专利名称：从基于氨的脱硫系统中除去硫化氢和硫醇的工艺和系统的利记博彩app
技术领域：
本发明总体涉及从发电设施、工业设施和其他设施产生的 烟气中除去酸性气体的工艺和系统。更具体地，本发明涉及烟气脱硫 (FGD)工艺和系统，其利用氨捕获二氧化硫并产生硫酸铵，其还能 够防止或至少减少碌u化氢和/或碌^醇释方文到洗涤后的烟气流中(由此工 艺和系统产生)。
背景技术：
众所周知，包括二氧化硫(S02),氯化氬(HCI)和氟化 氢(HF)的酸性气体对环境有害，从而它们进入大气中的排放受到空 气清洁法规的严格控制。气-液洗涤器(接触器，吸收器，等等)广泛 应用于从公用事业和工业工厂所产生的烟气中除去酸性气体。洗涤器 通常采用含液介质，含液介质与烟气紧密接触以通过吸收除去酸性气 体。以此方式从烟气中除去酸性气体的工艺通常称为湿法烟气脱硫 (湿法FGD)。由洗涤器产生的清洗作用通常来源于使烟气并流或逆流 地通过塔到达下行液体介质。4丐基悬浮液，钠基溶液和氨基溶液是在 烟气洗涤操作中使用的典型的碱性洗涤介质。清洗的气体被允许离开 塔，通常经过除雾器排到大气。液体介质及其吸收的气体通常在塔底 收集在槽中，其中吸收的气体反应以形成有用的或至少对环境无害的 副产物。尽管利用钙基悬浮液的洗涤器通常是令人满意的，但是它们 的操作导致产生大量的废料或石膏，石膏仅具有很低的商业价值。相比之下，基于氨的洗涤工艺已经用于产生更有价值的硫 酸铵肥料，如转让给本发明受让人的美国专利No. 4,690,807和No. 5,362,458所教导的，所述专利并入本文作为参考。在这些工艺中(也
5称为硫酸铵烟气脱硫或AS FGD),洗涤溶液在槽中积累，其中吸收 的二氧化碌^与溶解的氨(NH3)反应形成亚好u酸铵((NH4)2S03)和亚 硫酸氢铵(NH4HS03)，亚硫酸铵和亚硫酸氢铵在存在充足的氧的情 况下被氧化形成硫酸铵((NH4)2S04)和硫酸氩铵 (NH4HS04),其 中硫酸氬铵与氨反应形成另外的硫酸铵。 一部分硫酸铵溶液和/或溶液 中形成的硫酸铵晶体然后可被脱去以得到该反应所需的副产物。炼油厂的酸性水、焦油石少和其他类似应用中产生的氨通常 含有低浓度的硫化氢(H2S)和硫醇(或硫醇类，其为含有由硫原子 和氢原子组成的官能团(-SH)的化合物)。当氨在硫酸铵FGD系统中 用于捕获二氧化硫时，硫化氢和硫醇因为它们在硫酸铵中的挥发性而 从氨中脱去，并且此后由烟气夹带。离开FGD系统的洗涤后的烟气 含有夹带的硫化氢和硫醇，其除了是空气污染物外，还会使FGD排 放物有不好闻的气味。当前用于净化氨并使其从硫化氢和硫醇中分离的技术是 成本高的资本密集型工艺并且消耗大量的能量。这样，需要能够大量 减少从AS FGD系统释放的硫化氢和硫醇的量、同时还避免现有技术 工艺缺陷的改进工艺。
发明内容
本发明提供一种烟气脱硫工艺和系统，其利用氨作为反应 物，并且其中氨内的任意硫化氲和/或硫醇在脱硫工艺中被分离从而防 止它们释放到大气中。根据本发明的第一方面，所述工艺包括用含有硫酸铵的
收的酸性气体的洗;条介质；将充满硫化氢和;或硫醇的氨源注入收集;
洗涤介质以使得注入的氨被吸收到收集的洗涤介质中并与收集的洗 涤介质反应；通过使硫化氢和/或硫醇作为脱出气体离开收集的洗涤介 质使硫化氩和/或碌u醇从收集的洗涤介质中脱出；并且，在不允许脱出 的气体进入洗涤后的烟气流的情况下收集脱出的气体。根据本发明的第二方面，所述系统包括用含有硫酸铵的
含有吸收的酸性气k的洗涤介质^装置；将充口满硫化氢和/或硫醇的氨源注入收集的洗涤介质以使得注入的氨被吸收到收集的洗涤介质中
并与收集的洗涤介质反应的装置；通过使硫化氩和/或硫醇作为脱出气 体离开收集的洗涤介质使硫化氢和/或硫醇从收集的洗涤介质中脱出 的装置；以及，在不允许脱出的气体进入洗涤后的烟气流的情况下收 集脱出的气体的装置。在本发明的烟气脱硫工艺和系统中，洗涤介质可收集在设 置的槽中，并且硫化氢和/或硫醇可从槽中或流体连接到槽的单独容器 中的洗涤介质中脱去。无论在哪一种情况下，可以看出本发明的显著 优点在于含有不期望水平的硫化氢和硫醇的氨可在脱硫工艺中使用， 并且大大降低了将气态硫化氬和硫醇与洗涤后的烟气 一 起释放到大 气中的风险。这样，本发明能够避免与当前技术相关的缺陷(当前技 术用于净化氨并在用于基于硫酸铵的烟气脱硫工艺之前将氨从硫化
氢和好u醇中分离)。从下面的详细描述中将能更好地理解本发明的其他目的和 优点。
图1是根据本发明第一实施例的配置用于原地除去硫化氢 和硫醇的烟气洗涤设备的示意图。图2是根据本发明第二实施例的装备有用于除去硫化氢和 硫醇的专用脱出槽的烟气洗涤设备的示意图。
具体实施例方式图1和2示出了基于氨的FGD系统10和100的两个实施 例，所述系统允许使用含有硫化氢和/或硫醇的氨。系统10和100采 用相对低成本的工艺以通过在污染物从用于AS FGD工艺中的接触介 质脱出之后分离并捕获这些污染物，从而减少石危化氢和碌u醇的释放。 所述工艺通过对AS FGD系统的相对不复杂的改进可结合到其他AS FGD系统和操作中，这需要最低限度的资金投入和能耗。图l和2在 结合下列描述时为了清楚的目的而绘制，因此不是必须按比例的。本发明所利用的是氨可溶于水和酸性溶液，而石克化氢和 硫醇在水和酸性溶液中的溶解度较低。在烟气中的二氧化硫被吸收之后，AS FGD系统中积累的硫酸铵洗涤介质(包括取决于固体含量的 溶液和悬浮液)是酸性的，pH值通常在大约4至大约6的范围内。 当充满硫化氢和/或硫醇的氨被引入硫酸铵介质中时，氨容易地被吸收 并与吸收的二氧化碌u反应，而碌u化氩和碌u醇从液相脱出并进入气相。 在通常的FGD系统中，积累洗涤介质的反应槽在其上端经常是开口 的。注入洗涤介质以反应并形成硫酸4妄的空气与脱出的石克化氬和>琉醇 混合，并且产生的混合物然后能够与洗涤后的烟气混合，产生不希望 的气味和有害物质的排放。本发明通过将充满硫化氢和硫醇的氨加到硫酸铵介质，以 这种方式使限定区域发生硫化氩和硫醇的脱出，以此来减少硫化氢和 硫醇的释放，从而避免硫化氢和硫醇气体与洗涤后的烟气混合。然后 气态碌d匕氢和碌u醇从FGD系统转移，并可一皮捕获、焚烧或以其他方 式被防止释放到大气中。根据如上所述，图1和2中示出的ASFGD系统10和100 的每个配置成分离硫化氬和硫醇并防止烟气的污染。FGD系统10和 100通常被示出为洗涤由矿物燃料燃烧或其他工艺产生的烟气的类 型，所述其他工艺产生含有酸性气体(例如，二氧化硫、氯化氢和/ 或氟化氢)以及颗粒物质、氮氧化物(NOx)等的烟气。参照图1， FGD系统10的传统部件包括具有接触区域16的吸收塔14，在所述 塔中，硫酸铵洗涤介质(例如，溶液或悬浮液)26与经过进气管12 进入FGD系统10的烟气接触。洗涤介质26示出为收集在位于塔14 底部的槽18中。介质26由泵20从槽18抽出，.然后经过管22配送 至接触区域16,在该接触区域，洗涤介质26由喷雾嘴24或其他适合 的配送装置散布。在由洗涤介质26洗涤之后，产生的洗涤后的烟气 流向上流动，通常经过除雾器和/或其他装备(未示出)，并最终经过 烟囱或其他适合的结构释放到大气中。如同很多现有的湿法烟气脱硫 设施那样，FGD系统IO被装备用于原地强制氧化收集在槽18中的洗 涤介质26。在图1中，例如空气或其他含氧气体(后面为了简便称为 空气)的氧源60被示出为由连接到合适的源30的喷雾器28引入槽 18中。空气通常在槽18的底部注入，使得气体作为气泡48向上移动 经过槽18中的洗涤介质26。以此方式，通过使烟气的酸性气体接触 洗涤介质26而产生的反应产物被喷雾空气中的氧所氧化，从而优选地得到作为有用肥料副产物的硫酸铵。如共同转让的美国专利No. 4,690,807和No. 5，362，458所 教导的，在烟气中的酸性气体被吸收之后，收集在槽18中的硫酸铵 介质26具有相对低地的pH值，例如大约4至大约6。氨水(氢氧化 铵，NH4OH)或其它的氨源31例如由第二喷雾器32引入到收集的介 质26中，通常在反应槽18顶部附近，并且优选地在槽18中的洗涤 介质26表面以下1 m左右处。吸收的二氧化碌u与氨反应形成亚硫酸 铵(NHU)2S03和亚硫酸氢铵(NH4HS03)，亚硫酸铵和亚硫酸氢铵然 后在存在充足的氧(由喷雾器28引入)的情况下被氧化以形成硫酸 铵和硫酸氢铵(NH4HS04)的沉淀物。硫酸氢铵与注入的氨进行第二 次反应以形成另外的硫酸铵沉淀物。 一部分硫酸铵介质26通常从槽 18除去并由适合的脱水装置(未示出)脱水为沉淀物硫酸铵，其然后 可作为有价值的肥料出售。如果烟气中存在氯化氢和氟化氢，通常如 由煤燃烧产生的烟气那样，那么这些酸性气体也被捕获以形成能够以 相同方式除去的氯化铵和氟化铵。关于烟气脱硫的进一 步细节可在现 有技术中获得，包括上述的美国专利No. 4,690,807和No. 5，362，458， 因此所述专利在本文中将不做任何进 一 步详细的讨论。由喷雾器32引入的氨中存在的任意硫化氢和硫醇也将存 在于收集在槽18中的洗涤介质26中。 一部分吸收的硫化氢和硫醇很 可能通过由喷雾器28引入洗涤介质26的氧化空气的作用而从洗涤介 质26脱出，因此从槽18中的洗涤介质26的表面释放的氧化空气(图 1中箭头所示)将伴随有气态硫化氢和硫醇。为了抑制从洗涤介质26 释放的氧化空气和气态硫化氢和硫醇与穿过接触区域16的烟气混合， 图1示出了将反应槽18与接触区域16分离的分隔器34。分隔器34 被示出为具有倒锥形，通道36位于分隔器中心最下部，洗涤介质26 可在与接触区域16中的烟气接触之后经过通道36进入槽18。通道 36被示出为在其上限38完全打开并且在其下限40关闭，所述下限 40浸入槽18中的洗涤介质26的表面以下。通道36进一步具有一个 或多个浸入的外围开口 42，所述开口位于接近通道关闭下限40的通 道周边，并且洗涤介质26经过所述开口能够直接流入槽18内的收集 的洗涤介质26中。分隔器34的倒锥形和通道36的尺寸和构造导致从洗涤介质26释放的氧化空气和气态硫化氩和硫醇流向洗涤介质26上方的槽 18的周边，并进入限定区域44中，所述区域44由洗涤介质26的表 面、分隔器34、通道36外部、和洗涤介质26表面与分隔器34之间 的槽18的暴露的壁界定。气态硫化氩和硫醇可从限定区域44转移经 过管46或其他适合结构并随后被捕获、焚烧或以任何所需方式被不 同》也处理或加工。图2所示的FGD系统100提供了能够用氨除去进入系统 100中的硫化氢和硫醇的可替换构造。因为图1和2中的构造和操作 相似，用于指代图1和2中功能相似结构的附图标记不变。图2的系 统100与图1的系统主要不同之处在于在紧邻塔14处提供专用的 石克化氢和碌iJ享脱出容器50，系统100也包括4妾触区域16和反应槽18， 所述接触区域和反应槽的目的本质上与图1实施例所述的相同。反应 槽18和脱出容器50经由通道62在它们的下端附近处连接，通道62 用于平衡槽18和容器50中的液面。如同图1的系统10那样，图2的系统100利用泵20从反 应槽18抽出硫酸铵洗涤介质26，然后将抽出的介质26经过管22配 送至位于塔14的接触区域16中的喷嘴24。另外， 一部分洗涤介质 26被示出为由泵20经过第二管52配送至脱出容器50,其中洗涤介 质26在容器50中的洗涤介质26表面以下一定距离处注入到容器50 内的洗涤介质26中。因为参照图1的系统IO描述的原因，空气优选 地由喷雾器28注入反应槽18底部附近的洗涤介质26中。空气还由 喷雾器58注入脱出容器50中，优选地在大致与反应槽18中空气注 入点相同的高度处注入脱出容器50中。代替如图1所作的那样被注 入反应槽18中，氨(以及其中含有的任意硫化氢和/或硫醇)被从合 适的源31抽出并用喷雾器32注入脱出容器50中。类似于图1，氨优 选地在容器50顶部附近注入，例如容器50中的洗涤介质26表面以 下1 m左右处，并优选地在洗涤介质26被引入容器50的位置以下。 可替换地，充满碌i/f匕氩和碌L醇的氨可注入管52中，从而与再循环介 质26混合并由再循环介质26配送至容器50。注入的氨在向下经过脱出容器50向槽18流动时被低pH 值介质26捕获。这样做时，容器50内的介质26逆流流向由喷雾器 58注入容器50中的空气。同时，由氨引入容器50中的硫化氩和硫醇借助于从空气喷雾器58向上流动的气泡48而从洗涤介质26脱出。 空气和脱出的气态硫化氢和硫醇离开洗涤介质26并进入容器50中的 洗涤介质26表面和容器50顶部之间的限定区域44，从那里可转移经 过管46或其他适合结构并随后被捕获、焚烧或以任意所需方式被不 同地处理或加工。由于捕获的氨，洗涤介质26的pH值随着其向下流 经脱出容器50而增加，并由于重力而经过通道62返回反应槽18。考虑到以上所述，可以理解的是，系统10和100有效地 隔离并除去通常存在于ASFGD工艺中使用的氨源(例如，氨水)中 的硫化氢和硫醇，否则硫化氩和硫醇会随洗涤后的烟气逸出到大气 中。这样，本发明避免了当前技术中需要通过使用成本高且资本密集 型的工艺来净化氨而力图避免硫化氬和硫醇的缺陷。尽管本发明已经按照优选实施例进行了描述，但明显的是 本领域4支术人员可以采用其他的形式。例如，系统10和100的物理 构造可不同于所示的构造，并且可使用除了所述以外的部件，包括除 了喷雾器和喷嘴以外的足够以适合的方式分配流体的装置，所述流体
包括空气、氨和洗涤介质。因此，本发明的范围仅由所附的权利要求 限定。
权利要求
1.一种从烟气脱硫系统(10，100)中采用的氨中分离硫化氢和硫醇中的至少一种的工艺，所述工艺包括用含有硫酸铵的洗涤介质(26)从烟气中吸收酸性气体以产生洗涤后的烟气流；收集含有吸收的酸性气体的洗涤介质(26)；将充满选自硫化氢和硫醇中的至少一种化合物的氨源(31)注入收集的洗涤介质(26)中，注入的氨被吸收到收集的洗涤介质(26)中并与收集的洗涤介质(26)反应；通过使所述至少一种化合物作为脱出气体离开收集的洗涤介质(26)使所述至少一种化合物从收集的洗涤介质(26)中脱出；以及在不允许脱出的气体进入洗涤后的烟气流的情况下收集所述至少一种化合物的脱出气体。
2. 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，氨源(31)在收集 的洗涤介质(26)表面以下注入收集的洗涤介质(26)中。
3. 根据权利要求2所述的工艺，进一步包括在氨源(31)被注入 收集的洗涤介质(26)处以下的位置，将含氧气体(60)注入收集的 洗涤介质(26)中。
4. 根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，注入的氨向下并逆 流地流向含氧气体(60)的气泡(48),所述气泡(48)经过收集的 洗涤介质(26)升起，并且脱出步骤由含氧气体(60)的气泡(48) 执行。
5. 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，含有吸收的酸性气 体的洗涤介质(26)收集在位于接触区域(16)下方的槽(18)中， 在该接触区域中进行吸收步骤，并且脱出步骤在槽(18)中进行。
6. 根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，槽(18)和接触区 域(16)由分隔器(36)竖直分离，含有吸收的酸性气体的洗涤介质(26)流经分隔器(36)并直接进入已经存在于槽(18)中收集的洗 涤介质(26)中，脱出的气体收集在分隔器(36)和槽(18)内收集 的洗涤介质(26)表面之间的限定区域(44)中。
7. 根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，含有吸收的酸性气 体的洗涤介质(26)经过浸入槽(18)中收集的洗涤介质(26)中的分隔器(36)的下部直接流入槽(18)内收集的洗涤介质(26)中。
8. 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，含有吸收的酸性气 体的洗涤介质(26)收集在槽(18)中，并且氨源(31)注入位于槽(18)的上端附近但是在槽(18)中收集的洗涤介质(26)表面以下 的收集的洗涤介质(26)中。
9. 根据权利要求8所述的工艺，进一步包括在氨源(31)被注入 槽(18)内收集的的洗涤介质(26)处以下的位置，将含氧气体(60) 注入槽(18)内收集的洗涤介质(26)中。
10. 根据权利要求9所述的工艺，其特征在于，在槽(18)内注 入的氨向下并逆流地流向含氧气体(60 )的气泡(48 ),所述气泡(48 ) 经过槽(18)内收集的洗涤介质(26)升起，并且脱出步骤由含氧气 体(60)的气泡(48)执行。
11. 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，含有吸收的酸性 气体的洗涤介质(26)收集在位于接触区域(16)下方的槽(18)中， 在该接触区域中进行吸收步骤，但是脱出步骤不在槽(18)中进行。
12. 根据权利要求11所述的工艺，其特征在于，收集的洗涤介质 (26)从槽(18)输送至邻近槽(18)的容器(50),并且脱出步骤在容器(50)中进行。
13. 根据权利要求12所述的工艺，其特征在于，在脱出步骤之后， 收集的洗涤介质(26)由于重力从容器(50)流入槽(18)中。
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15. 根据权利要求12所述的工艺，其特征在于，氨源(31)被注表面以下的容器(50)内收集的洗涤介质(26)中。
16. 根据权利要求15所述的工艺，进一步包括在氨源(31)被注 入容器(50 )内收集的洗涤介质(26 )处以下的位置，将含氧气体(60 ) 注入容器(50)内收集的洗涤介质(26)中。
17. 根据权利要求16所述的工艺，其特征在于，注入槽(18)上 端附近的氨向下并逆流地流向含氧气体(60)的气泡(48)，所述气 泡(48)经过容器(50)内收集的洗涤介质(26)升起，并且脱出步 骤由含氧气体(60)的气泡(48)执行。
18. 根据权利要求12所述的工艺，其特征在于，脱出的气体收集 在容器(50)上端和容器(50)内收集的洗涤介质(26)表面之间的限定区域(44)中。
19. 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，脱出的气体被转 移并从烟气脱硫系统(10, 100)中除去。
20. —种烟气脱硫系统(10， 100),包括用含有硫酸铵的洗涤介质(26)从烟气中吸收酸性气体以产生洗 涤后的烟气流的装置(16, 24);收集含有吸收的酸性气体的洗涤介质(26)的装置(18， 50);将充满选自硫化氢和硫醇中的至少一种化合物的氨源(31)注入 收集的洗涤介质(26)中的装置(32)，注入的氨被吸收到收集的洗 涤介质(26)中并与收集的洗涤介质(26)反应；通过使所述至少 一 种化合物作为脱出气体离开收集的洗涤介质 (26)使所述至少一种化合物从收集的洗涤介质(26)中脱出的装置 (18， 28, 30， 48， 50);以及在不允许脱出的气体进入洗涤后的烟气流的情况下收集所述至 少一种化合物的脱出气体的装置(44)。
全文摘要
一种烟气脱硫工艺和系统(10，100)，其利用氨作为反应物，其中氨内的任意硫化氢和/或硫醇在脱硫工艺中被分离从而防止它们释放到大气中。所述工艺和系统(10，100)需要以含有硫酸铵的洗涤介质(26)从烟气中吸收酸性气体以产生洗涤后的烟气流、收集含有吸收的酸性气体的洗涤介质(26)、将充满硫化氢和/或硫醇的氨源(31)注入收集的洗涤介质(26)以使得注入的氨被吸收到收集的洗涤介质(26)中并与收集的洗涤介质反应、通过使硫化氢和/或硫醇作为脱出气体离开收集的洗涤介质(26)使所述硫化氢和/或硫醇从收集的洗涤介质(26)中脱出，并且在不允许脱出的气体进入洗涤后的烟气流的情况下收集所述脱出气体。
文档编号B01D53/14GK101687139SQ200880013384
公开日2010年3月31日 申请日期2008年4月28日 优先权日2007年4月26日
发明者E·加尔 申请人:马苏雷克斯环境技术公司