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离子液循环吸收法脱除和回收钢厂烧结烟气中二氧化硫肖九高 单 位： 成都华西工业气体有限公司 地 址： 成都市马家花园路2号通锦大厦10F电 话： 真：邮 编： 610031邮 箱： XJG107163.COM二九年四月摘 要本文阐述了循环吸收法脱除和回收烟气中二氧化硫技术的原理和特点，并介绍了该技术在某钢厂工业化应用的相关情况。关键词烟气脱硫 离子液 循环吸收法 2005年，我国二氧化硫排放总量高达2549万吨，居世界第一，二氧化硫排放造成的经济损失约为5000亿元，其经济损失约占GDP的2.6%。二氧化硫污染已成为制约我国经济、社会可持续发展的重要因素，控制二氧化硫污染势在必行。烟气脱硫（FGD）是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制二氧化硫污染的主要技术手段。石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺技术是我国的主流工艺技术，据统计，投运、在建和已经签订合同的火电厂烟气脱硫工艺技术中，石灰石-石膏湿法技术占90以上。该技术存在如下两个缺点：（1）副产品石膏再利用的价值不大，不得不作抛弃处理，产生了新的脱硫石膏污染。（2）每处理一吨二氧化硫要排放0.7吨二氧化碳，治理了烟气中的二氧化硫污染，又新增了温室效应气体二氧化碳的排放。我国是硫资源相对贫缺的国家，2005年我国硫磺进口量从2000年的273万吨增至2005年的831万吨，年均递增24.9%；硫酸进口量从2000年的37万吨增至2005年的196万吨，年均递增39.6%。离子液循环吸收法在脱除烟气中二氧化硫的同时，副产高纯二氧化硫，回收了宝贵的硫资源，高纯二氧化硫可作为生产液体二氧化硫、硫酸、硫磺和其它化工产品的优良原料。该技术实现了烟气脱硫装置的高效化、资源化，符合国家循环经济的发展目标。1 离子液循环吸收法烟气脱硫技术离子液体是由阴离子和阳离子组成的在室温或接近室温下呈液体状态的物质，离子液体的主要特点：（1）离子液体一般没有蒸汽压，所以在使用过程中不产生对大气造成污染的有害气体；（2）可以通过采用不同的阴、阳离子组合来调节离子液体的物理和化学性质；即离子液体具有优良的可设计性,可以通过分子设计获得特殊功能的离子液体。因此，离子液体被称为“绿色可设计溶剂”。成都华西化工研究所在研究离子液体的基础上，通过实验室筛选以及一系列小型模拟试验、工业化中间试验的研究，解决了（1） 选择性吸收SO2（2） 离子液的氧化降解（3） SO2在离子液与氧反应生成SO3（4） 装置材质的选择及工程放大等一系列难题，确定了吸收剂配方，对其吸收再生、抗氧化、SO2选择性吸收等性能进行了测定，试验和工业应用结果表明：我们开发的离子液脱硫剂具有性能稳定、蒸汽压力低、选择吸收二氧化硫能力强、脱硫效率高等优点。“离子液循环吸收法脱除和回收烟气中二氧化硫技术”，是一种新颖的离子液体技术与传统的“吸收再生”气体净化工艺的完美相合。本技术在脱除烟气中SO2的同时副产高纯SO2气体，副产的高纯SO2气体是液体SO2、硫酸、硫磺和其它硫化工产品的优良原料。该技术具有自主知识产权，所有设备均可实现国产化。2 工艺原理本工艺采用的脱硫剂是以有机阳离子、无机阴离子为主，添加少量活化剂、抗氧化剂和SO3抑制剂组成的水溶液；该吸收剂对SO气体具有良好的吸收和解吸能力；其脱硫机理如下：SO2 + H2O H+ + HSO3- (1)R + H + RH+ (2) 总反应式：SO2 + H2O + R RH+ + HSO3- （3）上式中R代表吸收剂，（3）式是可逆反应，低温下反应（3）从左向右进行，高温下反应（3）从右向左进行。循环吸收法正是利用此原理，在低温下吸收二氧化硫，高温下将吸收剂中二氧化硫再生出来，从而达到脱除和回收烟气中SO2的目的。 3 工艺流程工艺流程见图1。烟气经水洗冷却塔（1）除尘降温后送入吸收塔(2)，烟气中SO2被溶剂吸收，脱硫后烟气送烟道放空。吸收SO2后的富液由塔底经泵(4)进入贫富液换热器(11)，回收热量后入再生塔(3)上部。解吸出的SO2连同水蒸气经冷凝器（8）冷却后，经气液分离器(9)除去水分，得到纯度99.5%的SO2气体，送下工段使用。再生气中被冷凝分离出来的冷凝水由泵(10)送至再生塔顶部。富液从再生塔上部进入，通过汽提解吸部分SO2，然后进入再沸器（6），使其中的SO2进一步解吸。解吸SO2后的贫液由再生塔底流出，经泵(5)、贫富液换热器(11)、贫液冷却器（12）换热后，进入吸收塔(2)上部，重新吸收SO2。吸收剂往返循环，构成连续吸收和解吸SO2的工艺过程。4 烧结烟气脱硫工业化应用结果2008年1月签定总包合同，2008年12月22日脱硫装置投入运行。41 装置概况本脱硫装置用于处理某钢厂6#烧结机尾气，烟气处理量在550000Nm3/h。建成后最大可减排SO221200t/a，送至配套的硫酸系统，可最大增产硫酸32000t/a（100%硫酸）。这样在减排SO2，同时增加了硫酸产量，实现了经济效益与环境效益的统一。本项目采用的是成都华西工业气体有限公司的“离子液”循环吸收脱硫技术。利用“离子液”的化学吸附特性，低温吸收尾气中的SO2，高温再将SO2解吸出来，得到99%以上纯度的SO2气体。脱硫效率的设计值可达97%，即处理后尾气中SO2150mg/Nm3，远远超过大气污染物综合排放标准GB162971996的要求。4.2设计参数烟气流量：550000 Nm3/h （湿基）；烟气温度：130；烟气压力：常压SO2含量：5000mg/Nm3年正常操作时间：8000小时；4.3技术保证指标项目技术指标脱硫后烟气中SO2含量150mg/Nm3尘含量30mg/Nm34.4脱硫效果4.4.1 监测报告攀枝花市环境监测站于2009年4月9日对本脱硫系统进行了一天监测，结果见表1（附监测报告）：表1 监测结果序 号123456平均值进口SO2 mg/Nm33340334338503840334138453593出口SO2 mg/Nm343474645444244.5测定当天烧结机生产负荷为113%，平均脱硫效率98.8%。4.4.2 烟气SO2排放趋势图图1-图3是4月7日18：00至4月10日18：00连续三天烟气SO2排放趋势图。图1是4月7日18：00至4月8日18：00的趋势图，图2是4月8日18：00至4月9日18：00的趋势图，图3是4月9日18：00至4月10日18：00的趋势图。 经过4月7日18：00至23：00五个小时的工艺调整，脱硫后烟气中SO2浓度稳定在15ppm左右。脱硫效果与环境监测结果相吻合。图1图2图35.消耗指标本装置消耗指标也全面优于保证值，实际运行效果电耗是保证值的60%，蒸汽消耗是保证值的68%本装置正处于消缺和工艺优化过程中，预计两个月后进行工程验收。6 循环吸收法脱硫工艺的技术特点成都华西化工研究所开发的循环吸收法脱硫工艺具有如下技术特点：离子液可循环使用，损耗低。在脱硫的同时副产99%干基的SO，副产品可作为液体二氧化硫、硫酸、硫磺或其它硫化工产品的优良原料。系统运行可靠,自动化程度高，能长期稳定运行。开停车方便，调试和维修费用低。占地面积小。脱硫效率高,脱硫效率可达99.5% ,且脱硫效率可灵活调节。适应范围宽,在烟气中硫含量较高时，本技术的投资和操作成本更具优势。能耗低：再生塔对所用蒸汽要求低，可利用工厂的低品位废热。拥有完全的自主知识产权,所有设备均可实现国产化。7 应用业绩（1） 内蒙某公司200000t/