一种氨法脱硫脱碳一体化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术应用于含硫氧化物、CO

【技术实现步骤摘要】
一种氨法脱硫脱碳一体化装置及方法
：本专利技术属于环保
，具体涉及一种用于氨法脱除硫氧化物和CO2的装置及方法。
技术介绍
：大气中的CO2、甲烷等气体，可以透过太阳短波辐射，但却能阻挡地球表面向宇宙空间的长波辐射，随着CO2等温室气体浓度的增加，造成入射能量大于逸散能量，导致地球大气的温度升高，这种现象称作温室效应(greenhouseeffect)。二氧化碳是最重要的温室气体，化石能源使用是其主要的排放源，我国CO2排放总量已位居世界第一，而且中国能源结构以煤为主的局面还将持续一段时间，煤炭能源仍将是新能源调峰及能源安全的基础，我国已向世界承诺2030年碳达峰，2060年实现碳中和。对排放烟气中CO2进行捕集封存和资源化，对于控制和减少温室气体的排放，应对温室效应、全球变暖问题具有重要意义。目前，世界范围内主要采用的碳捕集技术是有机胺法，但存在运行成本高、系统三废排放量大且难处理的等问题。国内外也一直积极探索新的脱碳技术，与有机胺法相比，氨法具有再生容易、运行成本低、脱碳的副产物即为重要的碳酸氢铵化肥。碳酸氢铵是一个典型的复合肥，可同时向植物提供氮肥和CO2，特别适合于无土栽培的现代农业、大棚植物生长的需要，真正实现了CO2的资源化利用，实现碳循环，可以避免碳地下储存可能造成的二次污染和CO2环境事故。与有机胺脱碳产物相比，氨吸收CO2的效率高、碳酸氢铵更容易再生，可大幅降低脱碳成本。氨法脱碳技术一直是研究的重点，也是解决温室气体的最佳方法；但氨易挥发，脱碳需在偏碱性条件下进行，造成氨逃逸量增加。如不加以解决，大量的氨逃逸，不仅造成脱碳成本的增加，也造成二次污染。专利CN104707451A报道一种氨法烟气碳捕集及合成化工产品的方法，它在烟气吸收合成装置内运行，所述烟气吸收合成装置包括烟气管路、并联的吸收塔和碳化塔、除氨塔和固液分离设备，以氨水为吸收剂捕集烟气中的CO2，并以硫酸钠为转化媒介生产碳酸钠、碳酸氢钠等化工产品。脱碳后的含氨尾气，采用简单的水洗方法脱除氨，造成大量的氨逃逸。CN201110039363.2报道了一种氨法常压捕集吸收二氧化硫和二氧化碳系统及工艺，先进行脱硫，再进行脱碳，在脱硫和脱碳单元设置了多个换热器，用于控制吸收温度，同时先用高浓度氨水进行脱硫和脱碳，再用稀浓度氨水进行脱硫和脱碳，脱碳后气体直接排放，仅采用低温和低浓度氨水吸收，并不能解决氨逃逸问题，此外氨水浓度还不能太低，低浓度氨水会带入大量的水，造成脱硫产物硫酸铵和脱碳产物碳酸氢铵不能结晶。CN104874272A报道了一种集成脱硫和二氧化碳捕集的设备和方法，烟气首先经过氨法脱硫装置脱除SO2，再进入直接接触式冷却装置进行冷却降温后，进入脱碳塔进行脱碳，脱碳后气体进行氨洗涤塔，用水进行洗涤，洗涤后烟气再进入直接接触式加热装置，在喷淋接触加热过程中同步脱除一些氨。喷淋接触溶液采用接触冷却塔排出的水溶液，接触喷淋后溶液经冷却塔降温后再用于接触冷却喷淋。水洗塔的氨溶液进入脱硫塔用于脱硫，或进入汽提塔脱氨。在再生接触塔中加入酸性试剂硫酸强化氨洗涤。本方法存在以下问题，直接采用水洗，洗涤后的水返回脱硫使用，大量的水带入脱硫系统会造成脱硫副产硫铵无法塔内结晶，需进行蒸发结晶，造成投资和运行成本增加；其次采用硫酸进一步洗涤氨，会造成硫酸消耗；第三流程复杂，需要单独设置接触冷却装置、接触再热装置，投资和运行成本高。本专利技术针对上述问题，结合氨法脱硫经验，开发了一种氨法脱硫脱碳一体化技术。在脱硫过程中对吸收液和/或工艺气进行降温，达到后续脱碳的温度要求；脱碳后的含氨工艺气气体首先采用脱硫循环液进行吸收，吸收后的循环溶液返回脱硫功能区脱硫，减少脱硫加氨量；进一步采用新鲜水进行洗涤脱碳后排放气，洗涤后含氨洗涤水返回脱硫功能区，作为脱硫颗粒物脱除洗涤水补水；脱硫颗粒物洗涤区产生的冷凝水通过膜分离净化后，干净水用于洗氨补充水，多余的排出装置外用。本专利技术具有以下优点：1、洗涤效果好，采用酸性脱硫吸收液洗涤含氨工艺气，洗涤效果好；2、使用脱硫循环液脱除脱碳后工艺气中的氨，洗涤后脱硫循环液直接用于脱硫，简化了工艺流程，实现了脱硫脱碳一体化；3、洗涤氨后的含氨洗涤水直接用于脱硫颗粒物洗涤补水，减少了脱硫补水；4、不需要单独设置接触冷却装置，流程简单；5、冷凝水经膜分离净化后循环使用，无废水排放。6、回收得到硫酸铵和碳铵化肥，不需要将CO2回注到地下封存，真正实现了碳减排。7、不需控制脱硫功能区出口SO2到≤2ppm，脱硫功能区未脱除的硫氧化物可在脱碳装置进一步脱除，降低了脱硫装置投资及运行成本。
技术实现思路
本专利技术开发了一种氨法脱硫脱碳一体化装置及方法，采用氨脱除硫氧化物和CO2，生成硫酸铵化肥和碳酸氢铵化肥。装置设置氨法脱硫功能区、氨法脱碳功能区，氨洗涤功能区，硫铵后处理系统及碳酸氢铵后处理系统。采用氨为脱硫和脱碳剂，气体首先进入脱硫功能区中进行脱硫，生成硫酸铵化肥，脱硫后的气体进入脱碳功能区中，脱除气体中的二氧化碳，生成碳酸氢铵化肥，脱碳后的气体中含有游离氨，进入氨洗涤功能区中，采用脱硫的硫酸铵溶液进行洗涤，再用水洗涤，洗涤后含氨的硫酸铵溶液和水溶液，返回脱硫塔用于脱硫的吸收剂。上述功能区，可以组合成一个塔中或多个塔中。在脱硫功能区，分成多个段，其中包括冷却浓缩降温段、吸收段、颗粒物去除段。每个段设置至少一层喷淋层，段段与之间设有允许气体通过的设备/部件。在颗粒物去除段，分成两个部分，第一部分喷淋洗涤采用含硫铵的高浓度溶液循环洗涤，第二部分采用含硫铵的稀溶液循环洗涤。两个部分之间设有允许气体通过的设备/部件。第一部分浓硫铵溶液浓度控制在5-40％，优选10-30％，PH控制在3-7，优选3-5.5；第二部分稀硫铵溶液浓度控制在0.02-10％，优选0.03-5％，PH控制在3-7。所述脱硫脱碳一体化方法依次包括以下步骤：1)使用脱硫循环液脱除烟气中的部分SO2。2)使用脱碳循环液脱除工艺气中的部分CO2。3)使用脱硫循环液脱除工艺其中的部分游离氨。脱硫循环液返回脱硫装置。步骤1)和步骤2)的产品分别为硫酸铵化肥、碳酸氢铵化肥。步骤2)中CO2脱除率30-98％，优选40-80％，更优45-60％。步骤2)中工艺气气体体积流量为步骤1)的0.5-99％，优选1-70％，更优5-50％。脱硫循环液包括浓缩循环液、吸收循环液，浓缩循环液pH1-6，优选2-4.5，亚硫酸铵浓度0-0.2％，硫酸铵浓度10-60％，吸收循环液pH4.5-6.5，优选4.8-6.2，亚硫酸铵浓度0.1-3％，硫酸铵浓度10-38％。脱碳循环液pH7-11，优选8-9.5，碳酸氢铵浓度10-22％，NH3/CO2摩尔比1.8-3，优选2-2.5。脱硫吸收温度5-55℃，优选20-40℃。脱碳吸收温度5-40℃，优选10-30℃。在所述的脱硫功能区，设有冷却装置，控制脱硫后烟气温度5-55℃，优选20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氨法脱硫脱碳一体化方法，采用氨脱除工艺气中硫氧化物和CO

【技术特征摘要】
1.一种氨法脱硫脱碳一体化方法，采用氨脱除工艺气中硫氧化物和CO2，其特征在于，依次包括以下步骤：
1)使用脱硫循环液脱除工艺气中的部分SO2；
2)使用脱碳循环液脱除工艺气中的部分CO2；和
3)使用脱硫循环液脱除工艺气中的部分游离氨，并且脱硫循环液返回脱硫装置。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于以下至少之一：
-产品为硫酸铵化肥和碳酸氢铵化肥；
-步骤2)中CO2脱除率为30-98％，优选40-80％，更优45-60％；
-步骤2)中工艺气气体体积流量为步骤1)中工艺气气体体积的0.5-99％，优选1-70％，更优5-50％。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，脱硫循环液包括浓缩循环液、吸收循环液，浓缩循环液pH1-6，优选2-4.5，亚硫酸铵浓度0-0.2％，硫酸铵浓度10-60％，吸收循环液pH4.5-6.5，优选4.8-6.2，亚硫酸铵浓度0.1-3％，硫酸铵浓度10-38％。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，脱碳循环液pH7-11，优选8-9.5，碳酸氢铵浓度10-22％，NH3/CO2摩尔比1.8-3，优选2-2.5。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，脱硫吸收温度5-55℃，优选20-40℃；脱碳吸收温度5-40℃，优选10-30℃。


6.用于实现权利要求1-5中任一项所述的方法的装置，其特征在于，设置氨法脱硫功能区、氨法脱碳功能区、氨洗涤功能区，硫铵后处理系统及碳酸氢铵后处理系统；采用氨为脱硫和脱碳剂，工艺气首先进入脱硫功能区中进行脱硫，生成硫酸铵化肥，脱硫后的工艺气进入脱碳功能区中，脱除工艺气中的二氧化碳，生成碳酸氢铵化肥，脱碳后的工艺气中含有游离氨，进入氨洗涤功能区中，采用脱硫的循环溶液进行洗涤，再用工艺水洗涤，洗涤后含氨的脱硫溶液和工艺水溶液，返回脱硫功能区用做脱硫的吸收剂。


7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，氨法脱硫功能区、氨法脱碳功能区、氨洗涤功能区组合成一个塔中或多个塔中。


8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，脱硫功能区分成多个段，其中包括冷却浓缩降温段、吸收段、颗粒物去除段，每个段设置至少一层喷淋层，段与段之间设有允许气体通过的设备/部件。


9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，颗粒物去除段分成两个部分，第一部分喷淋洗涤采用含硫铵的高浓度溶液循环洗涤，第二部分采用含硫铵的稀溶液循环洗涤，两个部分之间设有允许气体通过的设备/部件；第一步部分浓硫铵溶液浓度控制在10-38％，优选12-30％，PH控制在2.5-7.5，优选3-5.5；第二部分稀硫铵溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，罗静，
申请(专利权)人：江苏新世纪江南环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32