專利名稱：以煙道氣制備重堿并脫除二氧化硫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種以含有二氧化碳的煙道氣制備重堿并同時脫除二氧化硫的方法。
背景技術(shù)：
碳酸鈉生產(chǎn)通常可由重堿，即碳酸氫鈉經(jīng)煅燒得到，其制備方法可包括氨堿法、傳統(tǒng)的聯(lián)合制堿法及變換氣制堿法等，所用原料均為二氧化碳(CO2)、氨(NH3)和氯化鈉(NaCl)。其基本原理都是用氨鹽水吸收二氧化碳后，經(jīng)碳酸化過程而產(chǎn)生碳酸氫鈉(重堿)沉淀。氨堿法得到的是單一堿產(chǎn)品，聯(lián)合制堿法和變換氣制堿法則都可以同時得到堿和氯化銨兩種產(chǎn)品。
氨堿法中的二氧化碳來源于石灰石煅燒的窯氣，以石灰石煅燒窯氣作為二氧化碳來源時，由于石灰石煅燒制造二氧化碳的煅燒溫度為1100℃～1200℃，且煅燒裝置龐大復雜，這部分的能耗通常約要占碳酸鈉制造總能耗的25％。
聯(lián)合制堿法和變換氣制堿法中的二氧化碳則均來源于合成氨廠的變換氣。傳統(tǒng)的聯(lián)合制堿是以合成氨廠的液氨蒸發(fā)的純氨氣與脫碳再生的濃CO2氣為原料制堿。變換氣制堿，則是將來自合成氨裝置的變換氣送至聯(lián)堿裝置的碳酸化塔，在其中脫除變換氣中的CO2，同時又進行了聯(lián)堿的碳酸化過程制取重堿，脫除CO2后的氣體再送回合成氨系統(tǒng)。
由于變換氣中含有較大量的由有機硫生成的硫化氫，造成了變換氣中的無機硫含量很高。以變換氣中的二氧化碳為原料時，這些含硫成分在進入碳酸化設(shè)備后，將產(chǎn)生多種副反應，導致在碳酸化溶液中存在有硫氫化鈉、硫氫化銨、硫化亞鐵、硫代硫酸鈉、硫代硫酸銨等復雜成分。這些副反應產(chǎn)物有的溶于母液中被積累，有的則作為沉淀物隨碳酸鈉被帶出。因有這些沉淀物的顆粒甚小，其既影響碳酸鈉結(jié)晶的成長，又會堵塞濾布等過濾設(shè)備，造成濾過作業(yè)的困難，以及增高碳酸鈉中的水和氯化鈉含量，降低了碳酸鈉產(chǎn)品的質(zhì)量。因此在以變換氣為原料的制堿工藝中，通常都需增加二次脫除硫化氫的工序，脫除變換氣中的硫化氫，使其含量小于50mg/m3。
另一方面，許多以燃煤作為能源的工業(yè)企業(yè)所排放的煙道氣中，都含有CO2及SO2，由于直接排放至大氣后會導致酸雨等嚴重的環(huán)境問題，均需進行凈化處理，通常都是采用以堿性溶液進行吸收處理，對于這些濃度較低的吸收液一般難以加以利用，也造成了對有用資源的浪費。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明將提供一種利用煙道氣制備重堿并脫除二氧化硫的方法，不僅解決了煙道氣排放的環(huán)境污染問題，也使有用資源得到了充分的利用，而且該制備方法也能大大節(jié)約能源。所得到的重堿除可直接使用外，可以進一步供制備重要的化工原料碳酸鈉(純堿)使用。
本發(fā)明以煙道氣制備重堿并脫除二氧化硫的方法，是將經(jīng)除塵處理后至少含有二氧化碳的煙道氣加壓至0.6-2Mpa，于20℃～60℃，優(yōu)選為30℃～40℃條件下，用同時被氯化鈉和氨同時飽和的氨鹽水溶液吸收后，進行碳酸化及后續(xù)處理，得到可供進一步制備碳酸鈉用的重堿產(chǎn)品，分離重堿后的母液按目前的氨堿法等常規(guī)方式加堿回收氨，用于制備循環(huán)使用的氨鹽水。
在燃煤煙道氣中，其所含的CO2約為15％～25％(v)，SO2約為0.01％～0.12％(v)，以及少量的氮氧化物，其余主要為N2。本發(fā)明制堿方法可以直接使用經(jīng)除塵處理后的煙道氣中的CO2而無需分離提純。由于其中CO2的含量較低，為提高其在碳酸化過程中的吸收反應速度，需提高其在作為原料氣中的分壓，否則將難以實現(xiàn)和完成為制堿所需的碳酸化反應過程?，F(xiàn)有研究表明，氨鹽水碳酸化反應速度是由液膜控制的。因此只要氣相中的CO2保持一定，氣相中的惰性氣體等的濃度不會影響CO2的吸收速度，氣液界面上CO2的分壓幾乎等于氣相本體中CO2的分壓。根據(jù)公式(A)可知，提高煙道氣的壓力，可以提高CO2在原料氣中的分壓，達到滿足制堿的生產(chǎn)要求。
PCO2=P×CO2%---(A)]]>式中PCO2——氣相CO2分壓(MPa)，P——氣體總壓力(MPa)，CO2％——CO2體積分數(shù)。
試驗顯示，將煙道氣的壓力提高至0.6～2Mpa，是較為滿意和可行的。
所說對煙道氣進行的除塵處理，可以采用目前常用的水洗滌等方式進行，以除去其中的機械性微粒，減少在制堿過程中的沉淀物雜質(zhì)。
對煙道氣以水洗滌除塵方式的另一個有點是可以降低煙道氣的溫度。煙道氣的溫度過高，對于用氨鹽水的吸收顯然是不利的。
所說的碳酸化處理，可以按目前的氨堿法、聯(lián)合制堿法等工藝中的常規(guī)操作方式，在碳酸化塔，如常用的索爾維碳酸化塔、篩板式碳酸化塔、復合篩板式碳酸化塔、外冷式碳酸化塔等中進行和完成。再經(jīng)沉淀、分離等后續(xù)處理，即可得到重堿產(chǎn)品，進一步煅燒則可得到碳酸鈉產(chǎn)品。
隨所用燃料中含硫量的不同，煙道氣中相應的SO2含量也有所不同，但含量僅約為0.01％～0.12％(v)。在碳酸化制堿過程中，可產(chǎn)生相應的硫酸銨。分離濾除經(jīng)碳酸化過程生成的重堿后，母液中主要存在的是氯化銨及硫酸銨?？砂茨壳跋鄳茐A工藝的方式，通過石灰乳等堿性物質(zhì)，使其重新轉(zhuǎn)化為氨，并在需要時適當補充損失的氨或相應銨鹽及綠化鈉會，用于循環(huán)制備氨鹽水。
本發(fā)明上述方法由于是以煙道氣為原料制備重堿，并可進一步按目前工藝制備得到重要的化工原料純堿，不僅解決了對煙道氣脫除CO2和SO2的環(huán)境保護問題，而且能充分利用所脫除的CO2及SO2制備得到重要的化工原料，變廢為寶，充分利用了資源，取得了環(huán)境效益和經(jīng)濟效益一舉兩得的雙重效果，而且本發(fā)明的制堿方法無需與石灰石煅燒和/或合成氨工藝配套，設(shè)備和工藝都相對簡單，并且大大節(jié)約了能源。同時，也可以使氨法脫除SO2的工業(yè)應用成為可能。
以下通過實施例的具體實施方式
再對本發(fā)明的上述內(nèi)容作進一步的詳細說明。但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
具體實施例方式
將常規(guī)含有CO2約為15％～25％(v)，SO2約為0.01％～0.12％(v)，N2及少量氮氧化物、溫度為130℃～150℃的煙道氣，在噴淋洗滌塔中用清水噴淋洗滌除塵后，送至氣柜中加壓至0.6～2Mpa，于20℃～60℃，優(yōu)選為30℃～40℃后，用同時被氯化鈉和氨同時飽和的氨鹽水溶液吸收，然后按制堿常規(guī)方式送至碳酸化塔進行碳酸化反應處理。反應后按常規(guī)方式過濾得到重堿產(chǎn)品，并可進一步經(jīng)煅燒處理制備得到碳酸鈉。分離重堿后的母液加入石灰乳，使綠化銨和硫酸銨還原為氨，根據(jù)需要補充氨或銨鹽及綠化鈉后，循環(huán)制備成氨鹽水，用于吸收除塵后的煙道氣。
權(quán)利要求
1.以煙道氣制備重堿并脫除二氧化硫的方法，其特征是將經(jīng)除塵處理后至少含有二氧化碳的煙道氣加壓至0.6～2Mpa，于20℃～60℃用同時被氯化鈉和氨同時飽和的氨鹽水溶液吸收后，進行碳酸化及后續(xù)處理，得到可供進一步制備碳酸鈉用的重堿產(chǎn)品，分離重堿后的母液加堿回收氨用于制備循環(huán)使用的氨鹽水。
2.如權(quán)利要求1所述的以煙道氣制備重堿并脫除二氧化硫的方法，其特征是用所說的氨鹽水溶液吸收的加壓煙道氣的溫度為30℃～40℃。
全文摘要
以煙道氣制備重堿并脫除二氧化硫的方法。將經(jīng)除塵處理后至少含有二氧化碳的煙道氣加壓至0.6～2MPa，于20℃～60℃用同時被氯化鈉和氨同時飽和的氨鹽水溶液吸收后，進行碳酸化及后續(xù)處理，得到可供進一步制備碳酸鈉用的重堿產(chǎn)品，分離重堿后的母液加堿回收氨用于制備循環(huán)使用的氨鹽水。本發(fā)明的方法不僅能脫除煙道氣中的CO
文檔編號B01D53/50GK1895741SQ20061002121
公開日2007年1月17日 申請日期2006年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者李開春 申請人:李開春