可再生濕法脫SO2工藝的原理是什么?有哪些典型的代表工藝及其優(yōu)缺點(diǎn)有哪些?

可再生濕法脫SO2工藝的原理是采用可再生的吸收劑溶液對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌，將煙氣中的SO2吸收，生成不穩(wěn)定性的鹽類富吸收溶液，再進(jìn)一步對(duì)鹽類富吸收溶液進(jìn)行加熱再生，再生后的吸收劑循環(huán)使用。再生釋放出的SO2一般作為煉油廠內(nèi)硫黃回收裝置的原料生產(chǎn)硫黃，也可壓縮后直接制成液體SO2產(chǎn)品。該類工藝凈化度高，脫硫效率可達(dá)到96%以上。

以美國(guó)Belco公司的Labsorb可再生濕氣洗滌工藝和加拿大Cansolv公司的Cansolv可再生濕法脫硫工藝最具代表性。Labsorb可再生濕氣洗滌工藝首套工業(yè)化裝置于2003年投用，Cansolv可再生濕法脫硫工藝首套工業(yè)化裝置于2002年投用。

Labsorb可再生濕法洗滌工藝是使用一種可再生的非有機(jī)藥劑—磷酸鈉溶液來(lái)吸收SO2，磷酸鈉溶液在EDV洗滌器中循環(huán)，與煙氣中SO2反應(yīng)將其脫除，富含SO2的溶液送入Labsorb再生系統(tǒng)再生。

Labsorb可再生濕法洗滌工藝的主要反應(yīng)過(guò)程是氣態(tài)的SO2進(jìn)入到液體里后被重亞硫酸鈉捕獲，Na2HPO4同時(shí)被轉(zhuǎn)換成更酸性的Na2HPO4，這個(gè)反應(yīng)是瞬時(shí)并可逆的，正反應(yīng)在SO2吸收時(shí)發(fā)生，而逆反應(yīng)在再生過(guò)程中發(fā)生。

在蒸發(fā)器里，緩沖液中Na2HPO4過(guò)飽和，有Na2HPO4的結(jié)晶物沉淀。如果煙氣中有氧，吸收塔里就會(huì)有硫酸鈉形成，然而系統(tǒng)的緩沖液阻止了這種不被期望的反應(yīng)。

EDV部分和Labsorb再生系統(tǒng)由四部分組成，即預(yù)洗滌塔、吸收塔、蒸發(fā)系統(tǒng)和處理系統(tǒng)。預(yù)洗滌塔是使用低pH值的水循環(huán)來(lái)清除顆粒物和SO3；吸收塔的主要功能是吸收SO2 ；蒸發(fā)系統(tǒng)的作用是從吸收了SO2的再生緩沖液中釋放SO2；處理系統(tǒng)主要是清除堆積的硫酸鈉。

預(yù)洗滌塔把煙氣降溫到絕熱飽和狀態(tài)并且清除氣態(tài)污染物和顆粒污染物。預(yù)洗滌塔只用水，因此，這是一個(gè)低pH值的操作避免了SO2的吸收。SO2的吸收專門放在吸收塔部分，用再生緩沖液吸收。

富含SO2的溶液再生之前，先與再生后的貧溶液換熱并用蒸汽進(jìn)一步加熱后送人Labsorb雙循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)，通過(guò)兩次加熱、分離。冷凝后分離出水分和SO2，不含SO2的貧溶液返回洗滌系統(tǒng)，蒸發(fā)后的水分和SO2再進(jìn)入汽提塔，汽提塔頂設(shè)置冷凝裝置，氣體有冷凝液冷卻，冷卻后SO2濃度達(dá)到90%送到硫黃回收裝置，汽提塔底排出的貧溶液返回洗滌系統(tǒng)(見(jiàn)圖3-26)，富吸收劑再生采用汽提塔蒸汽直接汽提方案。

再生流程可應(yīng)用疊置床式洗滌塔、盤式洗滌塔或者噴淋塔等。疊置床式或盤式洗滌塔適用于粉塵含量低的煙氣，而特殊的噴淋塔可有效處理顆粒物含量高的煙氣或有可能帶來(lái)大量顆粒物的煙氣中的SO2。

各種催化裂化裝置就是會(huì)產(chǎn)生高顆粒物含量的煙氣裝置，這更適合于采用濕法洗滌技術(shù)。吸收塔部分可分成幾個(gè)層次進(jìn)行逆流操作，每一個(gè)層次都有自己的液體循環(huán)系統(tǒng)。在一個(gè)吸收塔里有三個(gè)層次的配置，而預(yù)洗滌塔在其底部。

再生部分的蒸發(fā)器使用了標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)。在場(chǎng)地緊張的情況下，蒸發(fā)器可以放在遠(yuǎn)離洗滌塔的地方。對(duì)大型的再生器，如使用雙效蒸發(fā)可降低電耗。

該工藝的優(yōu)點(diǎn)是:煙氣凈化度高，溶劑為常規(guī)的化工原料(NaOH+H3PO4)，價(jià)格便宜，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好，年消耗量?jī)H為開(kāi)工用量的2%。這種再生式洗滌技術(shù)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是SO2的氧化率極低，硫酸鈉可選擇性清除。根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，SO2氧化率小于被吸收的SO2的0.5%，緩沖液鹽的高密度使得氧化率很低。

在煙氣中由于有O2的存在造成了高“鹽析出”。然而，SO3的存在也能引起硫酸鹽的堆積，產(chǎn)生的硫酸鹽堆積盡管小也需要放出以避免過(guò)飽和及硫酸鹽沉積。蒸發(fā)器沉積包括Na2HPO4和Na2SO4與Na2S2O5混合在一起的混合物。

再生器的硫酸鹽形成量相對(duì)較小，如果可以接受排放一定量的蒸發(fā)器沉積物，則硫酸鹽的堆積就可以避免。該工藝的系統(tǒng)壓降僅為1.765kPa(180mmH2O)。

Labsorb可再生濕法洗滌工藝提供了一次洗滌的流程來(lái)處理大量的各種固付/液體排放物，緩沖液的再生極大地減少了操作費(fèi)用。在這個(gè)再生SO2吸收流程中是水性磷酸鈉溶液作為SO2吸收劑，再生由蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)。

這種流程具有高吸收循環(huán)能力、高清洗率、完全的化學(xué)穩(wěn)定性、有效抑制亞硫酸鹽氧化能力、低化學(xué)消耗、可接受的能量消耗、很少的副產(chǎn)品沉積等優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)可與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備組合。

回收的SO2可以穩(wěn)定轉(zhuǎn)換成液體SO2、硫酸或硫單質(zhì)。特殊的電/蒸汽消耗(每清除一噸SO2需數(shù)噸蒸汽)隨著循環(huán)SO2的吸收能力增加而減少。這個(gè)流程特別適合SO2含量高的煙氣，如克勞斯尾氣等。然而，即使對(duì)SO2含量低的煙氣如燒化石燃料的鍋爐產(chǎn)生的富含SO2-的焚燒氣，這個(gè)技術(shù)也具有很大的優(yōu)勢(shì)。

該工藝的缺點(diǎn)是：流程較復(fù)雜，投資較高，操作較復(fù)雜；因SO2純度僅為90%，不能直接生產(chǎn)SO2成品，只能采用硫黃回收或生產(chǎn)硫酸的工藝處理，成本較高。該工藝在意大利Eni集團(tuán)的Sannazzaro煉油廠有過(guò)應(yīng)用業(yè)績(jī)。Sannazzaro煉油廠的FCCU的產(chǎn)能大約是5500t/d約合38000bbl/d )，該裝置使用混合蠟油作進(jìn)料。

Cansolv可再生濕法洗滌工藝由煙氣預(yù)洗滌、溶劑吸收、溶劑再生、熱穩(wěn)定鹽凈化等系統(tǒng)組成。自催化裂化來(lái)的高溫再生煙氣在預(yù)洗滌器(文丘里)與急冷水直接逆向接觸，再生煙氣被急冷并飽和，其中的粉塵及微量元素被吸收。

急冷水經(jīng)冷卻后循環(huán)使用，部分急冷水用過(guò)濾器連續(xù)過(guò)濾，過(guò)程煙氣急冷降溫產(chǎn)生的含塵廢水經(jīng)注堿處理后排入污水處理場(chǎng)處。急冷后的煙氣預(yù)再生系統(tǒng)來(lái)的貧胺液逆向接觸，煙氣中的SO2被胺液吸收，凈化后的再生煙氣預(yù)煙氣換熱后排人催化煙囪放空。

吸收了SO2的富溶劑經(jīng)泵加壓和貧富溶劑換熱后人再生塔，塔底由重沸器供熱，塔頂氣體經(jīng)冷卻后進(jìn)入分液罐，分離出的酸性氣送至硫黃回收裝置，分離出的酸性液經(jīng)泵返塔作為回流。塔底貧液經(jīng)貧富溶液換熱器換熱并進(jìn)一步冷卻后泵送至吸收塔循環(huán)使用。在貧液進(jìn)吸收塔前分流少量的貧液送人熱穩(wěn)定鹽凈化設(shè)施脫除其中的熱穩(wěn)定鹽。

該工藝的急冷與吸收化學(xué)反應(yīng)在SO2吸收塔內(nèi)分段進(jìn)行，吸收塔為填料結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)壓力降較大，因此對(duì)催化煙機(jī)操作工況影響也較大，其富吸收劑再生采用再生塔重沸器低壓蒸汽供熱方案。

該工藝優(yōu)點(diǎn)是:煙氣凈化度高，溶劑熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好，年消耗量為開(kāi)工用量的20%～30%。缺點(diǎn)是:能耗較高，1t溶劑循環(huán)量需要低壓蒸汽200～300kg/h ；系統(tǒng)壓降大，對(duì)于固體含量在200mg/m3，的煙氣，系統(tǒng)壓降為5.39kPa ( 550mmH2O )；投資較高。到目前為止，該工藝的工業(yè)應(yīng)用業(yè)績(jī)較少，應(yīng)用于國(guó)外催化裂化煙氣脫硫的工程案例僅有一套，裝置位于美國(guó)特拉華州煉油廠。

可再生濕法脫SO2工藝如果設(shè)置填料段用于吸收SO2會(huì)給有外取熱器、內(nèi)取熱器、高溫取熱器的催化裂化帶來(lái)運(yùn)行安全問(wèn)題。對(duì)于有這些熱工系統(tǒng)的催化裂化，一旦這些熱工系統(tǒng)發(fā)生“爆管”，再生器內(nèi)的催化劑會(huì)大量涌出，填料段可能會(huì)出現(xiàn)堵塞，從而造成再生器和鍋爐憋壓，引發(fā)生產(chǎn)事故。

另外，煙氣中2～3 μm的催化劑細(xì)粉很難完全脫除，部分細(xì)粉會(huì)在溶劑再生系統(tǒng)內(nèi)富集，富集的催化劑會(huì)對(duì)觸及到的設(shè)備造成堵塞和嚴(yán)重的磨損，因此，采取該技術(shù)要充分考慮溶劑再生系統(tǒng)的設(shè)備磨損問(wèn)題。

美國(guó)BELCO公司的Labsorb可再生濕氣洗滌工藝和加拿大Cansolv公司的Cansolv可再生濕法脫硫工藝吸收SO2的原理都是用吸收劑消耗H+以促使SO2的吸收，然后在再生部分再釋放H+。具體吸收原理見(jiàn)以下方程式(吸附劑用字母A表示):

SO2+ H2O ?HSO3-+H+

HSO3-?SO32-+H+

A+H+?AH+

其中，BELCO公司的Labsorb工藝采用的是(Na+)2 HPO42-磷基吸收劑：

HPO42-+H+?H2PO42-

Cansolv公司的Cansol，工藝來(lái)用的是 H+NRN(SO42-)1/2基吸收劑：

H+NRN+H+?H+NRNH+

相對(duì)來(lái)講，胺基的吸收劑不易產(chǎn)生沉淀，磷基有時(shí)會(huì)產(chǎn)生沉淀。

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