有机胺脱硫方案设计技术部分

1首钢京唐钢铁联合有限责任公司烧结机烟气脱硫方案设计技术部分2一、工艺技术原理以及特点1.1工艺技术选择：工艺拟采用有机胺吸收-解吸技术以及SDM自主开发的原烟气小于170-180℃低温不可利用余热利用专利技术和国内成熟的一转一吸制酸技术，以脱除和回收烧结机烟气中的SO2，并生产98%的工业浓硫酸。1.2工艺技术原理：1.2.1有机胺吸收-解吸专利技术：有机胺对SO2的选择吸收能力要远强于其它种类吸收液，一方面使得有机胺的循环量要求较低，大大降低了系统运行能耗，另一方面保证了解吸SO2的高纯度。有机胺对强酸根离子的盐化反应：R1R2N-R3-NR4R5+HX→R1R2NH+-R3-NR4R5+X-式中的R1R2N-R3-NR4R5代表有机胺，X表示强酸根离子，如：CL-、NO3-及SO42-等，X-可提高有机胺的抗氧化能力及降低再生能耗。R1R2NH+-R3-NR4R5+SO2+H2O→R1R2NH+-R3-NH+R4R5+HSO3该反应式表达有机胺对SO2的吸收过程。有机胺解吸过程：R1R2NH+-R3-NH+R4R5+HSO3→R1R2NH+-R3-NR4R5+SO2+H2O有机胺解吸过程是通过加热方式实现的。有机胺液除盐以及过滤：有机胺在吸收过程中吸收了烟气中的强酸根离子（形成热稳定性盐）以及粉尘，为保证胺液质量，必须将胺液中多余的热稳定盐3以及粉尘去除。有机胺中热稳定盐累积过多会降低对SO2吸收的能力。多余的热稳定盐都必须被除掉。除盐：采用离子交换装置将吸收过程中产生的部分“热稳定性盐”排出系统。反应如下：R1R2NH+-R3-NR4R5+X-→R1R2N-R3-NR4R5+HX过滤：采用先进的膜过滤技术将亚微米级（0.01～1um）超细粉尘去除。1.2.3原烟气不可利用低温余热利用专利技术：为降低运行成本，SDM专门开发了原烟气温度为170-175℃热量利用技术。原烟气温度为170-175℃热量一般达不到利用要求。由于采用有机胺吸收-解吸技术，使得小于175℃的烟气热量可以利用于有机胺解吸过程，并由此大大降低了解吸过程运行成本。1.2.3一转一吸制酸技术：空气和SO2气体一并进入干燥塔，用95%浓硫酸进行干燥，经干燥后水份后由鼓风机送往转化工段；来自转化工段的SO3进入吸收塔，用转化98%浓硫酸吸收SO3，生成浓硫酸。SO2在催化剂作用下转化为SO3，催化剂选择国产触媒。总反应方程式：2SO2+2H2O+O2→2H2SO41.3主要技术特点1.3.1技术先进性脱硫效率高：脱硫效率保证烟气排放指标合格，最低可达小于20mg/Nm3。4适应范围宽：在烟气二氧化硫含量从200～343000mg/Nm3的范围内运行成本稳定，对各类烟气无限制。能耗低：解吸过程需求热量利用原烟气170-180℃的低品位废热，大大降低运行成本。电耗低：有机胺脱硫循环量低，电耗低。费用适当：采用适宜的耐腐蚀材料，降低投资费用。系统运行可靠：工艺流程简捷，自动化程度高。运行简便：开、停车方便，调试和维修费用低。1.3.2环保性二次污染少：废水2t/h，废渣：20kg/h。有机胺可再生，循环使用，损耗低，溶液无毒、无害、不燃、不爆，年消耗量≤6%。不产生CO2温室气体。1.3.3符合废物利用、循环经济理念达到了污染物转变为市场需要的产品，烟气中脱除的SO2最终转变为98%的浓硫酸节约硫酸原料—硫磺。1.3.4经济可行性节约运力：胺液一次性运入150吨，硫酸产品及时外发，无需常规的大量运输；减少占地面积：不像钙法脱硫，无需规划石灰石仓库以及处理等用地。投资适当，企业可以承担，。与传统方法相比，综合经济指标具有明显优势。5二、总体工艺方案以及工艺流程2.1设计基础条件以及设计范围：2.1.1设计基础条件：根据SDM与首钢京唐钢铁联合有限责任公司的技术交流，首钢京唐钢铁联合有限责任公司烧结工程，一期工程共建设两台500m2烧结机。单台烧结机机烟气参数为：烟气量：162.4×104Nm3/h；烟气温度：180℃；烟气含硫：平均600mg/Nm3；粉尘：50mg/Nm3；原烟气余压：2000Pa；注：括号内为技术交流提供参数。其他成分参照莱钢烧结机烟气成分；烟气含水：按8%考虑；2.1.2设计范围：主要生产设施吸附、解吸、胺液除盐以及过滤、制酸系统；辅助生产设施：控制室、化验室。公用工程设施：总图运输、界区内供排水管网及循环水装置、污水处理、界区内变配电室、界区内供电及照明、自动化控制及通讯系统。2.2总体工艺方案：2.2.1采用全气脱硫；2.2.2采用有机胺脱硫-解吸、一转一吸制酸技术；2.2.3解吸需求热量利用170—130℃烟气热量加热；2.2.4采用卧式喷雾冷却器将130℃烟气降温至饱和温度，6满足吸收温度指标；2.2.5采用玻璃钢以及碳钢/316L复合板耐腐性材料，保证设备寿命以及降低投资费用；2.2.6两台烧结机烟气脱硫装置主体分别配置2套吸收、2套解吸、1套胺液除盐以及过滤、1套制酸；同时配置1套循环水和废水处理装置；2.2.7脱硫净化后烟气排放：脱硫净化后烟气返回原有烟囱排放，要求对现有烟囱装置增加防腐层；2.2.8自动化水平：实现PLC计算机操作；2.2.9开工率：330d/a；2.2.10废水去向：2t/h，烧结厂一混配料；2.2.11废渣去向：20kg/h，配烧结矿；2.3主要设计指标、设计规模：2.3.1设计指标：原烟气指标：流量：162.4×104×2Nm3/h；SO2：600mg/Nm3；粉尘：50mg/Nm3；温度：180℃；水分：8%；烟气排放指标：流量：188×104×2Nm3/h；SO2：小于50mg/Nm3；粉尘：小于50mg/Nm3；排放温度：55℃；7水分：饱和；硫酸产品指标：硫酸（H2SO4）含量，98.0%灰分，≤0.02%铁（Fe）含量，≤0.005%砷（As）含量，≤0.0001%透明度，≥80mm色度，≤1.0ml2.3.2设计规模：吸收：2套，处理烟气量：162.4×104×2Nm3/h；解吸：2套，胺液处理量：300t/h（每套吸收：150t/h）；除盐以及过滤：1套，除盐能力：25kg/h，过滤能力：50kg/h；制酸：1套，设计年产：2.5×104t/a；循环水：1套，2400m3/h；废水处理：1套，2m3/h；2.4工艺流程简述：烟气脱硫系统分为4个子系统：吸收、解吸、胺液除盐及过滤和制酸。2.4.1吸收子系统从烧结主抽风机来的170-175℃高温烟道气（2000Pa），经主挡板门、进入烟气再沸器，然后再进入吸收塔，塔顶净烟气返回原烟囱排放。烟气从吸收塔下部进入，由下向上流动，来自解吸的贫胺液从吸收塔上部进入，由上向下与烟气逆向接触，吸收塔内装有高效填料，以保证气、液充分接触。烟气中的SO2被贫胺液吸收，成为富胺液。富胺液由富胺泵送胺液除盐过滤子系统的过滤单元。82.4.2胺液解吸子系统来自吸收的富胺液进入解吸，解吸出的二氧化硫气体去制酸。解吸塔塔底贫胺液去除盐过滤子系统的除盐单元。2.4.3胺液除盐以及过滤子系统（1）除盐：来自解吸的贫胺液进入除盐单元，通过离子交换树脂将热稳定性盐去除，除盐后的贫胺液送吸收。（2）过滤：来自吸收的富胺液送入到微孔精密过滤机内，由过滤机内的微孔过滤管进行固液分离，过滤后的胺滤清液通过胺滤清液泵送给解吸塔，胺浓浆通过辅助洗涤压干过滤机洗涤并压干后，将固体烟尘排出系统外,同时回收滤渣中夹带的胺液。2.4.4制酸子系统来自解吸的SO2气体进入干燥塔、再经SO2鼓风机增压后进转化器转变为SO3气体后再进入吸收塔，生成98%浓硫酸。98%成品酸进入酸库硫酸储槽，用泵送至高位计量槽，然后放至汽车槽车运出厂外。9三、投资估算3.1编制说明本概算是首钢京唐钢铁联合有限责任公司500×2m2烧结机烟气脱硫工程项目概算，概算主要内容包括工艺部分、给排水部分、电气部分、仪表部分、土建部分。3.2建设投资第1套：建设投资万元；第2套：建设投资万元；10四、经济效益计算4.1概述首钢京唐钢铁联合有限责任公司500×2m2烧结机烟气脱硫工程项目采用有机胺法烟气脱硫并副产98%浓硫酸技术，以满足烧结烟气排放的质量要求。4.2资金需求量本项目估算总投资为万元，为固定资产投资，全部由企业自筹。4.3经济效益计算4.3.1运行费用按照烧结机机头烟气中SO2排放浓度≤50mg/Nm3,脱硫系统年运行费用(330天)计算。烟气量：162.4×2×104Nm3/h序号项目年耗量计算单价年运行费用(万元)备注1辅助材料药剂340t/a600元/t20.4有机胺液7.5t/a75000元/t562动力耗电22176k-kwh0.55元/kwh1219.7软水43200t23元/t100新水消耗74t/h4.7元/t2753人工40人5万元/人.年200总计1871.1114.3.2效益计算（1）环境效益在钢铁企业建设脱硫装置其社会效益是十分明显的，据资料介绍，在我国每排放1吨SO2可造成社会经济损失约2万元，以本装置年回收二氧化硫1.4万吨计，每年可以为社会挽回经济损失2.8亿元。（2）经济效益收效：根据国家政策，按每年征收二氧化硫排污费的每一污染当量征收标准为1.26元/kg计算，SO2每年减排量为：14148.3吨（两套），则每年可少交二氧化硫排污费排污费：1783万元/年。硫酸：1.87万t/a，价格：900元/t：收入：1683万元/年小计：3466万元/年