[發明專利]頂進式排氣處理裝置和處理方法

無效

• 申請號: 200910045740.6
• 申請日: 2009-02-03
• 公開（公告）號: CN101791513A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 王建敏
• 申請（專利權）人: 王建敏
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種排氣處理裝置和方法，尤其是一種以氨為原料回收煙氣中硫氧化物生產高附加值有用產品的脫硫裝置和方法，屬于電力、冶金、環保和化工技術領域。

背景技術

經濟的不斷發達使得工業生產裝置的環保要求越來越高。排氣，或稱煙道氣和煙氣脫硫(FGD，Flue?Gas?Desulfurization)，或煙氣洗滌凈化(Scrubbing)是當今燃或石油火力發電廠，和鋼鐵廠必須配置的廢氣治理環保設施。在中國，關于煙氣脫硫的環保法律法規已經制定多年且有多部，并已經嚴格執行，對于違法排放二氧化硫行為的處罰已經相當嚴格。

煙氣脫硫技術的分類根據所采用的原料不同，可以分為：(1)鈣法，以石灰石，即碳酸鈣為原料；(2)鈉法，以碳酸鈉即純堿，或氫氧化鈉即燒堿為原料；(3)鎂法，以碳酸鎂或氧化鎂為原料；(4)氨法，即以氨為原料。對應地，脫硫所得的產品為相應的硫酸鹽，比如硫酸鈣(或稱石膏)，可作為建筑材料，包括石膏板和水泥添加劑，或者硫酸銨，作為化肥。以上四種方法由于原料易得，具有工業化價值。尤其鈣法，由于地球上豐富的石灰石資源，尤其西方發達國家，其市場占有率超過90％。

眾所周知，硫是植物生長的必要元素，也正因為如此，才導致由億萬年前的森林衍變的化石燃料含硫，進而導致其燃燒過程排放二氧化硫，成為酸雨污染的來源。因此，回收煙氣中排放的二氧化硫，將其轉化為硫銨化肥是符合自然規律的。中國每年燃用煤炭超過20億噸，據此排放的二氧化硫達3000萬噸/年，致使其酸雨國土面積接近40％。但是，中國的土壤還存在另外一個問題，就是嚴重缺硫，迫切要求使用含硫元素的肥料。因而，氨法脫硫技術在中國具有明顯的應用價值。

但是，氨法脫硫技術由于使用的脫硫原料是易揮發弱堿性的氨，與現在普遍使用的鈣法使用的碳酸鈣相比，更容易出現揮發損失，要么招致浪費，要么招致二次污染問題，因而該類技術至今還不夠成熟，難以在實踐中獲得推廣應用。

美國專利USP6221325(2001)和USP6187278(2001)認為氨的逃逸損失主要是由于脫硫過程生成的中間體，即亞硫酸銨和亞硫酸氫銨氧化不完全造成的，因而提出了充分氧化并使得吸收液幾乎全部為硫酸銨溶液，從而使得循環吸收液也幾乎全部為硫酸銨溶液的解決辦法，脫硫塔為氣液逆流，或稱煙氣上行或頂出的脫硫塔。但是，實踐過程中，這種方案的吸收液循環量十分巨大，氣液比，即煙氣標態流量/循環吸收液總流量，過小，一般小于60，甚至還低于以石灰石為原料的鈣法脫硫技術的循環量，導致能耗和投資過大，而且，由于過大的循環量，使得硫銨結晶過細，后續分離也成為困難，與鈣法的競爭優勢被明顯削弱。

中國專利CNl178735C(2002)也公開了一種采用逆流塔的氨法脫硫方法和裝置，尤其脫硫塔分為氧化段，濃縮段，吸收段，水洗段和除霧段，但吸收液循環量過小，即氣液比過高，為2000-5000，氨的逃逸問題并沒有解決。并且，實際應用中，此類脫硫塔結構過于復雜存在設備易堵塞。中國專利CN2790569Y和CN1648049A(2005)提出了帶有氨回收段的脫硫塔，試圖解決氨的損失問題，且氣液比降低到200-2000，但實際應用中也仍然由于設備內部構件過多，設備結構過于復雜，具有設備容易堵塞的缺點，因而難以進一步推廣應用。

由于氨的易揮發性，根據其在水溶液中的溶解平衡關系，如果水溶液中氨含量為1％，其在氣相中會形成一個平衡分壓為20000ppmv，即體積分率2％，反之，如果要達到20ppmv，即15mg/Nm³以下的氣相含量，則液相中的氨含量應小于10ppm。與碳酸鈣在水中溶解度為50ppm左右形成一個鮮明的對比，就是很顯然，氨法脫硫的吸收液循環量的確將是十分巨大的，這也是氨法脫硫技術迄今很難被推廣應用的一個重要原因，也不難理解，這也是國外諸多從事煙氣脫硫的技術商都不推薦氨法脫硫技術的一個在技術和經濟難點方面的重要原因。

但是，在中國，伴隨著經濟的迅速崛起，包括能源和化肥工業，尤其電力工業的飛速發展，使得中國具有發展氨法煙氣脫硫技術的非常急迫的社會需求和基礎。