有机胺脱硫方案设计技术部分.docx

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有机胺脱硫方案设计技术部分

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

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→2H2SO4

1.3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。

●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。

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，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℃；

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，≤1.0ml

2.3.2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。

2.4.2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。

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；

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/a

600元/t

20.4

有机胺液

7.5t/a

75000元/t

56

2

动力

耗电

22176k-kwh

0.55元/kwh

1219.7

软水

43200t

23元/t

100

新水消耗

74t/h

4.7元/t

275

3

人工

40人

5万元/人.年

200

总计

1871.1

4.3.2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