有机胺脱硫方案设计技术部分.doc

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取-解吸技术以及SDM自主开发的原烟气小于170-180℃低温不可运用余热运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有机胺吸取-解吸专利技术：
有机胺对SO2的选择吸取能力要远强于其它种类吸取液，一方面使得有机胺的循环量规定较低，大大减少了系统运营能耗，另一方面保证了解吸SO2的高纯度。
l 有机胺对强酸根离子的盐化反映：
R1R2N-R3-NR4R5+HX→R1R2NH+-R3-NR4R5+X-
式中的R1R2N-R3-NR4R5代表有机胺，X表达强酸根离子，如：CL-、NO3-及SO42-等，X-可提高有机胺的抗氧化能力及减少再生能耗。
R1R2NH+-R3-NR4R5+SO2+H2O→R1R2NH+-R3-NH+R4R5+HSO3
该反映式表达有机胺对SO2的吸取过程。
l 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。
l 有机胺液除盐以及过滤：
有机胺在吸取过程中吸取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减少对SO2吸取的能力。多余的热稳定盐都必须被除掉。
除盐：采用离子互换装置将吸取过程中产生的部分“热稳定性盐”排出系统。反映如下：
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原烟气不可运用低温余热运用专利技术：
为减少运营成本，SDM专门开发了原烟气温度为170-175℃热量运用技术。原烟气温度为170-175℃热量一般达不到运用规定。由于采用有机胺吸取-解吸技术，使得小于175℃的烟气热量可以运用于有机胺解吸过程，并由此大大减少了解吸过程运营成本。
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进入吸取塔，用转化98%浓硫酸吸取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。
总反映方程式：
2SO2 + 2H2O + O2→2H2SO4
1.3重要技术特点
1.3.1技术先进性
l 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20 mg/Nm3。
l 适应范围宽：在烟气二氧化硫含量从200～343000mg/Nm3的范围内运营成本稳定，对各类烟气无限制。
l 能耗低：解吸过程需求热量运用原烟气170-180℃的低品位废热，大大减少运营成本。
l 电耗低：有机胺脱硫循环量低，电耗低。
l 费用适当：采用适宜的耐腐蚀材料，减少投资费用。
l 系统运营可靠：工艺流程简捷，自动化限度高。
l 运营简便：开、停车方便，调试和维修费用低。
1.3.2环保性
l 二次污染少：废水2t/h，废渣：20kg/h。
l 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%。
l 不产生CO2温室气体。
1.3.3符合废物运用、循环经济理念
l 达成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
l 节约硫酸原料—硫磺。
1.3.4经济可行性
l 节约运力：胺液一次性运入150吨，硫酸产品及时外发，无需常规的大量运送；
l 减少占地面积：不像钙法脱硫，无需规划石灰石仓库以及解决等用地。
l 投资适当，公司可以承担，。
l 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：
l 烟气量：162.4×104Nm3/h；
l 烟气温度：180℃；
l 烟气含硫：平均600mg/Nm3；
l 粉尘：50 mg/Nm3；
l 原烟气余压：2023Pa；
注：括号内为技术交流提供参数。
l 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：
l 重要生产设施
吸附、解吸、胺液除盐以及过滤、制酸系统；
l 辅助生产设施：控制室、化验室。
l 公用工程设施：总图运送、界区内供排水管网及循环水装置、污水解决、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解吸需求热量运用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，满足吸取温度指标；
2.2.5采用玻璃钢以及碳钢/316L复合板耐腐性材料，保证设备寿命以及减少投资费用；
2.2.6 两台烧结机烟气脱硫装置主体分别配置2套吸取、2套解吸、1套胺液除盐以及过滤、1套制酸；同时配置1套循环水和废水解决装置；
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，规定对现有烟囱装置增长防腐层；
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重要设计指标、设计规模：
2.3.1设计指标：
l 原烟气指标：
流量：162.4×104×2 Nm3/h；
SO2：600 mg/Nm3；
粉尘：50 mg/Nm3；
温度：180℃；
水分：8%；
l 烟气排放指标：
流量：188×104×2 Nm3/h；
SO2：小于50 mg/Nm3；
粉尘：小于50 mg/Nm3；
排放温度：55℃；
水分：饱和；
l 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：
l 吸取：2套，解决烟气量：162.4×104×2 Nm3/h；
l 解吸：2套，胺液解决量：300t/h（每套吸取：150 t/h）；
l 除盐以及过滤：1套，除盐能力：25kg/h，过滤能力：50 kg/h；
l 制酸：1套，设计年产：2.5×104t/a；
l 循环水：1套，2400m3/h；
l 废水解决：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：吸取、解吸、胺液除盐及过滤和制酸。
2.4.1吸取子系统
从烧结主抽风机来的170-175℃高温烟道气（2023Pa），经主挡板门、进入烟气再沸器，然后再进入吸取塔，塔顶净烟气返回原烟囱排放。
烟气从吸取塔下部进入，由下向上流动，来自解吸的贫胺液从吸取塔上部进入，由上向下与烟气逆向接触，吸取塔内装有高效填料，以保证气、液充足接触。烟气中的SO2被贫胺液吸取，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
来自吸取的富胺液进入解吸，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，通过离子互换树脂将热稳定性盐去除，除盐后的贫胺液送吸取。
（2）过滤：来自吸取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气体后再进入吸取塔，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，概算重要内容涉及工艺部分、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规定。
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，所有由公司自筹。
4.3经济效益计算
4.3.1运营费用
按照烧结机机头烟气中SO2排放浓度≤50mg/Nm3, 脱硫系统年运营费用(330天)计算。烟气量：162.4×2×104 Nm3/h
序号
项目
年耗量
计算单价
年运营费用(万元)
备注

1
辅助材料

药剂
340 t/a
600元/t
20.4

有机胺液
7.5 t/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
在钢铁公司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可导致社会经济损失约2万元，以本装置年回收二氧化硫1.4万吨计，每年可认为社会挽回经济损失2.8亿元。
（2）经济效益
l 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