[发明专利]一种脱除烟气中低浓度二氧化硫的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于烟气脱硫的技术领域，具体涉及一种以柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液为吸收剂，超重力旋转填料床为吸收反应器脱除烟气中低浓度二氧化硫的方法及装置。

背景技术

烟气中的二氧化硫对动植物身体及生态环境危害巨大，特别是低浓度的二氧化硫，由于其烟气含量大，治理效益低，所以长期以来其有效治理成为一大难题。目前世界上治理SO₂污染的主要技术手段是烟气脱硫,各国研究、开发和使用的烟气脱硫技术已超过200多种，其中已工业化的约有20多种，以湿法脱硫为主，其原理大都是以碱性吸收剂吸收烟气中的二氧化硫，如石灰/石灰石/石膏法、氨法等等，这些工艺的吸收设备以塔设备居多，存在设备体积庞大，占地面积大，运行费用高等问题，且脱硫后产物无法有效处理，即使是有的产物具有一定的利用价值，也大都需要经过一系列加工处理才能利用，而且开发其销路也成为一大负担，所以脱硫后产物大都弃置不用，这样其脱硫结果仅仅是将气体污染转化为固体污染，而且造成硫资源的浪费。

柠檬酸钠法烟气脱硫工艺属于可再生烟气脱硫工艺，其吸收液蒸汽压低，无毒，可以有效吸收烟气中的二氧化硫，吸收二氧化硫后的富液可通过蒸汽加热等方法进行解吸，产生高浓度二氧化硫作为其它化工原料，解吸后贫液继续用于吸收过程，既避免了二次污染，又节约了硫资源，但是由于现有柠檬酸钠法烟气脱硫工艺大多采用塔设备进行吸收，不但体积庞大，增大了投资运行费用，并且在吸收过程中亚硫酸根的氧化副反应严重，容易生成大量亚硫酸氢钠或硫酸钠，不但容易结垢，堵塞设备，影响设备的正常运行，而且降低吸收液的脱除率及解吸率，使吸收液的使用周期缩短，运行费用增加，从而限制了其推广应用。

现有公开了一些超声波作用下的柠檬酸盐法脱除二氧化硫的方法，中国专利CN 1672775A公开了一种超声波和中空纤维含浸液膜结合脱除气体中二氧化硫的装置及方法，该法采用超声波强化柠檬酸钠法烟气脱硫工艺中二氧化硫的吸收，比常规的填料吸收和中空纤维含浸液膜吸收具有吸收深度高和二氧化硫脱除率高的特点；中国专利CN1660761A、专利CN100386303C和专利CN1736551A分别公开了一种脱除柠檬酸盐溶液中二氧化硫的方法，即分别把超声波分离技术、复频超声波分离技术以及微波技术应用于柠檬酸钠法烟气脱硫工艺中二氧化硫的解吸工序，代替传统的蒸汽加热解吸，旨在降低解吸温度，减少硫酸根的生成量及吸收液变质；这些装置及方法虽然比传统的塔设备有所改进，但其吸收及解吸操作过程不完全连续，吸收液吸收一定的时间后才进行解吸，然后再循环吸收，这种半连续的操作不利于工业化控制，且中空纤维膜吸收法的烟气处理量也受到一定限制。

针对以上问题和不足，本发明提供了一种连续操作的工艺和装置，吸收液在吸收液储罐、吸收反应器和解吸反应器之间循环，只需定期补充损耗的吸收液即可实现吸收-解吸的连续操作，二氧化硫脱除率高且利于工业化放大。

发明内容

本发明为了解决现有烟气脱硫工艺存在的上述不足，提供了一种以柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液为吸收剂，超重力旋转填料床为脱硫反应器的脱除烟气中低浓度二氧化硫的方法及装置，该工艺脱硫效率高，吸收液可再生，脱硫产物为高浓度二氧化硫气体，可灵活用于制酸系统或生产硫磺等，而且该装置极大地降低了吸收过程中硫酸根离子的产生，减少了设备结垢、堵塞，有利于提高吸收效率及吸收富液的解吸率，降低投资和运行费用。

本发明采用如下的技术方案实现：

脱除烟气中低浓度二氧化硫的方法，其特征在于其以柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液为吸收液，旋转填料床为吸收反应器，具体步骤如下：开启旋转填料床，将吸收液由旋转填料床液体进口进入旋转填料床，含二氧化硫的烟气从旋转填料床气体进口进入旋转填料床，液相与气相在旋转填料床的填料中进行接触发生反应，反应后的气相从旋转填料床气体出口排出，反应后的液相从旋转填料床液体出口排出进入解吸系统，解吸后贫液返回吸收系统继续循环吸收，解吸产生的高浓度二氧化硫储存，吸收液中柠檬酸浓度为0.1~1.5mol/L，其pH为2~6，所述旋转填料床的转速为500~3000r/min，进入旋转填料床的液气比为3~7L/m³，旋转填料床的吸收温度为30~60℃。解吸用气体为低压蒸汽，解吸操作的气液比为800~1000m³/m³，解吸温度为95~105℃。