一种副产物可梯级利用的节能降碳型炭基催化剂再生系统技术方案

本发明专利技术提供一种节能降碳型、副产物可梯级回收利用的炭基催化剂再生系统，以提高炭基催化剂再生过程中的能量利用率。本发明专利技术的再生塔塔身由上至下依次分为预备段、再生段、抽气段、再生段、抽气段、还原段和出口段，所述再生段、再生段和还原段三段均采用管壳式换热结构，再生塔塔身为管程，管程走炭基催化剂，壳程走换热介质；炭基催化剂从塔顶进入，经由管程达到再生塔的底部，其中在再生段与再生段之间设置抽气段，在再生段与还原段之间设有抽气段，抽气段用于排出塔内富集有NH等混合气体，排出的NH气体引至吸附塔前与原烟气、冷风混合后进入吸附塔；抽气段用于排出塔内富集有SO等混合气体，排出SO气体通至制酸装置。排出SO气体通至制酸装置。排出SO气体通至制酸装置。

【技术实现步骤摘要】
一种副产物可梯级利用的节能降碳型炭基催化剂再生系统


[0001]本专利技术涉及炭基催化剂领域，尤其涉及一种副产物可梯级利用的节能降碳型炭基催化剂再生系统。

技术介绍

[0002]炭基催化法烟气净化技术是在活性焦脱硫技术的基础上，通过提升催化剂性能、改进工艺系统、优化关键设备而形成的一种新型烟气多污染物协同控制和硫资源高值化利用技术。其主要工艺流程是炭基催化剂在多污染物协同脱除反应器内通过吸附、催化等作用使得烟气
[0003]中的SO2、SO3和NOx以及汞、砷等污染物浓度大幅度降低，排放浓度达到甚至低于超低排放的浓度限值，之后催化剂再进入再生装置，通过加热等手段使得SO2等物质解析，形成高浓度SO2气体便于资源化利用。是一项具有广阔应用前景烟气污染物治理技术。
[0004]炭基催化剂烟气脱硫脱硝技术原理为：烟气在炭基催化剂的吸附及催化作用下，烟气中的SO2、O2及H2O发生反应生成H2SO4，H2SO4吸附在炭基催化剂表面；同时利用炭基催化剂的催化性能，烟气中NOx与氨气发生催化还原反应生成N2和H2O，实现了烟气的脱硫脱硝。脱硝反应的同时，有一部分NH3与SO2或H2SO4发生反应生成(NH4)2SO4、(NH4)2SO3、NH4HSO3或NH4HSO4。吸附催化反应后的炭基催化剂进行再生后循环利用。吸附催化主要反应式为：
[0005]SO2+H2O+O2
→
H2SO4
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(1)
[0006]NH3+NO+O2
→
N2+H2O<br/>ꢀꢀ
(2)
[0007]NH3+H2SO4
→
NH4HSO4或(NH4)2SO4
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(3)
[0008]再生主要反应式为：
[0009]H2SO4+C
→
H2O+SO2+CO2
ꢀꢀ
(4)
[0010](NH4)2SO4
→
NH3+SO2+N2+H2O(5)
[0011]在炭基催化剂脱硫脱硝工艺中，净化烟气后的炭基催化剂经再生处理后重新使用，再生过程释放出高浓度的富集SO2气体，可以实现硫资源化利用。炭基催化剂再生方法包括加热再生和水洗再生两种，由于水洗再生工艺耗水量大、再生不彻底、容易形成二次污染、且副产物稀硫酸难以资源化利用，因此，在炭基催化剂工艺中，加热再生被广泛使用。
[0012]吸附饱和的炭基催化剂需在400℃以上的高温环境下，方能实现再生过程，因此是一个高耗能的过程。若该技术应用于燃煤电站，电能是最为清洁、易得的热源之一，但作为一种高品位的能量，大量消耗会使得厂用电率急剧增长，经济性比较差。因此，如何降低再生能耗将是推广炭基催化剂烟气净化技术的主要关键问题之一。
[0013]此外，再生过程中产生的副产物成分较为复杂，因此处理副产物并资源化，首要的问题就是将副产物进行分类收集，这也是炭基催化剂烟气净化技术研究的热点和难点。
[0014]因此，有必要提供一种副产物可梯级利用的节能降碳型炭基催化剂再生系统解决上述技术问题。

技术实现思路

[0015]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种节能降碳型、副产物可梯级回收利用的炭基催化剂再生系统，以提高炭基催化剂再生过程中的能量利用率，降低炭基催化剂的化学消耗，增强副产物的回收效率，并减少副产物回收气体中的氨逃逸。
[0016]为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种副产物可梯级利用的节能降碳型炭基催化剂再生系统，其特征在于，包括：再生塔；
[0017]再生塔塔身由上至下依次分为密封段、上部再生段、上部抽气段、下部再生段、下部抽气段、还原段和出口段，所述上部再生段、下部再生段和还原段三段均采用管壳式换热结构，再生塔塔身为管程，管程走炭基催化剂，壳程走换热介质；炭基催化剂从塔顶进入，经由管程达到再生塔的底部，其中在上部再生段与下部再生段之间设置上部抽气段，在下部再生段与还原段之间设有下部抽气段，其中，上部抽气段用于排出上部再生段反应生成的富集有NH3的混合副产物气体，该富集气体引至脱硫脱硝塔前；下部抽气段用于排出下部再生段反应生成的富集有SO2的混合副产物气体，该富集气体通至制酸装置。
[0018]优选的，中密封段通入100℃的氮气作为保护气体。
[0019]优选的，所述上部再生段的壳程加热介质为较低温度热源，可将炭基催化剂从100℃左右加热至300℃左右，若该技术运用于燃煤电站，可采用被锅炉尾部烟道过热器侧的中高温烟气加热过后的热空气。
[0020]优选的，所述下部再生段的壳程加热介质为较高温度热源，可将炭基催化剂从300℃左右加热至450℃左右，若该技术运用于燃煤电站，可采用被汽轮机再热蒸汽加热过后的热空气。
[0021]优选的，所述还原段的换热介质采用冷空气(即环境空气)，与下部炭基催化剂换热后的空气可用于加热密封段的氮气，换热后冷空气直接排入大气。
[0022]优选的，再生塔的出口段设有可调节活性焦流量的辊式给料机，辊式给料机有变频控制的功能。
[0023]与相关技术相比较，本专利技术提供的一种副产物可梯级利用的节能降碳型炭基催化剂再生系统具有如下有益效果：
[0024]1、根据炭基催化剂在再生塔内不同的再生温度进行了分区设计，上部再生段的反应温度区间为100
‑
300℃，该部分壳程加热介质为较低温度热源，若该技术运用于燃煤电站，可采用被锅炉尾部烟道过热器侧的中高温烟气加热过后的热空气；下部再生段的反应温度区间为300
‑
450℃，该部分壳程加热介质为较高温度热源，若该技术运用于燃煤电站，可采用被汽轮机再热蒸汽加热过后的热空气。本系统结合燃煤电站的特点，充分、合理、分级利用燃煤电站的烟气和蒸汽热源，替代了品质更高的电能，避免了厂用电率的提高，具有良好的经济性。
[0025]2、由于根据炭基催化剂在再生塔内不同的再生温度进行了分区设计，因此再生塔各段采用不同材质，密封段采用不锈钢316L，上部再生段采用碳钢Q235B，上部抽气段采用不锈钢304，下部加热段采用碳钢Q245R，下部抽气段采用不锈钢304，还原段和出口段采用碳钢Q235B。分区选材，温度高腐蚀性强的部位采用优质钢材，温度较低工况较好的部分采用一般性钢材，可降低再生塔的制造成本。
[0026]3、相比于之前的再生塔结构，本专利技术根据再生塔内反应物在不同温度阶段的副产
物成分不同的特性，设置了两级抽气段，上部抽气段主要回收以NH3为主的混合气体副产物，可引至脱硫脱硝塔前，参与原烟气的脱硝和部分脱硫反应，下部抽气段主要回收以SO2为主的混合气体副产物，可进行制酸等硫资源化利用。这是因为进入再生塔前，炭基催化剂吸附的物质有H2SO4、(NH4)2SO4、(NH4)2SO3、NH4HSO3或NH4HSO4等，这些物质再生反应随各段温度的变化发生改变，在300℃以下，反应副产物以NH3为主，当温度超过300℃以后，才会发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种副产物可梯级利用的节能降碳型炭基催化剂再生系统，其特征在于，包括：再生塔；再生塔塔身由上至下依次分为密封段、上部再生段、上部抽气段、下部再生段、下部抽气段、还原段和出口段，所述上部再生段、下部再生段和还原段三段均采用管壳式换热结构，再生塔塔身为管程，管程走炭基催化剂，壳程走换热介质；炭基催化剂从塔顶进入，经由管程达到再生塔的底部，其中在上部再生段与下部再生段之间设置上部抽气段，在下部再生段与还原段之间设有下部抽气段。2.根据权利要求1所述的一种副产物可梯级利用的节能降碳型炭基催化剂再生系统，其特征在于，其中，上部抽气段用于排出上部再生段反应生成的富集有NH3的混合副产物气体，该富集气体引至脱硫脱硝塔前。3.根据权利要求1所述的一种副产物可梯级利用的节能降碳型炭基催化剂再生系统，其特征在于，下部抽气段用于排出下部再生段反应生成的富集有SO2的混合副产物气体，该富集气体通至制酸装置。4.根据权利要求1所述的一种副产物可梯级利用的节能降碳型炭基催化剂再生系统，其特征在于，其中密封段通入100℃的氮气作为保护气体。5.根据权利要求1所述的一种副产物可梯级利用的节能降碳型炭基催化剂再生系...

【专利技术属性】
技术研发人员：程文煜，许芸，王圣，陈国庆，庄柯，蔡彦吟，
申请(专利权)人：国家能源集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：