槽12中儲存。壓縮機(jī)11采用無潤滑油結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例2:
如圖2所示,吸收塔采用兩級串聯(lián)結(jié)構(gòu),即吸收塔4和吸收塔41串聯(lián)。兩個吸收塔分別連接一個吸收液儲槽6,通過循環(huán)泵5連接貧/富液熱交換器7,貧/富液熱交換器7連接解吸塔8構(gòu)成富液通路。再沸器2通過循環(huán)泵51連接貧/富液熱交換器7,貧/富液熱交換器7連接吸收液儲槽61分別通過兩個循環(huán)泵(循環(huán)泵52和循環(huán)泵53)連接吸收塔4和吸收塔41。尾氣中二氧化硫含量低于20mg/Nm3。其余結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1。
實(shí)施例3:
在實(shí)施例1中從氣化冷凝器10出來的氨氣返回冷凍工段液化后循環(huán)使用。其余結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳組合實(shí)施舉例,并不用以限制本實(shí)用新型,凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。