一种再生氨并制取液态二氧化硫的脱硫装置及方法与流程

本发明涉及一种处理锅炉烟气中的二氧化硫等酸性气体的装置及方法，具体地说是涉及一种利用烟气余热再生氨并制取液态二氧化硫的脱硫装置及方法，属于废气治理领域。

背景技术：

二氧化硫是形成酸雨的重要因素，受二氧化硫污染的空气不但会造成局部或全球气候或气象的反常现象，而且会直接对动植物的生长和生存造成危害，甚至危及生命。燃煤发电是空气中二氧化硫最主要的来源。据预测，到2020年，我国燃煤产生二氧化硫将达到4350x10⁴吨。我国二氧化硫环境容量达到2020年小康水平的目标1200x10⁴吨，必须减排3150x10⁴吨二氧化硫。目前烟气脱硫（FGD）被认为是控制二氧化硫最行之有效的途径。烟气脱硫是指从锅炉排放的烟气中脱除二氧化硫污染物，这种脱硫方法不影响炉内燃烧和换热。按反应产物的物质形态可分为湿法、半干法和干法烟气脱硫三种。湿法脱硫工艺根据吸收剂的不同又有多种不同工艺，常见的有石灰石/石膏法、海水法、氨法、双碱法、镁法、威尔曼-诺德法等。其中氨法以其反应迅速、脱硫效率高、无结垢堵塞、投资低等特点已成为目前湿法脱硫的发展方向。但目前的氨法脱硫工艺吸收剂氨水价格较高、副产品硫酸铵无销路或销售价格低，这成为选用氨法脱硫的重要制约因素。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用烟气余热再生氨并制取液态二氧化硫的脱硫装置及方法，已解决现有技术氨法脱硫技术中存在氨水价格较高、副产品硫酸铵无销路或销售价格低的问题。

本发明采用如下技术方案：一种再生氨并制取液态二氧化硫的脱硫装置，其包括脱硫塔，脱硫塔上设有烟气进口和烟气出口，脱硫塔内自上而下依次设有除雾层、洗涤层和吸收层，所述脱硫塔外设有与烟气进口相连的烟气冷却器、与脱硫塔底部连接的解析槽以及与所述吸收层连接的循环槽，所述解析槽内设有与烟气冷却器连接的换热盘管，所述解析槽上依次通过气体管道连接有干燥器、压缩机和冷凝器，所述冷凝器上连接有减温降压器和二氧化硫成品储罐，所述减温降压器与外界工艺水连接，所述减温降压器和冷凝器之间连接有工艺水流动管道，所述减温降压器通过氨气管道通入循环槽内。

所述解析槽上还连接有贫液冷却器，贫液冷却器通入到循环槽中。

所述冷凝器和洗涤层之间连接有工艺水循环管道。

所述循环槽上设有氨补充管道，所述解析槽上连接有废盐处理管道。

所述吸收层包括主吸收层和和位于主吸收层下方的循环吸收层，所述主吸收层共有两层，所述循环吸收层和脱硫塔塔底通过吸收液循环管道连接，所述循环槽连接在主吸收层上。

所述脱硫塔的烟气进口内装有旋流器，旋流器叶片的高度为烟气入口直径的1/8~1/12，旋流器叶片沿烟气进口轴向的旋流角为20°~70°。

所述烟气冷却器和换热盘管均采用T型槽或内波外螺纹换热管。

一种再生氨并制取液态二氧化硫的脱硫方法，其特征在于，按下列步骤进行：（1）烟气经烟气冷却器被中间介质冷却后由脱硫塔的烟气进口进入脱硫塔，在脱硫塔内依次经过吸收层、洗涤层、除雾层后由烟囱排出；（2）将脱硫塔底部的吸收液送入到解析槽，吸收液在解析槽内被来自烟气冷却器的中间介质加热，分解出气体二氧化硫和氨，析出二氧化硫和氨的贫液由贫液泵经贫液冷却器冷却后送入循环槽吸收再生的氨气，生成氨水后循环利用；（3）由解析槽分解出来的二氧化硫和氨气混合物经干燥器干燥、压缩机升压后进入冷凝器，经冷凝后，二氧化硫气体变成纯净的二氧化硫液体，送入二氧化硫成品储罐；氨气经减压降温器减压降温后送入循环槽，氨气被循环槽中水吸收形成氨水，再被由吸收泵送入脱硫塔吸收层循环使用。

减压降温器中的工艺水中吸收减压降温的氨冷量后，再通入冷凝器冷却气态二氧化硫和氨气，然后再进入洗涤层用于洗涤脱硫后的烟气。

塔底吸收液由循环吸收泵送至吸收层预吸收烟气中的二氧化硫。

烟气经烟气冷却器被中间介质冷却后由脱硫塔中部的烟气进口进入脱硫塔，在脱硫塔内依次经过循环吸收层、主吸收层、洗涤层、除雾层后由烟囱排出。脱硫塔底部的吸收液送入到解析槽，吸收液在解析槽内被来自烟气冷却器的中间介质加热，分解出气体二氧化硫和氨，析出二氧化硫和氨的贫液由贫液泵经贫液冷却器冷却后送入循环槽，用于吸收再生后的氨气。降温后的中间介质由换热盘管返回至烟气冷却器重新被加热。由解析槽分解出来的二氧化硫和氨气混合物经干燥器干燥、压缩机升压后进入冷凝器，经冷凝后，二氧化硫气体变成纯净的二氧化硫液体，送入二氧化硫成品储罐，氨气经减压降温器减压后送入循环槽，由贫液吸收形成氨水，再由吸收泵送入脱硫塔循环使用。中间介质在烟气冷却器中获得热量，在解析槽中通过换热盘管放出热量，工艺水在减压降温器中吸收减压降温的氨冷量后用于冷却冷凝器中的气态二氧化硫和氨气，然后进入洗涤层用于洗涤脱硫后的烟气。塔底吸收液由循环吸收泵送至循环吸收层预吸收烟气中的二氧化硫。解析槽内难分解盐浓度达到一定程度时，取出送至废盐处理工段。脱硫塔的烟气入口内装有旋流器，烟气经过旋流器后，成旋转上升气流，在塔内分布的均匀性得到提高，与吸收液的接触时间得到延长。

本发明的理论基础：

（1）吸收反应：

2NH₃+H₂O+SO₂→(NH₄)₂SO₃

(NH₄)₂SO₃+SO₂+H₂O→2NH₄HSO₃

NH₃+H₂O+SO₂→NH₄HSO₃

（2）解析反应：

NH₄HSO₃→NH₃+SO₂+H₂O

（3）副反应：

2(NH₄)₂SO₃+O₂→2(NH₄)₂SO₄

2NH₄HSO₃+ O₂→2NH₄HSO₄

本发明较之已有技术，具有以下显著优点：一是吸收剂氨得到再生，实现了吸收剂的循环利用，大大降低了氨法脱硫的运行成本；二是烟气余热得到了回收利用，并降低了进塔烟气温度，有利于吸收的进行；三是制取了高纯度的液态二氧化硫，可以用于制药、造纸、环保等领域，也可将其氧化制取硫酸。

附图说明

图1是本发明再生氨并制取液态二氧化硫的脱硫装置的一种实施例的工艺流程图；

图2是图1中旋流器的结构图。

图中1-烟气出口，2-脱硫塔，3-洗涤层，4-除雾层，5-主吸收层，6-循环吸收层，7-吸收液泵，8-贫液泵，9-，10-烟气进口，11-旋流器，12-循环吸收泵，13-循环槽，14-冷凝器，15-，16-压缩机，17-干燥器，18-解析槽，19-换热盘管，20-贫液冷却器，21-减温降压器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明再生氨并制取液态二氧化硫的脱硫装置的一种实施例包括脱硫塔2，脱硫塔2上设有烟气进口10和烟气出口1，烟气进口10内装有旋流器11，旋流器叶片的高度为烟气入口直径的1/8~1/12，旋流器叶片沿烟气进口轴向的旋流角为20°~70°。脱硫塔2内自上而下依次设有除雾层、洗涤层和吸收层，所述脱硫塔2外设有与烟气进口相连的烟气冷却器9、与脱硫塔底部连接的解析槽18以及与所述吸收层连接的循环槽13，所述解析槽18内设有与烟气冷却器10连接的换热盘管19，解析槽和脱硫塔底部之间的连接管道上设有吸收液泵7，所述解析槽18上依次通过气体管道连接有干燥器17、压缩机16和冷凝器14，所述冷凝器14上连接有减温降压器21和二氧化硫成品储罐15，所述减温降压器21与外界工艺水连接，所述减温降压器21和冷凝器14之间连接有工艺水流动管道，所述减温降压器21通过氨气管道通入循环槽13内。所述解析槽18上还连接有贫液冷却器20，解析槽18和贫液冷却器20之间的连接管道上设有贫液泵8，贫液冷却器20通入到循环槽13中。所述冷凝器13和洗涤层4之间连接有工艺水循环管道。所述循环槽13上设有氨补充管道，所述解析槽18上连接有废盐处理管道。

本实施例中，吸收层包括主吸收层6和和位于主吸收层6下方的循环吸收层5，所述主吸收层共有两层，所述循环吸收层5和脱硫塔塔底通过吸收液循环管道连接，吸收液循环管道上设有吸收液循环泵12，所述循环槽13连接在主吸收层6上。烟气冷却器9和换热盘管19均采用T型槽或内波外螺纹换热管。

烟气经烟气冷却器9被壳程的中间介质冷却至70℃左右，后由脱硫塔中部的烟气进口10进入脱硫塔2，在脱硫塔2内依次经过循环吸收层6、主吸收层5，与吸收液逆向接触，反应去除烟气中的二氧化硫，然后通过洗涤层4、除雾层3洗涤除去烟气中夹带的液滴后由烟囱1排出。脱硫塔2底部的吸收液送入到解析槽18，吸收液在解析槽18内由来自烟气冷却器9的中间介质加热至50~130℃，分解出气体二氧化硫和氨，析出二氧化硫和氨的贫液由贫液泵8经贫液冷却器20冷却至约30℃循环槽13用于吸收再生的氨气。由解析槽18分解出来的二氧化硫和氨气混合物经干燥器17干燥、压缩机16升压至0.8~1.2MPa后进入冷凝器14冷凝至常温，二氧化硫气体变成纯净的二氧化硫液体，送入二氧化硫成品储罐15，用于制药、造纸、环保等领域，也可以用于制取硫酸。氨气经减压降温器21减压降温后送入循环槽13由贫液吸收形成氨水后送至主吸收层循环使用。中间介质在烟气冷却器9中被烟气加热至80~140℃，在解析槽18中通过换热盘管19放出热量，将吸收液加热以析出二氧化硫和氨气。工艺水在减压降温器21中吸收减压降温的氨冷量后用于冷却冷凝器14中的气态二氧化硫和氨气，然后进入洗涤层4用于洗涤脱硫后的烟气。塔底吸收液由循环吸收泵12送至循环吸收层6预吸收烟气中的二氧化硫。解析槽18内难分解盐当浓度达到一定程度时，经废盐处理管道取出去废盐处理工段。烟气经过旋流器11后，成旋转气流进入脱硫塔2内，如此烟气在塔内分布的均匀性得到提高，与吸收液的接触时间得到延长，提高了脱硫效率。

本发明再生氨并制取液态二氧化硫的脱硫方法的一种实施例按下列步骤进行：（1）烟气经烟气冷却器被中间介质冷却后由脱硫塔的烟气进口进入脱硫塔，在脱硫塔内依次经过吸收层、洗涤层、除雾层后由烟囱排出；（2）将脱硫塔底部的吸收液送入到解析槽，吸收液在解析槽内被来自烟气冷却器的中间介质加热，分解出气体二氧化硫和氨，析出二氧化硫和氨的贫液由贫液泵经贫液冷却器冷却后送入循环槽吸收再生的氨气，生成氨水后循环利用；（3）由解析槽分解出来的二氧化硫和氨气混合物经干燥器干燥、压缩机升压后进入冷凝器，经冷凝后，二氧化硫气体变成纯净的二氧化硫液体，送入二氧化硫成品储罐；氨气经减压降温器减压降温后送入循环槽，氨气被循环槽中水吸收形成氨水，再被由吸收泵送入脱硫塔吸收层循环使用。

其中，减压降温器中的工艺水中吸收减压降温的氨冷量后，再通入冷凝器冷却气态二氧化硫和氨气，然后再进入洗涤层用于洗涤脱硫后的烟气。塔底吸收液由循环吸收泵送至吸收层预吸收烟气中的二氧化硫。