可再生湿法脱SO2工艺的原理是什么?有哪些典型的代表工艺及其优缺点有哪些?

可再生湿法脱SO2工艺的原理是采用可再生的吸收剂溶液对烟气进行洗涤，将烟气中的SO2吸收，生成不稳定性的盐类富吸收溶液，再进一步对盐类富吸收溶液进行加热再生，再生后的吸收剂循环使用。再生释放出的SO2一般作为炼油厂内硫黄回收装置的原料生产硫黄，也可压缩后直接制成液体SO2产品。该类工艺净化度高，脱硫效率可达到96%以上。

以美国Belco公司的Labsorb可再生湿气洗涤工艺和加拿大Cansolv公司的Cansolv可再生湿法脱硫工艺最具代表性。Labsorb可再生湿气洗涤工艺首套工业化装置于2003年投用，Cansolv可再生湿法脱硫工艺首套工业化装置于2002年投用。

Labsorb可再生湿法洗涤工艺是使用一种可再生的非有机药剂—磷酸钠溶液来吸收SO2，磷酸钠溶液在EDV洗涤器中循环，与烟气中SO2反应将其脱除，富含SO2的溶液送入Labsorb再生系统再生。

Labsorb可再生湿法洗涤工艺的主要反应过程是气态的SO2进入到液体里后被重亚硫酸钠捕获，Na2HPO4同时被转换成更酸性的Na2HPO4，这个反应是瞬时并可逆的，正反应在SO2吸收时发生，而逆反应在再生过程中发生。

在蒸发器里，缓冲液中Na2HPO4过饱和，有Na2HPO4的结晶物沉淀。如果烟气中有氧，吸收塔里就会有硫酸钠形成，然而系统的缓冲液阻止了这种不被期望的反应。

EDV部分和Labsorb再生系统由四部分组成，即预洗涤塔、吸收塔、蒸发系统和处理系统。预洗涤塔是使用低pH值的水循环来清除颗粒物和SO3；吸收塔的主要功能是吸收SO2 ；蒸发系统的作用是从吸收了SO2的再生缓冲液中释放SO2；处理系统主要是清除堆积的硫酸钠。

预洗涤塔把烟气降温到绝热饱和状态并且清除气态污染物和颗粒污染物。预洗涤塔只用水，因此，这是一个低pH值的操作避免了SO2的吸收。SO2的吸收专门放在吸收塔部分，用再生缓冲液吸收。

富含SO2的溶液再生之前，先与再生后的贫溶液换热并用蒸汽进一步加热后送人Labsorb双循环蒸发系统，通过两次加热、分离。冷凝后分离出水分和SO2，不含SO2的贫溶液返回洗涤系统，蒸发后的水分和SO2再进入汽提塔，汽提塔顶设置冷凝装置，气体有冷凝液冷却，冷却后SO2浓度达到90%送到硫黄回收装置，汽提塔底排出的贫溶液返回洗涤系统(见图3-26)，富吸收剂再生采用汽提塔蒸汽直接汽提方案。

再生流程可应用叠置床式洗涤塔、盘式洗涤塔或者喷淋塔等。叠置床式或盘式洗涤塔适用于粉尘含量低的烟气，而特殊的喷淋塔可有效处理颗粒物含量高的烟气或有可能带来大量颗粒物的烟气中的SO2。

各种催化裂化装置就是会产生高颗粒物含量的烟气装置，这更适合于采用湿法洗涤技术。吸收塔部分可分成几个层次进行逆流操作，每一个层次都有自己的液体循环系统。在一个吸收塔里有三个层次的配置，而预洗涤塔在其底部。

再生部分的蒸发器使用了标准的设计。在场地紧张的情况下，蒸发器可以放在远离洗涤塔的地方。对大型的再生器，如使用双效蒸发可降低电耗。

该工艺的优点是:烟气净化度高，溶剂为常规的化工原料(NaOH+H3PO4)，价格便宜，热稳定性和化学稳定性好，年消耗量仅为开工用量的2%。这种再生式洗涤技术的一个优势就是SO2的氧化率极低，硫酸钠可选择性清除。根据实验报告，SO2氧化率小于被吸收的SO2的0.5%，缓冲液盐的高密度使得氧化率很低。

在烟气中由于有O2的存在造成了高“盐析出”。然而，SO3的存在也能引起硫酸盐的堆积，产生的硫酸盐堆积尽管小也需要放出以避免过饱和及硫酸盐沉积。蒸发器沉积包括Na2HPO4和Na2SO4与Na2S2O5混合在一起的混合物。

再生器的硫酸盐形成量相对较小，如果可以接受排放一定量的蒸发器沉积物，则硫酸盐的堆积就可以避免。该工艺的系统压降仅为1.765kPa(180mmH2O)。

Labsorb可再生湿法洗涤工艺提供了一次洗涤的流程来处理大量的各种固付/液体排放物，缓冲液的再生极大地减少了操作费用。在这个再生SO2吸收流程中是水性磷酸钠溶液作为SO2吸收剂，再生由蒸发实现。

这种流程具有高吸收循环能力、高清洗率、完全的化学稳定性、有效抑制亚硫酸盐氧化能力、低化学消耗、可接受的能量消耗、很少的副产品沉积等优势。该系统可与标准设备组合。

回收的SO2可以稳定转换成液体SO2、硫酸或硫单质。特殊的电/蒸汽消耗(每清除一吨SO2需数吨蒸汽)随着循环SO2的吸收能力增加而减少。这个流程特别适合SO2含量高的烟气，如克劳斯尾气等。然而，即使对SO2含量低的烟气如烧化石燃料的锅炉产生的富含SO2-的焚烧气，这个技术也具有很大的优势。

该工艺的缺点是：流程较复杂，投资较高，操作较复杂；因SO2纯度仅为90%，不能直接生产SO2成品，只能采用硫黄回收或生产硫酸的工艺处理，成本较高。该工艺在意大利Eni集团的Sannazzaro炼油厂有过应用业绩。Sannazzaro炼油厂的FCCU的产能大约是5500t/d约合38000bbl/d )，该装置使用混合蜡油作进料。

Cansolv可再生湿法洗涤工艺由烟气预洗涤、溶剂吸收、溶剂再生、热稳定盐净化等系统组成。自催化裂化来的高温再生烟气在预洗涤器(文丘里)与急冷水直接逆向接触，再生烟气被急冷并饱和，其中的粉尘及微量元素被吸收。

急冷水经冷却后循环使用，部分急冷水用过滤器连续过滤，过程烟气急冷降温产生的含尘废水经注碱处理后排入污水处理场处。急冷后的烟气预再生系统来的贫胺液逆向接触，烟气中的SO2被胺液吸收，净化后的再生烟气预烟气换热后排人催化烟囱放空。

吸收了SO2的富溶剂经泵加压和贫富溶剂换热后人再生塔，塔底由重沸器供热，塔顶气体经冷却后进入分液罐，分离出的酸性气送至硫黄回收装置，分离出的酸性液经泵返塔作为回流。塔底贫液经贫富溶液换热器换热并进一步冷却后泵送至吸收塔循环使用。在贫液进吸收塔前分流少量的贫液送人热稳定盐净化设施脱除其中的热稳定盐。

该工艺的急冷与吸收化学反应在SO2吸收塔内分段进行，吸收塔为填料结构，系统压力降较大，因此对催化烟机操作工况影响也较大，其富吸收剂再生采用再生塔重沸器低压蒸汽供热方案。

该工艺优点是:烟气净化度高，溶剂热稳定性和化学稳定性好，年消耗量为开工用量的20%～30%。缺点是:能耗较高，1t溶剂循环量需要低压蒸汽200～300kg/h ；系统压降大，对于固体含量在200mg/m3，的烟气，系统压降为5.39kPa ( 550mmH2O )；投资较高。到目前为止，该工艺的工业应用业绩较少，应用于国外催化裂化烟气脱硫的工程案例仅有一套，装置位于美国特拉华州炼油厂。

可再生湿法脱SO2工艺如果设置填料段用于吸收SO2会给有外取热器、内取热器、高温取热器的催化裂化带来运行安全问题。对于有这些热工系统的催化裂化，一旦这些热工系统发生“爆管”，再生器内的催化剂会大量涌出，填料段可能会出现堵塞，从而造成再生器和锅炉憋压，引发生产事故。

另外，烟气中2～3 μm的催化剂细粉很难完全脱除，部分细粉会在溶剂再生系统内富集，富集的催化剂会对触及到的设备造成堵塞和严重的磨损，因此，采取该技术要充分考虑溶剂再生系统的设备磨损问题。

美国BELCO公司的Labsorb可再生湿气洗涤工艺和加拿大Cansolv公司的Cansolv可再生湿法脱硫工艺吸收SO2的原理都是用吸收剂消耗H+以促使SO2的吸收，然后在再生部分再释放H+。具体吸收原理见以下方程式(吸附剂用字母A表示):

SO2+ H2O ?HSO3-+H+

HSO3-?SO32-+H+

A+H+?AH+

其中，BELCO公司的Labsorb工艺采用的是(Na+)2 HPO42-磷基吸收剂：

HPO42-+H+?H2PO42-

Cansolv公司的Cansol，工艺来用的是 H+NRN(SO42-)1/2基吸收剂：

H+NRN+H+?H+NRNH+

相对来讲，胺基的吸收剂不易产生沉淀，磷基有时会产生沉淀。

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