4、煤粉锅炉废气脱硫项目-创新性说明.doc

“东华科技-陕鼓杯”第十一届全国大学生化工设计竞赛

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目录

TOC\o1-3\h\z\u1.消除含硫工业废气污染源创新 1

2.资源化利用创新 2

3.反应技术与分离技术创新 2

4.过程节能降耗技术创新 4

5.环境保护技术创新 5

5.1风险分析 6

5.2废水处理技术 6

6.新型过程设备的应用 7

“东华科技-陕鼓杯”第十一届全国大学生化工设计竞赛

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消除含硫工业废气污染源创新

表1-1脱硫工艺比较表

序号

项目

技术成熟程度

适用煤种

脱硫率

吸收剂

副产物

废水

市场占有率

1

石灰石-石膏工艺

成熟

不限

95%以上

石灰石

石膏

有

高，约90%

2

喷雾干燥工艺

成熟

中低硫煤

75～85%

石灰

亚硫酸钙

无

一般，5～8%

3

炉内喷钙尾部增湿

成熟

中低硫煤

75～80%

石灰石

亚硫酸钙

无

少

4

烟气循环流化床

成熟

中低硫煤

90%以上

石灰

亚硫酸钙

无

较少

5

海水脱硫

成熟

低硫煤

90%以上

海水

—

无

较少

6

电子束法

工业试验

中高硫煤

90%

液氨

硫铵/硝铵

无

少

7

氨水洗涤脱硫工艺

成熟

不限

95%以上

液氨

硫铵

无

少

8

亚硫酸钠法

成熟

不限

90%以上

钠碱等

硫酸钠、硫酸氢钠等

无

中小型机组最高

经比较与分析后，我们选择亚硫酸钠法烟气脱硫即韦尔曼-洛德工艺作为主要工艺的方案。它通过亚硫酸钠溶液的吸收和再生循环过程将烟气中SO2回收并予以充分利用，与其他方案比较，它的产品亚硫酸钠价值高，无废水，通过再生充分吸收SO2，脱硫率高。

韦尔曼-洛德工艺由美国韦尔曼公司开发，且在世界各国发展较快。美国、日本和联邦德国都有工业装置。Na2SO3吸收SO2生成NaHSO3。将含有Na2SO3-NaHSO3的吸收液进行加热再生得到增浓的SO2，再生的吸收剂返回吸收器回路中，再生工序得到的SO2中含水蒸气较多，可用冷凝法去除，必要时可经浓硫酸干燥塔干燥，回收的SO2可以生产液态SO2、液态SO3、硫酸或元素硫，视市场和成本而定。

考虑到SO2制硫酸的工艺较为复杂，成本过高和本身SO2的量不多，我们决定以无水亚硫酸钠为产物。工艺为韦尔曼-洛德工艺的简化版，将脱硫塔塔底流出的亚硫酸氢钠送去中和反应器与碱液反应，生成的亚硫酸钠一部分去精制亚硫酸钠工序，一部分去脱硫塔作吸收剂循环。这种工艺不仅节约了成本，还保存了韦尔曼-洛德工艺的优点。

资源化利用创新

资源化，是指将废物直接作为原料进行利用或者对废物进行再生利用。我们将废气源里的SO2作为原料，通过转化最后生成无水亚硫酸钠。作为一种重要的造纸化学用品，亚硫酸钠在制浆造纸工业有着极大的发展潜力，是未来亚硫酸钠市场的主要增长点之一；食品工业用作漂白剂、防腐剂、疏松剂及抗氧化剂；也用于医药合成；用作分析试剂，常作还原剂。用作光敏电阻材料，极谱分析底液；作防腐剂，还用作化妆品抗氧剂,主要用于染发类化妆品。在其他化妆品中也有应用；亚硫酸钠在化工生产中用作生产硫代硫酸钠的原料、黏胶纤维的稳定剂，香料、染料等的还原剂，还用于中间体的合成过程；纺织行业中用作织物漂白组分和脱氧剂；用作啤酒瓶的杀菌剂、玻璃镜子和石版的雕刻剂。因此，市场前景非常广阔。

在《中华人民共和国循环经济促进法》中就规定，“在废物再利用和资源化过程中，应当保障生产安全，保证产品质量符合国家规定的标准，并防止产生再次污染。“企业事业单位应当建立健全管理制度，采取措施，降低资源消耗，减少废物的产生量和排放量，提高废物的再利用和资源化水平。”

反应技术与分离技术创新

本项目脱硫塔采用反应吸收塔进行模拟，反应段为1-8层，进行的反应为SO2+SO32-+H2O--2HSO3-。SO2为烟气进料，亚硫酸钠和工艺水从上层喷淋，之后从塔底流出的亚硫酸钠经过降温后循环喷淋吸收SO2，此种反应技术脱硫率高达98%，同时不需要像精馏塔那样需要冷凝器和再沸器。

图3-1脱硫塔工艺流程

由于烟气进料量大，速度快，气体的停留时间短，影响脱硫率的因素主要为吸收液的PH值，液气比等，经查阅文献，得知吸收液PH6时，脱硫率高且随PH增大变化缓慢，当PH6时，脱硫率随PH减少急剧降低。该工艺的液气比（L/G=0.25-1.25L/m3）下保持较高的脱硫率。

同时我们用AspenAdsorption进行模拟了水吸附二氧化硫，经过模拟分析可得到如下图所示的结果：

图3-2outletcompositions分析图

图3-3COMPPROFILE分析图

过程节能降耗技术创新

本工艺使用AspenEnergyAnalyzerV8.0对工艺进行优化，由于系统给的方