的有機胺溶液的再生方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煙氣二氧化硫捕集技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種富含SO2的有機胺溶液的再生方法，屬于氣體分離或凈化等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]作為酸雨的主要成因，二氧化硫?qū)Νh(huán)境危害極大，是國家強制處理的主要大氣污染物之一。SO2的排放主要來自于化石燃料的燃燒，據(jù)統(tǒng)計，由煤燃燒而排放的SO2占總排放量的三分之二，因而，控制燃煤過程中產(chǎn)生的SO2十分重要。目前，國家在制定SO2排放標準和要求企業(yè)執(zhí)行標準等方面也是越來越嚴格，新國標規(guī)定，2013年10月I日起所有硫酸企業(yè)將統(tǒng)一執(zhí)行排放限值小于400 mg/m3、部分地區(qū)(山東省)小于200 mg/m3的排放限值。因此，開發(fā)高效低耗綠色的脫硫技術(shù)成為焦點。
[0003]有機胺法脫硫技術(shù)較目前應用最為廣泛的石灰石一石膏法相比，具有脫除效率高，不產(chǎn)生二次污染等問題，不但可以很好地將硫回收成硫酸或硫磺等易出售產(chǎn)品，而且還能脫除氮氧化物，在產(chǎn)生經(jīng)濟效益的同時也產(chǎn)生很好的環(huán)境效益，代表了 SO2捕集技術(shù)未來發(fā)展的趨勢。此法是通過脫硫溶劑的吸收再生和循環(huán)使用，在不斷地吸收和再生過程中富集SO2，產(chǎn)出高純度SO2，具有吸收劑循環(huán)使用無二次污染、產(chǎn)品附加值高、SO2脫除率高等特點，在將燃煤煙氣中的SO2富集并分離的同時，不產(chǎn)生新的廢物排放等優(yōu)點。目前，此法應用已經(jīng)商業(yè)化應用，前景光明。
[0004]此法雖然較其他脫硫方法相比，潛力更大，但仍需進一步改進?，F(xiàn)有方法中為了使脫硫溶劑解吸充分，通常需要提高解吸溫度，但是，解吸溫度過高會加速脫硫溶劑的降解，造成脫硫溶劑中硫酸根類物質(zhì)的堆積，如此在系統(tǒng)中循環(huán)，不但會影響捕集二氧化硫的能力，還會對設備進行腐蝕，既制約了工藝成本的降低，又影響了操作的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種富含SO2的有機胺溶液的再生方法，該再生系統(tǒng)可在較低溫度下使二氧化硫從富液中分離出來，溫度范圍為6(TlO(TC，較常規(guī)再生溫度(11(T130°C )有大幅度降低，從而可以有效地降低脫硫溶劑的降解；且在相同溫度和壓力條件下，較常規(guī)技術(shù)可實現(xiàn)二氧化硫更快更徹底地分離，從而提高脫硫溶劑的再生效果和溶劑壽命，減少再生二氧化硫所需的能耗和成本，提高操作的穩(wěn)定性。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案:
來自吸收塔的富液自再生塔頂部進入，流向底部，在再生塔下部進入煮沸器，在煮沸器中進行再生后返回吸收塔，超聲裝置安置在煮沸器底部，脫硫溶劑的再生過程主要是通過超聲波空化作用促進SO2從富液中逸出。整個過程中吸收塔和再生塔的貧富液液位是根據(jù)液位傳感器進行檢測。
[0007]—般地，所述超聲輻照裝置由超聲發(fā)生器、超聲換能器和超聲控制器三部分組成，超聲發(fā)生器為槽式超聲處理器，超聲換能器為壓電陶瓷超聲波換能器或磁致伸縮超聲波換能器，這兩部分裝置為一個整體，安在再生塔塔壁外層，通過超聲換能器將電能轉(zhuǎn)化成機械能，所形成的機械能通過超聲發(fā)生器形成不同頻率的聲波，超聲控制器是通過調(diào)節(jié)超聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波聲強來實現(xiàn)再生過程中超聲空化作用的強弱。
[0008]所述再生塔塔底溫度為6(TlO(rC。
[0009]所述超聲裝置，頻率為頻率10?10kHz的任一頻率超聲；優(yōu)選地，超聲頻率為10kHz?40 kHz，超聲聲強為0.01 W.cm 2^lO W.m 2 ;超聲連續(xù)處理過程，采用超聲聲強0.1W.m 2?1.0 W.m 2o
[0010]所述超聲裝置，可以在單頻條件下對脫硫溶液進行再生，也可以在混頻條件下對脫硫溶液進行再生。
[0011]本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)是解吸的富液在超聲空化作用下放出二氧化硫氣體，使吸收富液中總硫含量減少。該過程由于超聲波的空化作用不但極大地加速了二氧化硫的氣體解吸速度，而且實現(xiàn)了在低于常規(guī)解吸溫度的條件下，非常有效地解決了加熱沸騰解吸和水蒸氣氣提固有的高耗能問題，降低整個過程費用和提高處理效率，為系統(tǒng)裝置的平穩(wěn)運行提供了關(guān)鍵性的技術(shù)保障。
[0012]由以上發(fā)明技術(shù)內(nèi)容可見，本發(fā)明有以下有益效果:
(O富液中SO2得以良好的分離，凈化后的脫硫溶劑用于吸收過程，可取得良好的吸收效果；
(2)與常規(guī)再生溫度相比，此法所需的溫度會大幅度降低，從而可以有效地降低脫硫溶劑的降解，提高脫硫溶劑的循環(huán)使用壽命。
【附圖說明】
[0013]圖1本發(fā)明實施例中超聲輻照裝置俯視剖面圖。
[0014]圖中:1-超聲控制器；2-28kHz的超聲發(fā)生器和超聲換能器；3-40kHz的超聲發(fā)生器和超聲換能器；4_煮沸器。
【具體實施方式】
[0015]下面通過實例和附圖進一步說明本發(fā)明的特點，但本專利的保護范圍并不受實施例的限制。
[0016]以下實施例中采用的超聲輻照裝置參見附圖1。
[0017]實施例1:
對煙氣含量中SO2為2850 mg/m3，其余都是空氣的氣源條件下進行試驗。在氣液比為1000，脫硫溶劑初始濃度為0.3 mol/L，再生溫度為80°C，煮沸器中采用超聲頻率為28 kHz,超聲聲強為0.3 ff/cm2,脫硫溶劑的再生率達50%以上，凈化氣出口處SO2濃度為53.23 mg/m3。實驗結(jié)果表明，利用本技術(shù)，再生率較相同條件下相比，顯著提高。
[0018]實施例2:
考慮到模擬氣中SO2含量不同，對脫硫溶液的再生效果以及脫硫效果都存在差異。因此，對煙氣含量中SO2S 57000 mg/m3，其余都是空氣的氣源條件下進行試驗。在氣液比為1000，脫硫溶劑初始濃度為0.3 mol/L，再生溫度為80°C，煮沸器中采用超聲頻率為28 kHz,超聲聲強為0.3 W/cm2，脫硫溶劑的再生率達58%以上，凈化氣出口處SO2濃度為123.46 mg/m3。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高含二氧化硫模擬氣在采用本技術(shù)進行吸收再生試驗后，再生效果更好。
[0019]實施例3:
考慮到再生溫度與超聲的協(xié)同作用，提高再生溫度進行了試驗。對煙氣含量中SO2為57000 mg/m3，其余都是空氣的氣源條件下進行試驗。在氣液比為1000，脫硫溶劑初始濃度為0.3 mol/L，再生溫度為100°C，煮沸器中采用超聲頻率為28 kHz，超聲聲強為0.3 ff/cm2,脫硫溶劑的再生率達70%以上，凈化氣出口處SO2濃度為76.22 mg/m3。從實驗結(jié)果可以看出，提高再生溫度后，脫硫溶劑的再生率升高，再生效果更佳。
[0020]實施例4:
事實上空化效應的強度和超聲頻率有關(guān)，因此，研究超聲頻率對脫硫溶劑再生效果的影響很有必要。選用超聲頻率為40kHz進行試驗，反應條件為:煙氣含量中SO2為57000mg/m3，其余都是空氣的氣源，氣液比為1000，脫硫溶劑初始濃度為0.3 mol/L，再生溫度為80°C，煮沸器中采用超聲聲強為0.3 W/cm2，脫硫溶劑的再生率達43%以上，凈化氣出口處SO2濃度為166.51 mg/m3。實驗結(jié)果表明,低頻超聲對溶液的再生效果要優(yōu)于高頻超聲,可能是因為頻率越高，產(chǎn)生的空化氣泡越小，空化強度就越弱。
[0021]實施例5:
基于實施例4中對不同單頻超聲與再生效果關(guān)系的考察，試驗又針對單頻超聲場和混頻超聲場進行了研究比較。從圖1中可以看到，所設計的超聲頻率有兩種，分別為28kHz和40kHzο試驗中同時開啟28kHz和40kHz的聲場，其他反應條件為:煙氣含量中SO2為57000mg/m3，其余都是空氣的氣源，氣液比為1000，脫硫溶劑初始濃度為0.3 mol/L，再生溫度為80°C，煮沸器中采用超聲聲強為0.3 W/cm2，脫硫溶劑的再生率達65%以上，凈化氣出口處SO2濃度為80.28 mg/m3。實驗結(jié)果表明，混頻超聲對溶液的再生效果要優(yōu)于單頻超聲，混響場環(huán)境下發(fā)生超聲空化作用會更強，提供的能量更多更大，使溶液中SO2更易再生出來。
[0022]實施例6:
空化效應的強度除了和超聲頻率有關(guān)外，和超聲聲強也緊密相關(guān)?；谶@方面考慮，通過研究不同超聲聲強與再生效果的關(guān)系來進行驗證。試驗選取超聲聲強為2.0 W/cm2，煙氣含量中SO2為57000 mg/m3，其余都是空氣的氣源，氣液比為1000，脫硫溶劑初始濃度為0.3mol/L，再生溫度為80°C，煮沸器中采用超聲頻率為28kHz，脫硫溶劑的再生率達43%左右，再生效果下降明顯。
【主權(quán)項】
1.一種富含SO2的有機胺溶液的再生方法，包括以下步驟:來自吸收塔的富液自再生塔頂部進入，流向底部，在再生塔下部進入煮沸器，在煮沸器中進行再生后返回吸收塔，超聲裝置安置在煮沸器壁上，脫硫溶劑的再生過程通過超聲波空化作用促進SO2從富液中逸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述富含SO2的有機胺溶液的再生方法，其特征在于，所述再生塔塔底溫度為6(noo°c。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述富含SO2的有機胺溶液的再生方法，其特征在于，所述超聲裝置包括超聲發(fā)生器和超聲換能器。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述富含SO2的有機胺溶液的再生方法，其特征在于，所述超聲發(fā)生器和超聲換能器為一個整體，安在再生塔塔壁外層，通過超聲換能器將電能轉(zhuǎn)化成機械能，所形成的機械能通過超聲發(fā)生器形成不同頻率的聲波。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述富含SO2的有機胺溶液的再生方法，其特征在于，所述超聲發(fā)生器為槽式處理器。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述富含SO2的有機胺溶液的再生方法，其特征在于，所述超聲換能器為壓電陶瓷超聲波換能器或磁致伸縮超聲波換能器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述富含SO2的有機胺溶液的再生方法，其特征在于，所述超聲裝置，頻率為頻率10?10kHz的任一頻率超聲。8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述富含SO2的有機胺溶液的再生方法，其特征在于，所述超聲裝置，超聲頻率為10 kHz?40 kHz，超聲聲強為0.01 W.cm 2^lO W.m 2 ;超聲連續(xù)處理過程，采用超聲聲強0.1 W.m 2~1.0 W.m209.根據(jù)權(quán)利要求1所述富含SO2的有機胺溶液的再生方法，其特征在于，所述超聲裝置，在單頻條件下對脫硫溶液進行再生。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述富含SO2的有機胺溶液的再生方法，其特征在于，所述超聲裝置，在混頻條件下對脫硫溶液進行再生。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種富含SO2的有機胺溶液的再生方法，屬于煙氣二氧化硫捕集技術(shù)。吸收富液的再生過程包括以下過程：來自吸收塔的富液自再生塔頂部進入，流向底部，在再生塔下部進入安裝有超聲發(fā)生器的煮沸器，在煮沸器中加熱以及超聲空化作用后，被返回至吸收塔。超聲的空化作用包括超聲波作用以及負壓作用和超聲波和負壓兩者共同協(xié)同作用下再生溶液中的二氧化硫，解吸后的脫硫溶劑返回洗滌系統(tǒng)循環(huán)使用。本發(fā)明的優(yōu)點在于，在相同條件下，采用本技術(shù)可降低解吸溫度，加速脫硫溶劑中二氧化硫的逸出，提高二氧化硫的解吸率和溶液的再生度。
【IPC分類】B01D53/78, B01D53/96, B01D53/50
【公開號】CN105561787
【申請?zhí)枴緾N201410540102
【發(fā)明人】毛松柏, 陳曦, 江洋洋, 汪東
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 南化集團研究院
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2014年10月14日