一种钠碱法脱硫吸收剂再生及资源化利用系统和方法与流程

本发明属于脱硫产物处理，具体涉及一种钠碱法脱硫吸收剂再生及资源化利用系统和方法。

背景技术：

1、脱硫是指燃烧前脱去燃料中的硫分以及烟道气排放前的去硫过程，是防治大气污染的重要技术措施之一。脱硫的方法一般有燃烧前、燃烧中和燃烧后脱硫三种。

2、钠碱法脱硫是先用活性极强的钠碱作为吸收剂吸收二氧化硫，然后再用钙碱对吸收液进行再生，现有的钠碱法脱硫技术存在的问题主要包括二次污染、药剂浪费、能耗较高、运行成本高、产生废物和废水等，为实现钠碱法脱硫产物的资源化利用，有研究提出采用预处理、蒸发浓缩、冷冻结晶、杂盐干化等措施回收硫酸钠，但通常回收工艺复杂，且回收运行成本大于硫酸钠的经济效益。有专利提出采用盐析法结晶分离无水na2so3，但脱硫废液中na2so3、na2so4等主要成分的溶解度相近，回收率低，分离出的na2so3产品产量低、纯度低，产生的混盐会造成大量二次污染，无法有效处理脱硫废液所带来的环境污染问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种钠碱法脱硫吸收剂再生及资源化利用系统和方法。

2、具体的技术方案如下：

3、一种钠碱法脱硫吸收剂再生及资源化利用系统，包括脱硫吸收塔、碳化塔、碳铵稠厚器、混合罐、搅拌式反应器、反应器离心过滤机、吸收剂制备罐、一级蒸发结晶装置、冷却结晶器、二级蒸发结晶装置和氨水储罐，脱硫吸收塔的顶部通过管路与碳化塔连接，氨水储罐与碳化塔连接，碳化塔的底部连接碳铵稠厚器，碳铵稠厚器的顶部与碳化塔回流连接，碳铵稠厚器的底部和脱硫吸收塔的底部分别通过管路与混合罐连接，混合罐的底部通过管路连接搅拌式反应器，搅拌式反应器的底部连接反应器离心过滤机，反应器离心过滤机的溶液出口管路分成两管路分别连接一级蒸发结晶装置和混合罐，反应器离心过滤机的另一出口管路连接吸收剂制备罐，吸收剂制备罐的出口管路分成两管路，分别连接脱硫吸收塔和反应器离心过滤机，一级蒸发结晶装置的底部出口管路连接一级蒸发结晶离心分离器，一级蒸发结晶离心分离器的硫酸钠出口管路连接混合罐，一级蒸发结晶离心分离器的母液出口管路连接冷却结晶器，冷却结晶器的出口管路连接冷却结晶离心分离器，冷却结晶离心分离器的混合盐出口管路回流连接一级蒸发结晶装置，冷却结晶离心分离器的母液出口管路连接二级蒸发结晶装置，二级蒸发结晶装置回流连接冷却结晶器。

4、进一步地，脱硫吸收塔的顶部分成两管路，一管路连接烟囱，另一管路通过增压风机连接碳化塔，碳化塔顶部的出烟气管路与连接烟囱的管路汇合连接。

5、进一步地，氨水储罐通过氨水泵与碳化塔连接，碳铵稠厚器的顶部出口管路连接碳铵储罐，碳铵储罐通过碳铵溶液循环泵分成多管路与碳化塔回流连接。

6、进一步地，碳铵稠厚器的底部与混合罐连接的管路上设有碳铵外排泵，脱硫吸收塔的底部与混合罐连接的管路上设有吸收塔排出泵，混合罐的底部与搅拌式反应器连接的管路上设有进料泵。

7、进一步地，一级蒸发结晶装置包括一级蒸发结晶器和一级蒸发结晶加热器，反应器离心过滤机的溶液出口管路分成两管路，一管路连接混合罐，另一管路依次连接母液缓冲罐、母液排出泵和一级蒸发结晶器，一级蒸发结晶器与一级蒸发结晶加热器循环连接。

8、进一步地，一级蒸发结晶器的底部出口管路依次连接一级蒸发结晶排出泵和一级蒸发结晶离心分离器。

9、进一步地，冷却结晶离心分离器的混合盐出口管路连接母液缓冲罐，二级蒸发结晶装置包括二级蒸发结晶器和二级蒸发结晶加热器，冷却结晶离心分离器的母液出口管路连接二级蒸发结晶器，二级蒸发结晶器和二级蒸发结晶加热器循环连接。

10、进一步地，二级蒸发结晶器的底部出口管路依次连接硫酸铵稠厚器和硫酸铵离心机，硫酸铵离心机的母液管路连接冷却结晶器。

11、一种采用上述系统进行钠碱法脱硫吸收剂再生及资源化利用的方法，包括如下步骤：

12、1）经过脱硫吸收塔后的部分净烟气经过增压风机加压后由碳化塔底部进入碳化塔内，氨水储罐中的氨水通过氨水泵喷淋至碳化塔内，净烟气与氨水逆流接触，烟气中的二氧化碳与氨水反应生成碳酸氢铵，脱除二氧化碳后的烟气进入烟囱排放，碳化塔底部物料输送至碳铵稠厚器中进行浓缩，碳铵稠厚器底部浓缩得到碳酸氢铵溶液，并通过碳铵外排泵进入混合罐中，碳铵稠厚器顶部上清液进入碳铵储罐进行储存，碳铵储罐中的碳铵通过碳铵溶液循环泵回流喷淋至碳化塔内；

13、2）脱硫吸收塔内的脱硫吸收剂通过吸收塔排出泵输送至混合罐内，与碳酸氢铵、硫酸钠和洗涤液混合，通过进料泵输送至搅拌式反应器中，在搅拌式反应器中，脱硫后的吸收剂与碳酸氢铵发生吸收剂再生反应生成碳酸氢钠和硫酸铵，通过调节搅拌器的转速、混合液的停留时间、反应温度来控制吸收剂再生反应的进行程度；

14、3）将步骤2）发生吸收剂再生反应后的溶液通过反应器离心过滤机进行分离，得到碳酸氢钠滤饼和分离母液，分离母液进入母液缓冲罐内；

15、4）碳酸氢钠滤饼经过洗涤去除残留的硫酸钠、碳酸氢铵、硫酸铵，得到碳酸氢钠固体和洗涤液，洗涤液进入混合罐中，碳酸氢钠固体进入吸收剂制备罐中，碳酸氢钠固体加入工业水配制成脱硫吸收液，一部分脱硫吸收液输送至脱硫吸收塔用于烟气脱硫，一部分脱硫吸收剂用于碳酸氢钠滤饼的洗涤；

16、5）将步骤4）的分离母液加入硫酸溶液调节ph后，进入一级蒸发结晶器，在80-100℃条件下，蒸发结晶分离出部分硫酸钠，从一级蒸发结晶器底部进入一级蒸发结晶离心分离器进行分离，硫酸钠进入混合罐中，母液进入冷却结晶器冷却至10-30℃，通过冷却结晶离心分离器分离，分离的混合盐进入母液缓冲罐，分离的母液进入二级蒸发结晶器，在60-100℃条件下，蒸发结晶分离出硫酸铵，硫酸铵进入硫酸铵稠厚器进行浓缩，经过硫酸铵离心机分离后得到硫酸铵副产品，母液返回冷却结晶器。

17、进一步地，混合罐出口溶液中的hco3-与so42-的摩尔比为2~3：1，氨水储罐中的氨水质量浓度为18-28%，碳化塔底部的溶液流入碳铵稠厚器后在碳铵稠厚器中的停留时间为0.5-5h。

18、进一步地，搅拌式反应器的转速为20~200 rpm，混合液停留时间为20~60min，反应温度为25~40 ℃，分离母液加入硫酸溶液调节ph至5~8。

19、本发明的有益效果在于：

20、1）通过设置过滤机、吸收剂制备罐以及装置之间的回流式设计，实现了脱硫吸收剂的再生，避免了钠碱法脱硫外排高盐废水的处理问题，降低了环境污染风险；

21、2）通过吸收剂的再生，减少了脱硫吸收剂的补充量，生成硫酸铵副产品可以作为氮肥。

技术特征：

1.一种钠碱法脱硫吸收剂再生及资源化利用系统，其特征在于，包括脱硫吸收塔（1）、碳化塔（2）、碳铵稠厚器（3）、混合罐（4）、搅拌式反应器（5）、反应器离心过滤机（6）、吸收剂制备罐（7）、一级蒸发结晶装置、冷却结晶器（8）、二级蒸发结晶装置和氨水储罐（9），脱硫吸收塔（1）的顶部通过管路与碳化塔（2）连接，氨水储罐（9）与碳化塔（2）连接，碳化塔（2）的底部连接碳铵稠厚器（3），碳铵稠厚器（3）的顶部与碳化塔（2）回流连接，碳铵稠厚器（3）的底部和脱硫吸收塔（1）的底部分别通过管路与混合罐（4）连接，混合罐（4）的底部通过管路连接搅拌式反应器（5），搅拌式反应器（5）的底部连接反应器离心过滤机（6），反应器离心过滤机（6）的溶液出口管路分成两管路分别连接一级蒸发结晶装置和混合罐（4），反应器离心过滤机（6）的另一出口管路连接吸收剂制备罐（7），吸收剂制备罐（7）的出口管路分成两管路，分别连接脱硫吸收塔（1）和反应器离心过滤机（6），一级蒸发结晶装置的底部出口管路连接一级蒸发结晶离心分离器（10），一级蒸发结晶离心分离器（10）的硫酸钠出口管路连接混合罐（4），一级蒸发结晶离心分离器（10）的母液出口管路连接冷却结晶器（8），冷却结晶器（8）的出口管路连接冷却结晶离心分离器（11），冷却结晶离心分离器（11）的混合盐出口管路回流连接一级蒸发结晶装置，冷却结晶离心分离器（11）的母液出口管路连接二级蒸发结晶装置，二级蒸发结晶装置回流连接冷却结晶器（8）。

2.如权利要求1所述的一种钠碱法脱硫吸收剂再生及资源化利用系统，其特征在于，脱硫吸收塔（1）的顶部分成两管路，一管路连接烟囱，另一管路通过增压风机（12）连接碳化塔（2），碳化塔（2）顶部的出烟气管路与连接烟囱的管路汇合连接。

3.如权利要求2所述的一种钠碱法脱硫吸收剂再生及资源化利用系统，其特征在于，氨水储罐（9）通过氨水泵（13）与碳化塔（2）连接，碳铵稠厚器（3）的顶部出口管路连接碳铵储罐（14），碳铵储罐（14）通过碳铵溶液循环泵（15）分成多管路与碳化塔（2）回流连接。

4.如权利要求3所述的一种钠碱法脱硫吸收剂再生及资源化利用系统，其特征在于，碳铵稠厚器（3）的底部与混合罐（4）连接的管路上设有碳铵外排泵（16），脱硫吸收塔（1）的底部与混合罐（4）连接的管路上设有吸收塔排出泵（17），混合罐（4）的底部与搅拌式反应器（5）连接的管路上设有进料泵（18）。

5.如权利要求4所述的一种钠碱法脱硫吸收剂再生及资源化利用系统，其特征在于，一级蒸发结晶装置包括一级蒸发结晶器（19）和一级蒸发结晶加热器（20），反应器离心过滤机（6）的溶液出口管路分成两管路，一管路连接混合罐（4），另一管路依次连接母液缓冲罐（21）、母液排出泵（22）和一级蒸发结晶器（19），一级蒸发结晶器（19）与一级蒸发结晶加热器（20）循环连接，一级蒸发结晶器（19）的底部出口管路依次连接一级蒸发结晶排出泵（23）和一级蒸发结晶离心分离器（10）。

6.如权利要求5所述的一种钠碱法脱硫吸收剂再生及资源化利用系统，其特征在于，冷却结晶离心分离器（11）的混合盐出口管路连接母液缓冲罐（21），二级蒸发结晶装置包括二级蒸发结晶器（24）和二级蒸发结晶加热器（25），冷却结晶离心分离器（11）的母液出口管路连接二级蒸发结晶器（24），二级蒸发结晶器（24）和二级蒸发结晶加热器（25）循环连接。

7.如权利要求6所述的一种钠碱法脱硫吸收剂再生及资源化利用系统，其特征在于，二级蒸发结晶器（24）的底部出口管路依次连接硫酸铵稠厚器（26）和硫酸铵离心机（27），硫酸铵离心机（27）的母液管路连接冷却结晶器（8）。

8.一种采用如权利要求7所述的系统进行钠碱法脱硫吸收剂再生及资源化利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.如权利要求8所述的钠碱法脱硫吸收剂再生及资源化利用的方法，其特征在于，混合罐（4）出口溶液中的hco3-与so42-的摩尔比为2~3：1，氨水储罐（9）中的氨水质量浓度为18-28%，碳化塔（2）底部的溶液流入碳铵稠厚器（3）后在碳铵稠厚器（3）中的停留时间为0.5-5h。

10. 如权利要求9所述的钠碱法脱硫吸收剂再生及资源化利用的方法，其特征在于，搅拌式反应器（5）的转速为20~200 rpm，混合液停留时间为20~60min，反应温度为25~40 ℃，分离母液加入硫酸溶液调节ph至5~8。

技术总结本发明公开了一种钠碱法脱硫吸收剂再生及资源化利用系统和方法，该系统在碳化塔处连接氨水储罐，利用氨水捕集脱硫后烟气中的二氧化碳，生成碳酸氢铵，然后与脱硫吸收塔中的吸收剂发生再生，生成碳酸氢钠和硫酸铵，碳酸氢钠通过设置吸收剂制备罐配制成溶液返回至吸收塔，实现吸收剂再生，吸收剂再生母液经过一级蒸发结晶装置和二级蒸发结晶装置蒸发结晶分离出硫酸铵副产品。本发明的系统通过装置之间的回流式连接实现了吸收剂的再生，实现了钠碱法脱硫产物的资源化利用，通过吸收剂的再生，减少了脱硫吸收剂的补充量，生成硫酸铵副产品可以作为氮肥。技术研发人员：丁得龙,葛春亮,杨毅,陈瑶姬,尤晨昱,邓丽萍,张威,俞峰苹受保护的技术使用者：浙江浙能科技环保集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4