用于處理載有二氧化硫的氣體流的方法和設備技術

本發明專利技術涉及一種用于處理載有二氧化硫的氣體流的方法，在該方法中，在至少一個吸收塔(2、3)中將一種含水和氨的洗滌懸浮液輸入給待凈化氣體流，其中含在氣體流中的二氧化硫至少部分與水和氨反應，同時形成可溶于洗滌懸浮液的亞硫酸銨，并且在該方法中，為了使亞硫酸銨氧化成硫酸銨，將一種氧化劑吹入洗滌懸浮液中并且將低二氧化硫的凈化廢氣排出，其中，吹入洗滌懸浮液中的氧化劑被超化學計量地富集氧氣和/或至少部分地被氧氣取代。本發明專利技術還涉及一種用于實施本發明專利技術所述方法的設備(1)。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術涉及一種用于處理載有二氧化硫的氣體流的方法，在該方法中，在至少一個吸收塔(2、3)中將一種含水和氨的洗滌懸浮液輸入給待凈化氣體流，其中含在氣體流中的二氧化硫至少部分與水和氨反應，同時形成可溶于洗滌懸浮液的亞硫酸銨，并且在該方法中，為了使亞硫酸銨氧化成硫酸銨，將一種氧化劑吹入洗滌懸浮液中并且將低二氧化硫的凈化廢氣排出，其中，吹入洗滌懸浮液中的氧化劑被超化學計量地富集氧氣和/或至少部分地被氧氣取代。本專利技術還涉及一種用于實施本專利技術所述方法的設備(1)。【專利說明】用于處理載有二氧化硫的氣體流的方法和設備
本專利技術涉及一種用于處理載有二氧化硫的氣體流的方法，在該方法中，在至少一個吸收塔中給待凈化氣體流輸入一種含有水和氨的洗滌懸浮液，其中含在氣體流中的二氧化硫至少部分與水和氨反應，同時形成可溶于洗滌懸浮液中的亞硫酸銨，并且在該方法中，為了使亞硫酸銨氧化成硫酸銨，將氧化劑吹入洗滌懸浮液中并且將低二氧化硫的凈化廢氣排出。此外本專利技術還涉及一種適用于實施這樣的方法的設備。
技術介紹
以概念“煙氣脫硫”已知一些此類型的方法，其中氨的使用特別涉及瓦爾特方法(Walther-Verfahren)。 在化學工業、金屬精煉以及能量獲得中的不同的燃燒過程中，還另外產生二氧化硫氣體，該氣體是森林消失和其他環境損害的主要成因。為了安裝煙氣脫硫設施(REA)提供了可觀的手段。根據聯邦環保局的數據，借此將二氧化硫排放從1990年的5.3兆噸下降到2010年的少于45萬噸。有各種各樣的從煙氣中回收有害二氧化硫的方法。最常用的是采用所謂的濕式方法，在德國所有REA中有超過98%使用該濕式方法。在此在一個吸收塔也稱為洗滌吸收塔中用一種洗滌懸浮液對未凈化煙氣進行噴射，由此將二氧化硫從煙氣中溶解出來并且通過化學反應很大程度地將其吸收。脫硫度以這種方式可以達到直至大約90%。 在大多數情況下使用一種由水和石灰構成的混合物作為洗滌懸浮液，該洗滌懸浮液通過安裝在逆流洗滌器(吸收器)的上部區域中的噴霧噴嘴被細分并且向下飄落到容器的池槽中。在那里二氧化硫的轉化產物(亞硫酸鈣)通過加入空氣中的氧氣被氧化成硫酸鈣(2CaS03+02 — 2CaS04)。這種方法隨著經歷了不同的改進，像例如可以列舉出EP0815923A2 和 US5 158 065B。 在所謂的“瓦爾特方法”(也稱為氨REA)中，使用一種含氨溶液作為洗滌懸浮液。這種方法的變化方案例如描述在DE2431130B1、DE25 18 386C3或DE32 20 403C1中。通過二氧化硫和氨的反應產生亞流酸銨: S02+NH3+H20 — NH4HSO3 NH4HS03+NH3 — (NH4) 2S03 載有亞硫酸銨的洗滌懸浮液在吸收塔的池槽中聚集。通過吹入空氣即所謂的加氧(Aufoxidat1n),液體被富集氧氣并且形成硫酸銨: (NH4) 2S03+l/202 — (NH4)2SO4 在去除水分后，硫酸銨以能銷售的形式出現。硫酸銨例如在農業中用作肥料或肥料添加劑。 瓦爾特方法目前沒有多大技術價值并且具體例如在EP2 411 123B1中是作為相比石灰洗滌有缺點被描述的，盡管所產生的硫酸銨可以作為肥料銷售賺錢。實際上雖然SO2分離達到令人滿意的95%且更高的利用，但將亞硫酸銨氧化成硫酸銨證明是有問題的，盡管為此以化學計量輸入所需的氧氣量，轉化率只達50%或以下并不少見。這特別導致在副產物硫酸銨中嚴重的質量損失并且以這種方式使總的方法的經濟性減小。
技術實現思路
本專利技術的任務因此在于如下地改進所述瓦爾特方法，以致一方面以盡可能低的成本實現在處理的氣體流中令人滿意地低的二氧化硫含量，另一方面可以改進副產物硫酸銨的收益。 所述任務在一個開頭所述類型的方法中以這樣的方式得以解決，即吹入洗滌懸浮液中的氧化劑被超化學計量地富集氧氣和/或至少部分地被氧氣取代。 本專利技術的構思還在于，使例如涉及空氣的氧化劑富集氧氣，以便鑒于按反應對亞硫酸銨的氧化給洗滌懸浮液輸入超化學計量的氧氣量。本專利技術在此以這樣的知識為依據，即存在于洗滌懸浮液中的亞硫酸銨轉化成硫酸銨的相對小的趨勢歸因于氧氣在已大量載有亞硫酸銨的溶液中的溶解度非常小。只有通過超化學計量地加入在化學計量氧氣量的例如120%和150%之間的氧氣量，亞硝酸銨轉化成硝酸銨才能大大提高，直至轉化率為90%且更高。氧氣例如以附加空氣、具有大于21體積％或純氧氣的增高的氧氣含量的形式輸入或以深冷液化的具有濃度例如超過95體積％的形式輸入。 由于高的轉化率而大量富集硫酸銨的洗滌懸浮液接著以一個分流(下面稱為“產物流”)被引出并且輸入給另外的加工；由于高的硫酸銨含量，所以可以特別由此獲得高質量的肥料。以這種方式大大提高了瓦爾特方法的經濟性。由于亞硫酸銨的轉化率取決于輸入的超化學計量的氧氣量，所以借此根據轉化率特別還可以調節待輸入的超化學計量的氧氣量并且因此確保產生的硝酸銨的一定的純度。 同時由于二氧化硫的良好的可溶性，在洗滌懸浮液中的二氧化硫濃度總是處于飽和極限的邊緣。因此合乎目的的是，直接將超化學計量的氧氣輸入相應吸收塔的池槽中，例如直接借助合適的引入系統輸入到洗滌懸浮液中，和/或間接通過將氧氣混入輸入給洗滌懸浮液的氧化劑中。 超化學計量存在于洗滌懸浮液中的氧氣導致反應的反應轉化提高并且由此導致在洗漆懸浮液中的NH3的濃度下降。該系統接著按LeChatelier原理進行反應，同時按反應增加地轉化S02，以平衡NH3的不足。加入氧氣還附加地有利于從煙氣中洗掉二氧化硫。 在本專利技術的一種有利的設計方案中，這樣地使氧化劑富集氧氣或用氧氣取代，以致總計將化學計量氧氣量的至少110%、特別優選在120%和150%之間的氧氣量輸入到洗滌懸浮液中。超過化學計量氧氣量至少10%、優選至少20%的明顯過剩量是需要的，以便顯著提高在洗滌懸浮液中的亞硫酸銨的轉化率；在輸入化學計量氧氣量的在120%和150%之間的氧氣量時，通常已經有80%至90%且更多的亞硫酸銨被轉化，從而進一步提高氧氣輸入也只導致轉化率的相對小的增長。 為了確保盡可能經濟地使用氧氣輸入管路，本專利技術的一種合乎目的的擴展方案設定，根據在洗滌懸浮液中的硫酸銨和/或亞硫酸銨的濃度調節待輸入的氧氣的量，目的是確保在產物流中期待的硫酸銨最小濃度。在此優選洗滌懸浮液在洗滌過程期間的密度變化用作用于硫酸銨或亞硫酸銨濃度的計量單位。通過持續產生硫酸銨，懸浮液的密度一直升高到一個飽和值。連續地或批量地最晚在達到飽和值時或在達到一個預定的密度值時將產物流引出；同時洗滌懸浮液通過輸入水和溶解形式的氨被再次添滿。 本專利技術的一種特別有利的實施形式設定，待凈化氣體流依次穿過一個第一吸收塔和一個第二吸收塔，其中將載有亞硫酸銨的洗滌懸浮液至少部分從第二吸收塔導入第一吸收塔，并且將氧氣以超化學計量的量(就將亞硫酸銨氧化成硫酸銨而言)至少導入第一吸收塔的洗滌懸浮液中。因此待凈化氣體流和洗滌懸浮液在這種設計方案中以逆流穿過兩個吸收塔，就是說亞硝酸銨或硝酸銨的濃度在第一吸收塔的洗滌懸浮液中通常高于在第二吸收塔的洗滌懸浮液中。所以將超化學計量的氧氣輸入到第一吸收塔中是特別有效的。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于處理載有二氧化硫的氣體流的方法，在該方法中，在至少一個吸收塔(2、3)中將一種含水和氨的洗滌懸浮液輸入給待凈化氣體流，其中含在氣體流中的二氧化硫至少部分與水和氨反應，同時形成可溶于洗滌懸浮液的亞硫酸銨，并且在該方法中，為了使亞硫酸銨氧化成硫酸銨，將氧化劑吹入洗滌懸浮液中并且將低二氧化硫的凈化廢氣排出，其特征在于，吹入洗滌懸浮液中的氧化劑被超化學計量地富集氧氣和/或至少部分地被氧氣取代。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：J·羅霍維克，
申請(專利權)人：梅塞爾奧地利有限公司，
類型：發明
國別省市：奧地利;AT