[发明专利]一种膜分离装置应用于氨法脱硫的方法

说明书

本发明公开了一种膜分离装置应用于氨法脱硫的方法，使用膜分离装置净化氨法脱硫装置的循环液，分别控制氨法脱硫装置每段循环吸收溶液的组成、温度及PH等，在保证吸收效率的前提下，优化吸收液的特性，抑制氨法脱硫氨逃逸及气溶胶生成，降低装置运行能耗、水耗，实现装置长周期稳定运行。

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种膜分离装置应用于氨法脱硫的方法。

背景技术

世界各国都不同程度排放二氧化硫，中国二氧化硫排放量巨大，对环境和社会造成了巨大影响，2014年二氧化硫排放总量1974万吨，2015年二氧化硫排放总量1859.1万吨，2016年二氧化硫排放总量1102.9万吨，2017年二氧化硫排放总量875.4万吨，造成了巨大经济损失，严重影响中国生态环境和人民健康。

目前比较成熟的脱硫技术达上百种，其中湿法脱硫工艺应用最广，占世界脱硫总装机容量的85％左右。常见的湿法烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、双碱法、碳酸钠法、氨法、氧化镁法等。氨法脱硫是采用氨作为吸收剂的一种湿法脱硫工艺，该法可在脱硫的同时生产硫酸铵化肥，是一种低能耗、高附加值、实现资源循环利用的绿色烟气治理方案。而化工行业在生产过程中有大量废氨水产生，因此化工行业锅炉尾气采用氨法脱硫有其独特的优势。

对于高水含量烟气，如超过8％的烟气，为了有效控制氨逃逸和气溶胶，需要控制吸收温度。在控制温度的同时产生大量的凝结水，造成系统水不平衡，需配套蒸发结晶工艺获得产物；烟气中水含量越高，冷却温度越低，析出水量越多，蒸发水量越大，其蒸汽用量越大，装置的经济性越差。

为保证出口颗粒物达到排放要求，如超低排放要求小于5mg/Nm³，不仅要控制气溶胶的生成，同时要控制水洗段的水洗效果，低的水洗循环液中硫铵浓度有利于提高洗涤效果，但需要加大新鲜工艺水补水量，补水量加大，不仅造成水资源消耗，同时还可能造成脱硫系统水不平衡，甚至无法进行塔内饱和结晶或塔外蒸发结晶水量增加，增加运行成本。

吸收管道及喷头堵塞是影响氨法脱硫长周期稳定运行的一个关键因素，如工艺补水硬度比较高的时，钙镁离子会在高PH的吸收段结垢堵塞喷嘴和管道，影响装置稳定运行。控制吸收段补充液-水洗循环液中硬度避免结垢具有非常重要的意义。

烟气氨法脱硫工艺存在以下技术难题：

1、系统水平衡

进脱硫系统烟气中的含水量和温度影响脱硫吸收温度及脱硫效果，对于高温、高含水量的烟气，需要设置冷却系统，控制脱硫温度，实现高的脱硫效果。在冷却的同时烟气中大量水析出，致使吸收液浓度降低，影响脱硫效果，同时后道蒸发结晶的水量需增加，能耗增加。

2、控制吸收段管道及喷嘴堵塞

脱硫系统需要工艺补水，不同地区工艺水的水质还不相同，高硬度的补水会造成吸收循环液中硬度增加，在高的PH条件下结垢堵塞管道和喷嘴，影响装置稳定运行和脱硫效果。

3、尾气夹带氨的回收

与其他碱性物质不同的是，氨易挥发。传统的逆流接触式吸收塔，不论是喷淋塔、填料塔还是板式塔，为保证脱硫效率及最终排放指标，在位于吸收区顶部的接触点，溶液的pH值最高，气体相中SO₂浓度最低，氨在气相中的浓度将最高。这意味着氨随尾气溢出脱硫塔的量将很大。这既会造成氨的浪费损失，又会造成新的污染。

上述的难题导致氨法在过去长期未能很好发展的一个重要原因，针对气溶胶及氨逃逸问题，在控制吸收过程气溶胶产生的同时，高效水洗是非常有效的辅助方法。循环水洗中氨及硫铵浓度是影响水洗效果的重要因素，常规技术采用加大新鲜水置换量来降低氨及硫铵浓度，这样不仅造成水资源浪费，同时还影响系统水平衡，需要新的方法控制循环液中氨浓度及硫铵浓度。