超重力脱硫

1
1.2
12000
12400
500
600
80
150
99.3
98.9
对二氧化硫的脱除率均大于98%
立项依据
超重力脱硫的可行性—中试侧线实验研究
在国家“八五”攻关项目支持下，进行了超重力脱硫中试侧线 试验研究。实施地点：淄博硫酸厂(1997年)
尾气流量 （m3/h） 二氧化硫浓度 （mg/m3） 进口 7285 6970 出口 117.14 105.7 脱除率 (%) 98.39 98.48
硫资源的对外依存度达60%
国家急需
二氧化硫深度脱除和资源化利用技术
脱硫方法
脱硫技术的历史
脱硫技术
干法脱硫
氧化铜法、电子束 照射法、脉冲电晕 放电法、活性炭吸 附法等
半干法脱硫
循环流化床脱硫、 转炉钢渣脱硫和喷 雾干燥法等
湿法脱硫
石灰石石灰法、双 碱法(钠碱法)和海 水脱硫等
脱硫率较低，难以达到新排放标准的要求
实验条件：吸收温度为40◦C，超重力设备转速900rpm， 进口二氧化硫的含量为2850-12400mg/m3，具体的实验 结果如下:
进口气体流量 m3/h 1 1 进口SO2含量 mg/m3 2850 6920 体积比 500 500
出口SO2含 量 mg/m3
0 60
脱除率 % 近100 99.1
技术路线分析
二氧化硫资源化利用工艺路线
可实现二氧化硫资源化利用的工艺路线：
化 学 吸 收 吸 收 解 吸 吸 收 解 吸
优 选 工 业 实 施
进 行 工 艺 开 发 和 优 化
二 氧 化 硫 资 源 化 利 用 工 艺 路 线
氨
法
硫铵、亚硫酸 铵、亚硫酸氢 铵或二氧化硫
应用最广泛，易于实 施，易于推广
世界硫酸产量趋势
硫酸工业二氧化硫的排放
硫酸工业SO2排放占化工行业排放总量约9.0%，是化工行业中较大的SO2排放源
立项依据
二氧化硫排放及危害
酸 雨 毁 坏 森 林 树 木
酸 雨 毁 坏 雕 像
(44个） (17个） (14个） (158个）
(36个）
无酸雨(pH>5.6)
19%
23%
弱酸雨(pH＝4.5~5.6)
进口温度 （°C）
气体 40 40 41 40 41 41 40 41 41 41 液体 42 43 43 43 43 44 44 42 45 45
出口温度 （°C）
气体 42 43 42 43 42 43 42 43 44 43 液体 43 42 44 43 44 42 45 43 44 42
循环槽液体浓度g/L 总盐 162.4 147.3 118.3 120.6 133.4 155.2 125.3 111.6 118.3 112.1 碱度 9.9 11.9 7.2 13.0 8.9 5.22 11.2 7.5 7.2 9.0
2600
我国硫磺需大量进口
截至2005年底，我国硫铁矿矿石储 量9.32亿吨。按2007年硫酸产量， 我国的硫铁矿资源仅能维持硫酸生 产约30年 (全国矿产资源储量通报)
二氧化硫排放量(万吨)
2400 2200 2000 1800 1600
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
年份
超重力脱硫技术鉴定
6655
6000 3000 6000 6400
114.3
165.7 77.14 154.3
98.28
97.24 98.71 97.59
6455
6400
82.85
68.6
98.72
98.93
6350
6200
54.3
60
99.14
99.03
国际领先水平
对二氧化硫的脱除率均大于97%
立项依据
• 新标准：<400mg/m3 (旧标准<860mg/m3 )
• 欧洲国家标准更低，如德国： < 200mg/m3
2010-12-30颁布
• 新建企业：2011-3-1执行； • 现有企业：2013-10-1日执行
立项依据
我国存在硫资源短缺问题
我国二氧化硫被大量排放
我国二氧化硫排放总量多年居 高不下(2000-2500万吨/年)；
58%
强酸雨(pH<4.5)
每排放1吨二氧化硫，经济损失约为2万元，我国每年损失约4000-5000亿元
立项依据
二氧化硫减排 — 国家节能减排紧迫任务
国家 “十二五”减排目标 ： 2015年，二氧化硫的排放总量将比2010年减少10%；
力争2020年二氧化硫的排放总量控制在1200万吨;
硫酸工业二氧化硫排放标准
特点
• 传质效率低 • 设备庞大 • 压降高
特点
• 传质效率高 • 装置体积小 • 压降低
气体进口 液体出口
国际上称此旋转填充床技术为HiGee
问题
• 指标不易实现 • 空间受限 • 运行费用高
（high gravity, high “ g”)技术，译为超重力技术
思路：采用超重力法深度脱除二氧化硫
研究进程
√
柠檬酸法
二氧化硫
技术过程还需完善
可再生法
二氧化硫
工艺过程还需完善
基本反应
脱硫工艺的基本反应原理
SO2 ( NH 4 )2 SO3 H 2O 2NH 4HSO 3
氨法
以硫酸铵为目标产品时： NH4HSO3﹢NH3 = (NH4)2SO3 (NH4)2SO3﹢1/2O2 = (NH4)2SO4 亚硫酸铵/亚硫酸氢铵为目标产品时： NH4HSO3﹢NH3 = (NH4)2SO3 柠檬酸法 SO2(g)+H2OH2SO3(aq) H2SO3(aq)H++HSO3H++Ci3-=HCi2H++ HCi2-=H2CiH++ H2Ci-=H3Ci
超重力脱硫的可行性—初步工业试验研究
处理硫酸尾气量11.2亿立方米/年（尾气SO2浓度200mg/m3） 浙江巨化股份有限公司硫酸厂（20万吨、15万吨硫酸生产线各一条）工业实施效果源自超重力脱硫技术工业运行数据
运行考核数据如下：
日期 尾气流量 M3/h 102000 22/2 103000 97500 108000 101000 23/2 101000 100800 96600 24/2 102100 99100
气相二氧化硫浓度mg/m3 进口 4004 6006 6578 5148 5720 4438 2288 3861 1087 572 出口 194 74 194 89 117 215 77 315 129 164
吸收率 % 95.15 98.77 97.05 98.27 97.95 95.14 96.63 91.84 88.13 71.33
超重力法深度脱除硫酸行业尾气 二氧化硫新技术
北京化工大学
2014年2月
立项依据
硫酸工业发展的现状与发展态势
硫酸行业发展态势
中国硫酸的主要用途
硫酸工业是国民经济的基础产业， 被誉为“化学工业之母”。
万吨
中国硫酸产量趋势
产品的终端用途以及十几亿人口 的基本国情决定了我国必然是一个硫 酸生产大国，需求也会越来越多。
超重力脱硫项目研究进程
1994年实验室小试研究 1997年 中试研究 2011年 工业化开发
流体力学研究 传质性能研究 反应器的模拟
反应器结构优化 反应器放大 反应工艺优化 运转稳定性考察
大型反应器设计
反应器的设计
超重力脱硫技术具有高效、低压降等优势 满足新排放标准要求
立项依据
超重力脱硫的可行性—小试实验研究
Ci代表柠檬酸根
有机胺法 RlR2NH+-R3-NR4R5+SO2+H2O=RlR2NH+-R3-NH+R4R5+HSO3-
立项依据
应对新排放标准硫酸行业可实施的脱硫技术
塔器常规技术 超重力技术 超重力技术基本原理 利用旋转床旋转产生的离心力来模 拟超重力强化反应和传递过程
液体进口
超重力设备
气体出口
2011年9月通过了由中国石油和化学工业联合会主持的科 技成果鉴定，认为：“硫酸工业尾气二氧化硫超重力法 深度脱除与资源化利用产业化技术成果创新性突出，达 到了国际领先水平。
二氧化硫出口浓度平均在200mg/m3以下
应用效果
超重力脱硫装置工业运行情况
在效率方面，超重力设备的吸收率远高于泡沫塔+复喷复挡，处理后尾 气中的二氧化硫可降低到200 mg/m3以下。 在压降方面，超重力设备的压降约为600Pa，较复喷复挡的压降低约 600Pa。 在动力消耗方面，采用超重力设备后，两台超重力设备的功率消耗约为 50kW，因为设备阻力较原脱硫系统阻力下降，二氧化硫风机消耗功率 降低 45 kW，二者基本相当。 采用超重力设备后，浙江巨化股份有限公司硫酸厂每年较改造前减排二 氧化硫约450吨，按二氧化硫排污费630元/吨计算，可减少排污费约28 万元/年，增产亚硫酸铵/亚硫酸氢铵约1300吨，增加产值约71.5万元。 空间需求方面，超重力设备的体积与重量则远低于塔器设备，可以大 大减少尾气处理装置的空间需求。