雙堿法氣動(dòng)再生脫硫技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)催化裂化煙氣脫硫除塵?

雙堿法氣動(dòng)再生脫硫技術(shù)是中國石化燕山分公司、中國航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院、中國石化北京化工研究院燕山分院共同開發(fā)的DRG ( Dynamic Regeneration Gypsum)催化裂化再生煙氣脫硫技術(shù)，首套工業(yè)化裝置于2011年投用。

DRG催化裂化再生煙氣脫硫技術(shù)是在氣動(dòng)脫硫技術(shù)與雙堿法脫硫技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它利用鈉鹽在脫硫塔內(nèi)進(jìn)行脫硫，然后用熟石灰對脫硫后的鈉鹽進(jìn)行再生，通過增設(shè)酸化系統(tǒng)，利用煙氣里SO2形成的酸性溶液對再生產(chǎn)物進(jìn)行酸化和氧化，最終生成穩(wěn)定的副產(chǎn)物-石膏。具體工藝過程如下:

煙氣首先進(jìn)入脫硫酸化塔的酸化段，酸化溶液吸收煙氣中的SO2提高酸化溶液的酸性，煙氣隨后上升進(jìn)入脫硫段。在脫硫段的氣動(dòng)脫硫單元內(nèi)，脫硫溶液中的NaOH、Na2SO3，與煙氣中SO2發(fā)生快速化學(xué)反應(yīng)，生成Na2SO3、NaHSO3，并除去煙氣中大部分催化劑粉塵。酸化段內(nèi)的溶液與酸化罐之間不停地進(jìn)行漿液循環(huán)，利用酸化溶液吸收的SO2對進(jìn)入酸化罐的再生漿液進(jìn)行酸化。

脫硫段不僅吸收SO2，還捕獲煙氣粉塵，并通過脫硫段排漿泵將脫硫段漿液輸送至沉淀器，脫硫漿液經(jīng)過沉淀后，上清液進(jìn)入再生系統(tǒng)，底部高濃度催化劑粉塵沉淀進(jìn)行固液分離，分離出來的催化劑通過脫水后形成泥餅，拉出場外填埋，沉淀器的上清液返塔回用。

雙堿法脫硫工藝對脫硫后生成的含有亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉和硫酸鈉的脫硫漿液進(jìn)行再生處理，脫硫漿液采用Ca(OH)2漿液進(jìn)行再生置換，生成亞硫酸鈣沉淀和NaOH溶液。再生漿液經(jīng)沉淀濃縮后，含有NaOH的上清液作為脫硫劑回用，底流則進(jìn)入酸化系統(tǒng)。在酸化系統(tǒng)內(nèi)生成亞硫酸氫鈣，隨后進(jìn)入氧化系統(tǒng)，通空氣氧化，同時(shí)結(jié)晶，生成石膏晶體并長大，最后經(jīng)真空皮帶機(jī)產(chǎn)成石膏。

雙堿法氣動(dòng)再生脫硫技術(shù)的流程特點(diǎn)是:

①脫硫液再生后循環(huán)利用，降低了脫硫液的使用量；

②工藝中增加軟化系統(tǒng)，采用補(bǔ)加Na2CO3的方法降低再生液的結(jié)垢趨勢；

③在石膏生成系統(tǒng)中首先將再生分離的沉淀物進(jìn)一步采用旋液分離器濃縮處理，減少了沉淀物酸化時(shí)的用酸量；

④底流酸化的用酸取自酸化系統(tǒng)，無外加硫酸，工藝更加環(huán)保；

⑤硫以穩(wěn)定的石膏形式脫除，降低了二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。

雙堿法脫硫過程中發(fā)生的反應(yīng)如下：

1) SOx

吸收過程N(yùn)a2SO3+ SO2+ H2O →2NaHSO3  ( pH=5～9時(shí))  (1)

2NaOH+SO2→Na2SO3+ H2O  ( pH>9時(shí))        (2)

2NaOH+SO3→Na2SO4+ H2O                   (3)

其中，式(1)是運(yùn)行過程的主要反應(yīng)式；式(2)和式(3)是再生液pH值較高時(shí)的主要反應(yīng)式。

2)再生過程

2NaHSO3+Ca(OH)2→Na2SO3+CaSO3·1/2H2O↓+3/2H2        (4)

2Na2SO3+ 2Ca(OH)2+ H2O→4NaOH+2CaSO3·1/2H2O↓       (5)

Na2SO4+Ca(OH)3+2H2O→2NaOH+CaSO4·2H2O↓            (6)

由于的CaSO4在水中溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CaSO3的溶解度，式(6)的反應(yīng)在再生階段不易進(jìn)行，需要溶液中的Ca2+濃度保持在較高濃度條件下才能發(fā)生。

3)酸化過程

SO3+H2O→H2SO3                               (7)

SO3+ H2O→H2SO4                              (8)

CaSO3·1/2H2O+H2SO3→Ca(HSO3)2+ 1/2H2O     (9)

4)氧化結(jié)晶過程

Ca(HSO3)3+O2→CaSO4+ H2SO4             (10)

CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O                （11）

鈉一鈣雙堿法是為了克服石灰石(石灰)一石膏法易結(jié)垢的缺點(diǎn)而發(fā)展起來的，該法實(shí)現(xiàn)了吸收劑的再生和脫硫渣的沉淀獨(dú)立于吸收系統(tǒng)之外。該技術(shù)以NaCO3或NaOH溶液作為第一堿吸收煙氣中的SO3生成NaHSO3和NaSO3，然后用石灰或石灰石作為第二堿再生出NaOH同時(shí)得到CaSO3·1/2H2O后經(jīng)氧化得到CaSO4·2H2O晶體。

鈉基脫硫液溶解度大，減少了堵塞現(xiàn)象，便于設(shè)備運(yùn)行與保養(yǎng)，提高了運(yùn)行的可靠性；鈉基脫硫液液氣比小，脫硫效率高，一般在90%以上。但是吸收系統(tǒng)中副產(chǎn)的Na2SO4，再生困難，需要向系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充Na2CO3或NaOH。

鈉-鈣雙堿法有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是可以和EDV濕法脫硫工藝形成組合工藝，組合工藝可以較好的利用EDV系統(tǒng)的高脫硫效率，在鈉一鈣雙堿法石膏系統(tǒng)故障時(shí)可再利用EDV的后處理系統(tǒng)保證外排水的處理，這種處理方案既可以將煙氣中的二氧化硫轉(zhuǎn)化為固體石膏，也可以將煙氣中的二氧化硫轉(zhuǎn)化為濃鹽水，可以有效地控制濃鹽水的外排量，也可以兩條處理路線同時(shí)開啟。

實(shí)際運(yùn)行中還發(fā)現(xiàn)Belco技術(shù)的脫硫塔產(chǎn)生的亞硫酸根離子多于中國航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院開發(fā)的脫硫塔，亞硫酸根離子越多，越有利于后續(xù)堿液再生反應(yīng)的進(jìn)行，因此，如果兩套催化裂化裝置處理量不同，處理量大的催化裂化裝置采用Belco技術(shù)較好。在組合流程中，兩套脫硫工藝共有一套沉淀器和污泥脫水系統(tǒng)，可有效地降低總投資。

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