[发明专利]用于烟气脱硫解吸的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及烟气脱硫的方法及装置，特别是用于烟气脱硫解吸的方法及其装置，也适用于烟气脱硝工艺。

背景技术

我国是火力发电大国，同时我国还是冶金大国。无论是火力发电过程还是冶炼过程，都产生大量含硫的烟道气。含硫的烟道气对环境产生巨大的污染，在环保要求日益提高的今天，烟气脱硫是发电厂和冶炼厂重要的且必备的环保配套项目。

目前烟气脱硫主要方法有：传统的石灰石-石膏法和吸收法。吸收法又分为有机胺和柠檬酸钠吸收工艺。柠檬酸钠吸收工艺以柠檬酸钠水溶液为吸收剂，有机胺吸收工艺以有机胺的水溶液为吸收剂。无论是柠檬酸钠工艺还是有机胺工艺，都需要将含有二氧化硫的有机溶液中的二氧化硫解吸出来，以便吸收剂重复使用，降低脱硫成本。

随着节能和环保要求的提高，许多小型火电厂和小型冶炼厂 将逐步淘汰。随着火电厂和冶炼厂向大型化装置方向发展，现在火电厂和冶炼厂的脱硫装置也向大型化发展，其特点是解吸装置的冷凝器面积很大。由于解吸装置在酸性条件下操作，设备都是由耐蚀不锈钢的材料制成，如何合理进行流程布置及设备结构选型，减少设备投资具有重要意义。

以有机胺溶液吸收工艺为例，通常解吸塔塔顶温度控制在110℃左右，从解吸塔塔顶出来解吸气主要成分是饱和的水蒸汽，其中二氧化硫含量一般小于10%，解吸气在常压或微正压的条件下冷却到40℃左右，大量的水蒸汽冷凝为液态水，二氧化硫则为不凝性气体，通过分离器实现水蒸汽和二氧化硫的分离。

一般情况下，塔顶冷凝器气体走壳程，冷却水走管程。塔顶出来的解吸气直接冷却到40℃左右，冷凝液（主要是水）重新回到塔内进行回流，分离回收的二氧化硫进入后续的工段。这样的选择在烟气脱硫的解吸工段有如下的缺点：冷凝器面积大，设备投资大。

前面已经提到，解吸装置处理的物料量大，设备本身也很大，换热器（冷凝器）的直径许多都在2米以上，降低设备投资的意义非常巨大。

由于解吸操作在酸性条件下进行，当气体走壳程时，换热器的管板、壳程筒体和换热管必须采用耐蚀不锈钢材料制造，当换热器的直径很大时，管板和壳程筒体在换热器的制造费用中将占有很大的比例。如果气体走管程，则管板可以在管程的一面采用衬耐蚀不锈钢材料的方法，只需要用少量的耐蚀不锈钢材料，根据压力容器制造规程，直径2米的换热器管板厚度一般在60毫米以上，如果管板全部采用耐蚀不锈钢材料制造，材料费用高。管板的主体材料和筒体采用普通的碳钢材料制作，从而显著降低管板和筒体的制造费用。

另外，直接将解吸气的冷凝液冷却到40℃左右实现二氧化硫和水的分离，从工艺上来说也是一种浪费。一方面，塔顶操作温度在110℃左右，40℃的冷凝液回流是能量的浪费，因为需要将大量的回流液重新加热到110℃左右，合理的回流温度应该在塔顶温度或略低于塔顶温度进行，以有机胺脱硫工艺为例，回收1吨二氧化硫有9～10吨的回流液，这部分回流液从40℃升到110℃，所需热量是很可观的；另一方面，气体在液体中的溶解度随着温度的下降而增大，过低的回流温度造成解吸出来的二氧化硫气体随回流液重新带回塔内，造成解吸效率的降低；第三，过冷的回流造成换热面积的浪费，在常压与饱和状态下，液体的体积是饱和气体体积的千分之一左右，当在过冷状态下回流时，为了将冷凝液冷却到过冷状态，冷凝器中液体只占有换热管很少的部分，在冷却阶段大部分的换热管处于空置状态，造成设备的浪费。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种用于烟气脱硫解吸的方法及其装置，该方法及装置具有设备制造成本低、解吸效率高、能耗低的特点，解决现有工艺中存在的技术问题。

本发明的技术解决方案是该烟气脱硫解吸的方法包括以下步骤：首先，从解吸塔塔顶出来的解吸气从一级饱和冷凝器上部进入垂直安装的一级饱和冷凝器的管程，冷却水走壳程，大量的水在一级饱和冷凝器中冷凝为液态水，从一级饱和冷凝器底部出来的大量饱和水直接回流到解吸塔内；然后，从一级饱和冷凝器出来的含有二氧化硫和水蒸汽的饱和气体从垂直安装的二级冷却器的上部进入二级冷却器的管程，在二级冷却器内二氧化硫气体和少量冷凝水被冷却到后续工段的指定温度；最后，从二级冷却器底部出来的冷凝水和二氧化硫气体进入气液分离器，从气液分离器上部出来的二氧化硫气体去后续工段，从气液分离器下部出来的冷凝水回到解吸塔内。