[发明专利]基于高效传热传质技术的碱式硫酸铝脱硫富液的再生方法

说明书

本发明属于化工生产技术领域。本发明公开了一种基于高效传热传质技术的碱式硫酸铝脱硫富液的再生方法，其包括，将碱式硫酸铝脱硫富液先进行预热，然后再将预热后的碱式硫酸铝脱硫富液通入缩放管降膜蒸发器中进行热交换并使碱式硫酸铝脱硫富液发生解吸反应，碱式硫酸铝脱硫富液经解吸反应后获得再生碱式硫酸铝溶液和二次蒸汽，将再生碱式硫酸铝溶液回收，将二次蒸汽与碱式硫酸铝脱硫富液进行热交换预热碱式硫酸铝脱硫富液，二次蒸汽经过热交换后变成二氧化硫和冷凝水，收集由二次蒸汽热交换后获得的二氧化硫。采用本发明中的方法二氧化硫解吸率可以提高6.7～16.3%，碱式硫酸铝脱硫富液在缩放降膜传热管内降膜二氧化硫解吸率可高达94.2%以上。

技术领域

本发明涉及化工生产技术领域，尤其是涉及一种基于高效传热传质技术的碱式硫酸铝脱硫富液的再生方法。

背景技术

湿法烟气脱硫技术已成为烟气脱硫技术的主要发展趋势，按照吸收二氧化硫后脱硫剂的处理方法不同，主要分为吸收剂非再生湿法烟气脱硫技术、吸收剂可再生湿法烟气脱硫技术。不可再生湿法烟气脱硫技术常见的有石灰石-石膏湿法脱硫技术、湿式氨法脱硫技术、海水脱硫技术等。然而，由于可再生湿法烟气脱硫技术脱硫剂脱除烟气中的二氧化硫后，经处理后脱硫剂可以继续循环使用。可见，与不可再生湿法烟气脱硫技术相比，可再生湿法烟气脱硫技术具有脱硫剂可循环使用、二氧化硫气体可回收综合利用、脱硫成本较低等优点，具有更为广泛的应用前景。目前可再生湿法烟气脱硫技术常见的有柠檬酸钠法、氧化镁回收法、亚硫酸钠循环法、有机胺法、碱式硫酸铝-解吸法等。研究人员对亚硫酸钠法、氧化镁法、柠檬酸钠法、有机胺法等进行了研究，相比较而言，碱式硫酸铝-解吸法具有制备原料廉价易得，溶液化学性能稳定，脱硫效率高，生成产物石膏具有商业价值，脱硫液可循环使用，工艺液气比小，回收的SO₂可再利用等众多优点，作为一种有前景的脱硫剂，已在烟气脱硫技术中进行了实际应用。

碱式硫酸铝水溶液是由粉末状的硫酸铝与石灰石发生中和反应，静置后过滤掉石膏沉淀物后得到的无色透明液体，如反应(1-1)所示；

Al₂(SO₄)₃(aq)+3xCaCO₃(s)+6xH₂O→(1-x)Al₂(SO₄)₃·xAl₂O₃(aq)+3xCaSO₄·2H₂O(s)+3xCO₂(g) (1-1)

碱式硫酸铝溶液中吸收SO₂的有效成分为Al₂O₃，用铝量(a)和碱度(x)表示。铝量为每升碱式硫酸铝溶液中含有总铝(以Al₂O₃计)的质量(g/L)，碱度为游离的Al₂O₃占溶液中总铝的比例。在反应(1-1)中，x表示溶液的碱度。碱式硫酸铝溶液吸收二氧化硫后，形成碱式硫酸铝脱硫富液，如反应(1-2)所示。由于反应(1-2)是可逆反应，通过加热的方式就可以使得碱式硫酸铝脱硫富液中解吸出二氧化硫。但由于Al₂(SO₃)₃在溶液中具有不稳定性，碱式硫酸铝脱硫富液在解吸二氧化硫的同时，SO₃^2-、Al³⁺会发生双水解反应，如反应(1-3～1-6)所示。此外极少量SO₃^2-会发生氧化反应，如反应(1-7)所示；