PDS法是以Na2CO3为硷源,以PDS为催化剂的湿式脱硫工艺。基本原理是将煤气中的HS吸收至溶液中生成NaHS,以催化剂作为载氧体,使其氧化成单质硫,从而达到脱硫的目的。
基本介绍
- 中文名PDS法
- 外文名PDS method
- 学科冶金工程
- 领域能源
- 範围冶炼
- 属于湿式脱硫工艺
简介
PDS法是以Na2CO3为硷源,以PDS为催化剂的湿式脱硫工艺。基本原理是将煤气中的HS吸收至溶液中生成NaHS,以催化剂作为载氧体,使其氧化成单质硫,从而达到脱硫的目的。该法在脱除HS的,也能脱除HCN。 因煤气中含有CO2、O2、HCN等气体,所以在脱硫过程中尚有如下副反应:
Na2CO2+CO2+H2O=2NaHCO32NaHS+2O2= Na2S2O3+H2O
Na2CO2+HCN+S=NaCN5+ NaHCO3
2NaCN5+5O2=Na2SO4+2CO2↑+SO2↑+N2↑
溶液中NaCNS、Na2S2O2.NaSO4等盐类的浓度不断增长,达到一定浓度后,PDS失去催化性,脱硫脱氰的效率就会下降;另一方面,盐类的浓度不断增长增加了脱硫液粘度,甚至会沉积堵塞系统管路,减少循环量,影响脱硫液喷淋密度。为了保证脱硫液中一定的盐类浓度,需要将含盐类的溶液及时抽出部分进行处理,由于副反应是不可避免的,在生产中需向系统间隙添加--定的新鲜溶液,以使脱硫装置能正常生产。,寻找一种经济有效的脱硫废液处理方法已成为当务之急。
PDS法废液处理试验
国内外废液处理方法有以下几种:
(1)希罗哈克斯法;
(2)昆帕库斯法;
(3)提盐工艺;
(4)高温热裂解祛。
前三种废液处理方法,工艺较複杂,投资大,对于中小型焦化厂废液量少,装置开工率低,经济上不合算。第4种方法投资少,工艺简单,但废液中主要盐类为NaCNS、Na2S2O3、Na2SO4,此盐类热稳定性强,不易分解。,针对实际生产情况,将脱硫废液返回生产系统进行处理,拟定两种途径:一是喷洒到配煤中回配生产系统,二是掺入煤焦水中进行熄焦。
几种脱硫方法
1、煤气脱硫方法
发生炉煤气中的硫来源于气化用煤,主要以H2S形式存在,气化用煤中的硫约有80%转化成H2S进入煤气, 假如,气化用煤的含硫量为1%,气化后转入煤气中形成H2S大约2-3g/Nm3左右,而陶瓷、高岭土等行业对煤气含硫量要求为20-50mg/Nm3; 假如煤气中的H2S燃烧后全部转化成SO2为2.6g/m3左右,比国家规定的SO2的最高排放浓度指标高出许多。所以,无论从环保达标排放,还是从保证企业最终产品质量而言,煤气中这部分H2S都是必须要脱除的O。
煤气的脱硫方法从总体上来分有两种:热煤气脱硫和冷煤气脱硫。在我国,热煤气脱硫仍处于试验研究阶段,还有待于进一步完善,而冷煤气脱硫是比较成熟的技术,其脱硫方法也很多。
冷煤气脱硫大体上可分为乾法脱硫和湿法脱硫两种方法,乾法脱硫以氧化铁法和活性炭法套用较广,而湿法脱硫以砷硷法、ADA、改良ADA和栲胶法颇具代表性。
2、喷雾乾燥法
喷雾乾燥法脱硫工艺以石灰为脱硫吸收剂,石灰经消化并加水製成消石灰乳,消石灰乳由泵打入位于吸收塔内的雾化装置,在吸收塔内,被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触,与烟气中的SO2发生化学反应生成CaSO3,烟气中的SO2被脱除。与此,吸收剂带入的水分迅速被蒸发而乾燥,烟气温度随之降低。脱硫反应产物及未被利用的吸收剂以乾燥的颗粒物形式随烟气带出吸收塔,进入除尘器被收集下来。脱硫后的烟气经除尘器除尘后排放。为了提高脱硫吸收剂的利用率,一般将部分除尘器收集物加入製浆系统进行循环利用。该工艺有两种不同的雾化形式可供选择,一种为旋转喷雾轮雾化,另一种为气液两相流。
喷雾乾燥法脱硫工艺具有技术成熟、工艺流程较为简单、系统可靠性高等特点,脱硫率可达到85%以上。该工艺在美国及西欧一些国家有一定套用範围(8%)。脱硫灰渣可用作制砖、筑路,但多为抛弃至灰场或回填废旧矿坑。
3、磷铵肥法
磷铵肥法烟气脱硫技术属于回收法,以其副产品为磷铵而命名。该工艺过程主要由吸附(活性炭脱硫制酸)、萃取(稀硫酸分解磷矿萃取磷酸)、中和(磷铵中和液製备)、吸收(磷铵液脱硫制肥)、氧化(亚硫酸铵氧化)、浓缩乾燥(固体肥料製备)等单元组成。它分为两个系统:
烟气脱硫系统--烟气经高效除尘器后使含尘量小于200mg/Nm3,用风机将烟压升高到7000Pa,先经文氏管喷水降温调湿,然后进入四塔并列的活性炭脱硫塔组(其中一只塔周期性切换再生),控制一级脱硫率大于或等于70%,并製得30%左右浓度的硫酸,一级脱硫后的烟气进入二级脱硫塔用磷铵浆液洗涤脱硫,净化后的烟气经分离雾沫后排放。
肥料製备系统--在常规单槽多浆萃取槽中,同一级脱硫製得的稀硫酸分解磷矿粉(P2O5 含量大于26%),过滤后获得稀磷酸(其浓度大于10%),加氨中和后製得磷氨,作为二级脱硫剂,二级脱硫后的料浆经浓缩乾燥製成磷铵複合肥料。
4、炉内喷钙尾部增湿法
炉内喷钙加尾部烟气增湿活化脱硫工艺是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上在锅炉尾部增设了增湿段,以提高脱硫效率。该工艺多以石灰石粉为吸收剂,石灰石粉由气力喷入炉膛850~1150℃温度区,石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳,氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。由于反应在气固两相之间进行,受到传质过程的影响,反应速度较慢,吸收剂利用率较低。在尾部增湿活化反应器内,增湿水以雾状喷入,与未反应的氧化钙接触生成氢氧化钙进而与烟气中的二氧化硫反应。当钙硫比控制在2.0~2.5时,系统脱硫率可达到65~80%。由于增湿水的加入使烟气温度下降,一般控制出口烟气温度高于露点温度10~15℃,增湿水由于烟温加热被迅速蒸发,未反应的吸收剂、反应产物呈乾燥态随烟气排出,被除尘器收集下来。
该脱硫工艺在芬兰、美国、加拿大、法国等国家得到套用,採用这一脱硫技术的最大单机容量已达30万千瓦。
5、烟气循环流化床法
烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂製备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成。该工艺一般採用乾态的消石灰粉作为吸收剂,也可採用其它对二氧化硫有吸收反应能力的乾粉或浆液作为吸收剂。
由锅炉排出的未经处理的烟气从吸收塔(即流化床)底部进入。吸收塔底部为一个文丘里装置,烟气流经文丘里管后速度加快,并在此与很细的吸收剂粉末互相混合,颗粒之间、气体与颗粒之间剧烈摩擦,形成流化床,在喷入均匀水雾降低烟温的条件下,吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaSO3 和CaSO4。脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出,进入再循环除尘器,被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔,由于固体颗粒反覆循环达百次之多,故吸收剂利用率较高。
此工艺所产生的副产物呈乾粉状,其化学成分与喷雾乾燥法脱硫工艺类似,主要由飞灰、CaSO3、CaSO4和未反应完的吸收剂Ca(OH)2等组成,适合作废矿井回填、道路基础等。
典型的烟气循环流化床脱硫工艺,当燃煤含硫量为2%左右,钙硫比不大于1.3时,脱硫率可达90%以上,排烟温度约70℃。此工艺在国外套用在10~20万千瓦等级机组。由于其占地面积少,投资较省,尤其适合于老机组烟气脱硫。