可再生濕法脫SO2工藝的原理是什么?有哪些典型的代表工藝及其優(yōu)缺點(diǎn)有哪些?

可再生濕法脫SO2工藝的原理是采用可再生的吸收劑溶液對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌，將煙氣中的SO2吸收，生成不穩(wěn)定性的鹽類富吸收溶液，再進(jìn)一步對(duì)鹽類富吸收溶液進(jìn)行加熱再生，再生后的吸收劑循環(huán)使用。再生釋放出的SO2一般作為煉油廠內(nèi)硫黃回收裝置的原料生產(chǎn)硫黃，也可壓縮后直接制成液體SO2產(chǎn)品。該類工藝凈化度高，脫硫效率可達(dá)到96%以上。

以美國Belco公司的Labsorb可再生濕氣洗滌工藝和加拿大Cansolv公司的Cansolv可再生濕法脫硫工藝最具代表性。Labsorb可再生濕氣洗滌工藝首套工業(yè)化裝置于2003年投用，Cansolv可再生濕法脫硫工藝首套工業(yè)化裝置于2002年投用。

Labsorb可再生濕法洗滌工藝是使用一種可再生的非有機(jī)藥劑—磷酸鈉溶液來吸收SO2，磷酸鈉溶液在EDV洗滌器中循環(huán)，與煙氣中SO2反應(yīng)將其脫除，富含SO2的溶液送入Labsorb再生系統(tǒng)再生。

Labsorb可再生濕法洗滌工藝的主要反應(yīng)過程是氣態(tài)的SO2進(jìn)入到液體里后被重亞硫酸鈉捕獲，Na2HPO4同時(shí)被轉(zhuǎn)換成更酸性的Na2HPO4，這個(gè)反應(yīng)是瞬時(shí)并可逆的，正反應(yīng)在SO2吸收時(shí)發(fā)生，而逆反應(yīng)在再生過程中發(fā)生。

在蒸發(fā)器里，緩沖液中Na2HPO4過飽和，有Na2HPO4的結(jié)晶物沉淀。如果煙氣中有氧，吸收塔里就會(huì)有硫酸鈉形成，然而系統(tǒng)的緩沖液阻止了這種不被期望的反應(yīng)。

EDV部分和Labsorb再生系統(tǒng)由四部分組成，即預(yù)洗滌塔、吸收塔、蒸發(fā)系統(tǒng)和處理系統(tǒng)。預(yù)洗滌塔是使用低pH值的水循環(huán)來清除顆粒物和SO3；吸收塔的主要功能是吸收SO2 ；蒸發(fā)系統(tǒng)的作用是從吸收了SO2的再生緩沖液中釋放SO2；處理系統(tǒng)主要是清除堆積的硫酸鈉。

預(yù)洗滌塔把煙氣降溫到絕熱飽和狀態(tài)并且清除氣態(tài)污染物和顆粒污染物。預(yù)洗滌塔只用水，因此，這是一個(gè)低pH值的操作避免了SO2的吸收。SO2的吸收專門放在吸收塔部分，用再生緩沖液吸收。

富含SO2的溶液再生之前，先與再生后的貧溶液換熱并用蒸汽進(jìn)一步加熱后送人Labsorb雙循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)，通過兩次加熱、分離。冷凝后分離出水分和SO2，不含SO2的貧溶液返回洗滌系統(tǒng)，蒸發(fā)后的水分和SO2再進(jìn)入汽提塔，汽提塔頂設(shè)置冷凝裝置，氣體有冷凝液冷卻，冷卻后SO2濃度達(dá)到90%送到硫黃回收裝置，汽提塔底排出的貧溶液返回洗滌系統(tǒng)(見圖3-26)，富吸收劑再生采用汽提塔蒸汽直接汽提方案。

再生流程可應(yīng)用疊置床式洗滌塔、盤式洗滌塔或者噴淋塔等。疊置床式或盤式洗滌塔適用于粉塵含量低的煙氣，而特殊的噴淋塔可有效處理顆粒物含量高的煙氣或有可能帶來大量顆粒物的煙氣中的SO2。

各種催化裂化裝置就是會(huì)產(chǎn)生高顆粒物含量的煙氣裝置，這更適合于采用濕法洗滌技術(shù)。吸收塔部分可分成幾個(gè)層次進(jìn)行逆流操作，每一個(gè)層次都有自己的液體循環(huán)系統(tǒng)。在一個(gè)吸收塔里有三個(gè)層次的配置，而預(yù)洗滌塔在其底部。

再生部分的蒸發(fā)器使用了標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)。在場(chǎng)地緊張的情況下，蒸發(fā)器可以放在遠(yuǎn)離洗滌塔的地方。對(duì)大型的再生器，如使用雙效蒸發(fā)可降低電耗。

該工藝的優(yōu)點(diǎn)是:煙氣凈化度高，溶劑為常規(guī)的化工原料(NaOH+H3PO4)，價(jià)格便宜，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好，年消耗量?jī)H為開工用量的2%。這種再生式洗滌技術(shù)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是SO2的氧化率極低，硫酸鈉可選擇性清除。根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，SO2氧化率小于被吸收的SO2的0.5%，緩沖液鹽的高密度使得氧化率很低。

在煙氣中由于有O2的存在造成了高“鹽析出”。然而，SO3的存在也能引起硫酸鹽的堆積，產(chǎn)生的硫酸鹽堆積盡管小也需要放出以避免過飽和及硫酸鹽沉積。蒸發(fā)器沉積包括Na2HPO4和Na2SO4與Na2S2O5混合在一起的混合物。

再生器的硫酸鹽形成量相對(duì)較小，如果可以接受排放一定量的蒸發(fā)器沉積物，則硫酸鹽的堆積就可以避免。該工藝的系統(tǒng)壓降僅為1.765kPa(180mmH2O)。

Labsorb可再生濕法洗滌工藝提供了一次洗滌的流程來處理大量的各種固付/液體排放物，緩沖液的再生極大地減少了操作費(fèi)用。在這個(gè)再生SO2吸收流程中是水性磷酸鈉溶液作為SO2吸收劑，再生由蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)。

這種流程具有高吸收循環(huán)能力、高清洗率、完全的化學(xué)穩(wěn)定性、有效抑制亞硫酸鹽氧化能力、低化學(xué)消耗、可接受的能量消耗、很少的副產(chǎn)品沉積等優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)可與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備組合。

回收的SO2可以穩(wěn)定轉(zhuǎn)換成液體SO2、硫酸或硫單質(zhì)。特殊的電/蒸汽消耗(每清除一噸SO2需數(shù)噸蒸汽)隨著循環(huán)SO2的吸收能力增加而減少。這個(gè)流程特別適合SO2含量高的煙氣，如克勞斯尾氣等。然而，即使對(duì)SO2含量低的煙氣如燒化石燃料的鍋爐產(chǎn)生的富含SO2-的焚燒氣，這個(gè)技術(shù)也具有很大的優(yōu)勢(shì)。

該工藝的缺點(diǎn)是：流程較復(fù)雜，投資較高，操作較復(fù)雜；因SO2純度僅為90%，不能直接生產(chǎn)SO2成品，只能采用硫黃回收或生產(chǎn)硫酸的工藝處理，成本較高。該工藝在意大利Eni集團(tuán)的Sannazzaro煉油廠有過應(yīng)用業(yè)績(jī)。Sannazzaro煉油廠的FCCU的產(chǎn)能大約是5500t/d約合38000bbl/d )，該裝置使用混合蠟油作進(jìn)料。

Cansolv可再生濕法洗滌工藝由煙氣預(yù)洗滌、溶劑吸收、溶劑再生、熱穩(wěn)定鹽凈化等系統(tǒng)組成。自催化裂化來的高溫再生煙氣在預(yù)洗滌器(文丘里)與急冷水直接逆向接觸，再生煙氣被急冷并飽和，其中的粉塵及微量元素被吸收。

急冷水經(jīng)冷卻后循環(huán)使用，部分急冷水用過濾器連續(xù)過濾，過程煙氣急冷降溫產(chǎn)生的含塵廢水經(jīng)注堿處理后排入污水處理場(chǎng)處。急冷后的煙氣預(yù)再生系統(tǒng)來的貧胺液逆向接觸，煙氣中的SO2被胺液吸收，凈化后的再生煙氣預(yù)煙氣換熱后排人催化煙囪放空。

吸收了SO2的富溶劑經(jīng)泵加壓和貧富溶劑換熱后人再生塔，塔底由重沸器供熱，塔頂氣體經(jīng)冷卻后進(jìn)入分液罐，分離出的酸性氣送至硫黃回收裝置，分離出的酸性液經(jīng)泵返塔作為回流。塔底貧液經(jīng)貧富溶液換熱器換熱并進(jìn)一步冷卻后泵送至吸收塔循環(huán)使用。在貧液進(jìn)吸收塔前分流少量的貧液送人熱穩(wěn)定鹽凈化設(shè)施脫除其中的熱穩(wěn)定鹽。

該工藝的急冷與吸收化學(xué)反應(yīng)在SO2吸收塔內(nèi)分段進(jìn)行，吸收塔為填料結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)壓力降較大，因此對(duì)催化煙機(jī)操作工況影響也較大，其富吸收劑再生采用再生塔重沸器低壓蒸汽供熱方案。

該工藝優(yōu)點(diǎn)是:煙氣凈化度高，溶劑熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好，年消耗量為開工用量的20%～30%。缺點(diǎn)是:能耗較高，1t溶劑循環(huán)量需要低壓蒸汽200～300kg/h ；系統(tǒng)壓降大，對(duì)于固體含量在200mg/m3，的煙氣，系統(tǒng)壓降為5.39kPa ( 550mmH2O )；投資較高。到目前為止，該工藝的工業(yè)應(yīng)用業(yè)績(jī)較少，應(yīng)用于國外催化裂化煙氣脫硫的工程案例僅有一套，裝置位于美國特拉華州煉油廠。

可再生濕法脫SO2工藝如果設(shè)置填料段用于吸收SO2會(huì)給有外取熱器、內(nèi)取熱器、高溫取熱器的催化裂化帶來運(yùn)行安全問題。對(duì)于有這些熱工系統(tǒng)的催化裂化，一旦這些熱工系統(tǒng)發(fā)生“爆管”，再生器內(nèi)的催化劑會(huì)大量涌出，填料段可能會(huì)出現(xiàn)堵塞，從而造成再生器和鍋爐憋壓，引發(fā)生產(chǎn)事故。

另外，煙氣中2～3 μm的催化劑細(xì)粉很難完全脫除，部分細(xì)粉會(huì)在溶劑再生系統(tǒng)內(nèi)富集，富集的催化劑會(huì)對(duì)觸及到的設(shè)備造成堵塞和嚴(yán)重的磨損，因此，采取該技術(shù)要充分考慮溶劑再生系統(tǒng)的設(shè)備磨損問題。

美國BELCO公司的Labsorb可再生濕氣洗滌工藝和加拿大Cansolv公司的Cansolv可再生濕法脫硫工藝吸收SO2的原理都是用吸收劑消耗H+以促使SO2的吸收，然后在再生部分再釋放H+。具體吸收原理見以下方程式(吸附劑用字母A表示):

SO2+ H2O ?HSO3-+H+

HSO3-?SO32-+H+

A+H+?AH+

其中，BELCO公司的Labsorb工藝采用的是(Na+)2 HPO42-磷基吸收劑：

HPO42-+H+?H2PO42-

Cansolv公司的Cansol，工藝來用的是 H+NRN(SO42-)1/2基吸收劑：

H+NRN+H+?H+NRNH+

相對(duì)來講，胺基的吸收劑不易產(chǎn)生沉淀，磷基有時(shí)會(huì)產(chǎn)生沉淀。

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