[发明专利]一种精馏回收烟气中NO2和SO2的方法和装置

说明书

本发明主要属于低温化工气体精馏分离领域，具体涉及一种精馏回收烟气中NO₂和SO₂的方法和装置；所述方法结合高、低压精馏操作方法，第一精馏塔高压精馏可以降低因NO₂和SO₂分压较低导致的较低沸点，第二精馏塔常压精馏保证NO₂和SO₂的较低分离难度；采用半连续精馏方法，第一精馏塔塔釜的持液量达到50％‑90％后再进入第二精馏塔精馏，对第二精馏塔进行更好地控制；同时该装置具备防腐功能。

技术领域

本发明主要属于低温化工气体精馏分离领域，具体涉及一种精馏回收烟气中NO₂和SO₂的方法和装置。

背景技术

我国是世界上的燃煤大国，煤炭占我国能源的75％左右，燃煤能产生大量NO_X和SO₂。目前SO₂的治理主要包括湿法、半干法和干法三大类，近几年还研发出了包括电子束烟气脱硫技术、脉冲电晕放电烟气脱硫技术、膜吸收法、微生物脱硫技术等，但都处于试验阶段。现阶段烟气脱硝技术主要投产的有选择性催化还原法(SCR)，选择性非催化还原法(SNCR)，以及SNCR-SCR联合脱硝法等技术较为成熟的工艺，这些工艺在长期的运行实践中已有了比较可靠的设备供应源和现场运行经验。但是上述所有的处理方法都是基于将污染物NO_X和SO₂转化消耗掉的思路，而不是进行回收资源化。事实上，高纯SO₂和NO₂在冶金、化工、医学等多领域具有重要应用价值，烟气中含有大量此种气体，完全可以用来回收应用。

吸附、吸收和膜分离技术在工业中应用也较多但是得不到高纯的气体，所以产品气很难作为高价值资源；而精馏这一成熟的技术本质就是为了提纯再提纯。目前国内外研究低温精馏较多的是空分、CO₂的回收液化、烃类和烷基化合物等的分离，对于酸性气体的精馏研究较少，腐蚀性高的更少。并且此精馏方案应用于烟气处理与资源化，主成分NO₂和SO₂的得到的高纯NO₂和SO₂可以应用到其它领域，产生很高的经济效益，弥补钢铁行业等高耗能产业落实节能减排的大量投入。

在NO_X和SO₂去除方面，目前应用最广的是选择性催化还原(SCR)和烟道气脱硫(FGD)技术，但是资金成本和能量需求相对较高，并且面临复杂的材料处理挑战。White等人提出了一种基于硝酸和铅室化学过程去除NO_X/SO_X的不同方法，采用双吸收塔分别从高浓度的CO₂中去除NO_X和SO_X；Stefano Langè等人提出了双塔双压精馏方法去除天然气中的CO₂组分；西安交通大学的XingXing Li等人利用单塔低温精馏处理焦炉煤气甲烷化合成的天然气提纯CH4，纯度可达99.87％；DaIiel SalerIo等人通过改进双塔低温精馏设备，降低了轻质气体分离乙烯的冷凝器热负荷；Dan Dumitrache等人使用单塔低温精馏实现低温分离C同位素；J.Rafael AlcáItara-Avilaa等人通过单塔低温精馏实现了丙烯丙烷的分离。所以在低温气体精馏方面，目前没有NO₂和SO₂的精馏体系；在烟气污染物治理方面，现有烟气资源化主要思路是转化去除，而不是回收，比如SCR脱硝通过喷氨将NO_X反应为N₂和H₂0，实现无污染化处理，但是无法回收NO_X资源；FGD烟气脱硫技术的钙法、镁法、钠法、氨法和有机碱法也都是通过加入其它物质转化为相应的硫酸盐和亚硫酸盐，由气体资源转化为固体资源，但是收益较低并且成本很高。