双氧水法氧化脱硫

    脱硫机理
    双氧水法是采用27.5%双氧水（）经稀释到8.5%的浓度后进行塔内脱硫。过氧化氢在酸性溶液中将二氧化硫氧化，生成硫酸。硫酸可以和水以任一比例混溶，不会造成过饱和结晶，造成结垢堵塞问题，因此，采用双氧水法脱硫工艺提高了系统的可靠性，降低了投资及运行费用。同时稀硫酸可以作为化工原料出售，不会产生二次污染问题。
    双氧水法脱硫技术是利用8.5%双氧水溶液作为脱硫剂，稀双氧水溶液直接打入脱硫塔洗涤脱除烟气中SO2来达到烟气脱硫的目的，副产物为稀硫酸溶液，可进行销售或再利用。脱硫工艺主要包括4个部分：(1)吸收剂存储与输送；(2)吸收液喷淋并离心分散；(3)塔内雾滴与烟气逆流接触反应；(4)副产物外排。
    反应原理：
    烟气中SO2的脱除过程是分两部完成的：
    步，气液传质和水合过程，即烟气中SO2分子与水接触时，溶解在水中，并与水分子结合为亚硫酸：
SO2+H2O→H2SO3 （1）
    第二步，氧化吸收H2O2+ H2SO3→H2SO4+H2O （2），副反应，双氧水分解：2H2O2→2H2O + O2↑ （3）1摩尔的双氧水脱除1摩尔的SO2。双氧水的分解会降低其利用率，应尽量减少副反应的进行。副产物为H2SO4 ，对SO2无吸收能力，在溶液中达到一定浓度后（~30%），用泵取出部分外排。另外，硫酸还可与过氧化氢反应生成具有强氧化性的过二硫酸(H2S2O8 )。
    由于上述两方面的原因，硫酸的加入，会显著提高体系的酸性、氧化性和氧化脱硫率。当硫酸用量继续加大，脱硫率开始下降。当体系酸性过强时，过氧化氢不太稳定，会快速分解而损失，从而导致脱硫率反而下降：因此，为了达到较好的脱硫效果，体系只需要加入少量的硫酸。

    工艺流程说明
    本脱硫系统包括7部分，分别为：尾气系统、吸收剂存储与输送系统、工艺水系统、吸收系统、副产物外排系统、电气系统、仪表控制系统。含SO2尾气由原烟道进入脱硫塔，在脱硫系统正常运行时，尾气由脱硫塔的尾气入口进入，在脱硫塔内与脱硫液逆流接触，气液两相发生快速传质反应，尾气中SO2被充分吸收，再往上经过脱硫塔上部的丝网除雾器，截留烟气中的微小液滴后经塔顶直排烟囱排放。吸收试剂溶液的输送和循环如下：将购入的27.5%浓度工业级双氧水加水添加稳定剂并稀释到8.5%浓度用在储罐中临时存储，再由双氧水泵连续补充至脱硫塔，以维持脱硫液中足够的脱硫成分。双氧水的补充量按照入口尾气中SO2摩尔流量进行调节。循环吸收液通过重力降落到塔底循环槽，循环槽内的循环吸收液再通过循环泵送至脱硫塔喷淋吸收层循环吸收，循环吸收液在吸收SO2后，密度逐步增大，当达到设定值时（对应~30%浓度），由稀硫酸泵排至干吸循环槽。

    工艺主系统构造
    1 脱硫塔：脱硫塔塔型为喷淋空塔，内部设三层循环吸收液喷淋层、一层丝网除雾层。该塔型可以提高对SO2的吸收率，同时降低系统阻力，减小能耗。空塔运行稳定可靠，故障率低，同时维护方便。
脱硫塔采玻璃钢制作，有良好的防腐性能。塔顶设置直排烟囱，与塔体以膨胀节相连，可以消除不脱硫时高温烟气进入造成的塔体伸缩影响。脱硫塔设一个烟气进口、三个喷淋液入口，一个工艺水入口，一个溢流口、并设有若干人孔。为强化吸收液的分散效果，促进气液两相传质，吸收喷淋层共设三层，喷嘴采用MP喷头，喷淋管道采用FRP管道。除雾器共设一层，采用PP丝网材质，并设有一层除雾器冲洗装置。除雾器冲洗喷嘴为PP材质，切向空心锥喷嘴，喷淋管道为PP管道。人工定时冲洗除雾器。
    2循环泵：循环泵的功能是将脱硫液从循环槽增压输送到脱硫塔的喷淋层，脱硫液从喷嘴雾化后脱硫。
脱硫塔设三台循环泵。循环泵采用耐磨耐腐蚀工程塑料泵，叶轮和衬里材料为高分子量聚乙烯（UHWMPE），密封方式采用动力密封，流量Q＝70m3/h，扬程H＝25m。
    3循环槽：脱硫塔底部烟气入口以下为循环槽，储存从喷淋吸收层重力下落的脱硫液，为循环泵提供合适的运行工况。循环槽设置液位计，以掌握和调节槽内脱硫液的状态，便于工艺操作。
    工艺分系统构造
    1.尾气系统：脱硫塔采用尾气和喷淋吸收液逆流模式操作，脱硫效率较高。全塔阻力在1000Pa以下。
尾气系统由烟道、烟气挡板门两部分组成。整套脱硫系统尾气阻力小于1000Pa，无需设置新的增压风机。
烟道留有适当的取样接口、试验接口和人孔。烟道采用Q235材质，脱硫塔进口处部防腐处理，厚度不小于6mm，与低温湿烟气接触的烟道均采用玻璃钢FRP材质制作。脱硫塔系统设置1个烟气挡板门，为脱硫塔进口挡板门。进口挡板门不与低温湿烟气接触，采用碳钢材质。脱硫系统运行时打开入口挡板。不脱硫时，脱硫塔仅作为烟气通道。在脱硫塔入口尾气管道上设置SO2测点，对其中SO2的摩尔流量进行在线测定，并用测得的SO2流量值对双氧水的补充量进行调节。
    2.双氧水储存稀释输送系统：脱硫剂采用外购的27.5%浓度的工业双氧水，用罐车运到现场后，先在储罐中添加稳定剂储存。再用浓双氧水泵送到稀释槽内加水稀释到8.5%，再由稀双氧水泵连续补充至脱硫塔内。
双氧水储罐为玻璃钢制，共设一座，设计尺寸为：Φ3500×3500mm容积为33m3，满足系统3天双氧水消耗体积。设一台双氧水稀释槽，添加工艺水后，双氧水浓度为8.5%的使用值。双氧水稀释槽设计尺寸为：Φ1500×2000mm容积为3.5m3，满足系统8小时双氧水消耗体积。双氧水泵共设4台，2用2备，流量Q＝5.0m3/h，扬程H＝20m。采用离心式氟塑泵。由于双氧水具有热不稳定性，可发生分解产生氧气并放热，导致储罐压力增大，温度上升，严重时可能发生爆炸，因此双氧水储罐设置压力安全阀，保护储罐安全。
    3、工艺水系统：脱硫系统水消耗主要为脱硫反应热蒸发水、尾气增湿降温蒸发水、副产物外排带水。消耗的水主要以定量的方式进行补充。脱硫系统每小时工艺水消耗量1~2t/h。工艺水水源由建设方提供， 管道恒压供应。工艺水输送到各用水点，包括尾气降温增湿水、和除雾器冲洗用水。工艺水的补充以定量方式补充。由流量计对补水电动调节阀进行控制，以确保稀硫酸浓度在工艺设计范围之内。
    4. 稀硫酸排出系统：硫酸生产是采用浓硫酸吸收烟气中SO2 气体，实质是SO3。+H2O一H 2SO4 。随着反应的进行硫酸的浓度不断提高，需补充水分将其稀释到佳吸收酸浓。硫酸生产需要补充加水为过氧化氢尾气脱硫工艺产生的副产稀硫酸提供了出路，但是硫酸生产的干燥和吸收有一个很重要的水平衡问题，即进入干燥吸收工序的水分过多，超出理论水量将使生产无法正常进行。要实现副产稀硫酸全部回收，首要问题是保证硫酸生产水平衡、尾气吸收水平衡。采用市售(H 20 2)=27．5％ 的(俗称双氧水)作为吸收剂时，理论上可获得稀硫酸的W(H2SO4 )高可达到55％ ，即本工艺技术副产的稀硫酸W(H2 SO4 )可在0～55％ 内调节。为保证硫酸生产的水平衡，允许返回稀硫酸w(H2SO4 )应控制不低于2．90％ ，否则产生稀酸量过多，返回到硫酸系统后会破坏干燥和吸收循环系统的水平衡，严重时会恶化硫酸生产，甚至导致停产，并且稀酸量过大同时也会造成吸收剂的损失。另外还需考虑吸收过程中循环吸收液的水平衡问题，以及吸收液中水蒸气蒸发所致的水分消减的补充问题。在生产控制上，采取连续添加计量的吸收剂、连续补水、连续排稀酸等稳定操作的控制技术，保持副产稀硫酸的w(H2 SO4 )稳定在20％ ~30％。在稀硫酸外排管线上安装流量计和电动调节阀，对稀硫酸外排流量进行定量调节。
    5 事故池系统
    在脱硫界区内建设一座事故浆液池，用于收集脱硫塔检修时外排的全部脱硫液，检修结束后，用泵将脱硫液返送到塔内使用。平时可收集泄漏溶液和冲洗水。事故池按照脱硫塔循环槽容积设计，尺寸为3.5×3.5×3m。事故池设一台事故泵，规格为流量Q＝30m3/h，扬程H＝20m。
    6、电气系统：本系统设备均为低压设备，无高压设备。电气系统包括：供电系统、电气控制与保护、防雷接地系统、电缆和电缆构筑物、电气设备布置。脱硫系统总装机容量64.8kW，备用容量4.4kW，运行功率42.38kW。
    7、仪表控制系统：1. DCS系统，整个脱硫控制系统采用DCS控制，运行人员在控制室内通过LCD操作员站LCD、键盘和鼠标进行监视和操作，实现脱硫系统启/停、正常运行的监视和运行异常工况的处理。DCS系统至少具有数据采集（DAS）功能，模拟量控制（MCS）功能和程序控制（SCS）功能。本次脱硫DCS系统利用硫酸主装置的DCS系统冗余量，对I/O输入参数，进行计算、分析和运行调节。2.仪表①就地远传仪表
就地/远传仪表包括压力表、液位计等。浆液管道采用隔膜压力表，清水管道采用普通压力表。循环槽、双氧水储罐、双氧水稀释槽液位计采用可远传的磁翻板液位计。②分析仪表塔顶直排烟囱设置SO2自动分析仪，并送入DCS系统，用以测量塔外排SO2浓度值，并用该值调节控制双氧水的加入量，作为系统运行优化的主要依据。3.主要控制工艺参数：脱硫系统主要控制工艺参数有双氧水流量、稀硫酸外排量、脱硫塔补水量、循环槽液位、双氧水储罐、双氧水稀释槽液位。
    8、脱硫系统技术经济分析
                          脱硫系统运行成本表（年运行时间8000小时计）
    序号 项目名称   单价     小时消耗量   小时费用（元） 年运行费用（万元） 备注
      1    双氧水 800元/吨     0.139吨         111               89.02             27.5%
      2       电   0.6元/kwh   42.38度        25.43              20.34
      3       水   2.0元/吨        2.0              4                  3.2
      4    人工费     0            无需增员
      5 直接运行费用合计： 112.56
      6    30%稀硫酸产量   -0.14吨 负数表示产出
      7     SO2减排              -1200元/吨     0.09           108     -86.4 负数表示节省费用

    从上表可以看出脱硫系统年运行直接成本为112.59万元。因SO2减排而节省的排污费为86.4万元，可以抵消部分直接运行费用，如考虑出售稀硫酸的收益，则基本能抵消直接运行费用。同时创造了良好的社会环境效益。
    9、技术特点
    1．流程简短，投资省：采用单塔设计，吸收反应和副产品的回收均在个塔内，配套设备少而精，流程简短，控制简便，可操作性强，无需额外增加操作人员，有效节约投资成本、运行成本和占地空间。
    2．脱硫效率高：脱硫装置方便，过氧化氢尾气脱硫活性强、反应速率快，二氧化硫的排放限值P(SO )<20mg／m。，远低于国家标准gb><860 mg／m。[2013年10月1日后执行p(so=""><400 mg／m="">
    3．控制：根据吸收前后二氧化硫浓度，采用计量控制系统的控制过氧化氢吸收剂的加入量，在保证脱硫效果的同时，降低了运行成本。
    4．不堵塔、阻力小：脱硫副产品为稀硫酸，不存在结晶堵塔等问题，吸收塔为大开孔率填料塔或空塔，系统阻力小(不超过1000 Pa)，节省主鼓风机动力消耗。
    5．副产品稀酸可全部回收：系统产生的稀硫酸直接返回至硫酸系统干吸工序用于调节干燥及吸收酸浓，副产品不需二次加工，回收成本大大降低。
    6．无二次污染物产生：整个生产过程中不产生新的三废产物，无二次污染，属典型的清洁生产工艺技术。
    7．缺点：该工艺的缺点为过氧化氢具有很强的氧化性，长途运输具有一定危险性，因此此工艺适用于周边有过氧化氢产地的地方。

 
 

 

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