[发明专利]烟气脱硫

说明书

技术领域

本发明涉及烟气脱硫的方法和装置，其中通过与六水铝酸三钙(TCA6)反应在湿式净化装置中除去包含在烟气中的氧化硫(SO_x，通常为SO₂或SO₃)。

背景技术

铝是世界上使用第二多的金属，年度全球氧化铝需求产量＞70MT，目前澳大利亚占＞20MT/年。通过拜耳法提取氧化铝能量消耗量大，需要电力和蒸汽，使得大多数氧化铝精炼厂自生能源。因此，氧化铝工业是温室气体的主要排放源，且在燃料为煤或重质燃料油的情况下氧化铝工业是SO_x的主要排放源。可在燃烧前后或燃烧期间采取SO_x排放控制措施。燃烧后进行的SO_x排放控制措施的一个实例称为“烟气脱硫”(FGD)。采用现有技术方法，通过经济上可行的和现成的碱性介质来促进FGD，其中石灰或石灰石浆液在现有的系统中占主导地位。

根据全球对铝的持续需求以及更严格的环境保护法规，制铝产业越来越重视环境管理以及管理其废弃物及排放物的可持续方案的研发。采用来自氧化铝精炼厂的高度碱性赤泥废物流进行排放控制是一种已对SO₂和CO₂成功执行的可行方案。然而，采用赤泥不能充分除去SO₂，由于大量非反应性物质不必要地通过系统进行循环，实施成本高。这种方法还导致亚硫酸盐和硫酸根阴离子不希望地循环返回至精炼厂的液流。

采用石灰和镁作净化成分除去发电站烟气中的二氧化硫的湿式净化方法是众所周知的。例如，欧洲专利公开号0162536，欧洲专利公开号0697234以及美国专利5,648,048描述了采用石灰石、生石灰或熟石灰进行湿式烟气脱硫的设备，产生的副产物为石膏。美国专利3,914,378；3,919,393；3,919,394；4,487,784；4,976,936；4,996,032；5,047,221以及5,645,807描述了多种方法，其中含水镁强化石灰洗涤浆液在湿式净化装置中与含有二氧化硫的气体接触，形成亚硫酸钙，其被抛弃成或被氧化成且被转化成石膏。可替换地，镁净化成分的水溶液可用于相同目的，利用石灰或镁强化石灰再生废溶液如美国专利5,039,499和5,084,255所述。尽管这些方法在技术上是可行的且一些方法已发现具有商业应用，但仍要不断探寻对净化效率、原材料使用、资金成本及废吸收介质去向的改进。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种湿式净化装置(wet scrubbing unit)中含氧化硫(SO_x)气体脱硫方法，该方法包括以下步骤：

使所述气体与水性六水铝酸三钙(TCA6)洗涤浆液接触，通过与TCA6反应从气体中除去SO_x，形成包括含有硫和氧的钙化合物以及含有氧和氢的铝化合物的废洗涤液(spent scrubbing solution)。

在一种形式中，含有硫和氧的钙化合物是可溶性亚硫酸钙且该方法进一步包括以下步骤：以足以促进可溶性亚硫酸钙氧化成固体硫酸钙的量将氧源添加至废洗涤液中。足以促进可溶性亚硫酸钙氧化成固体硫酸钙的量为每两摩尔从气体中待除去的二氧化硫，至少一摩尔氧。在一种形式中，含有氧和氢的铝化合物为氢氧化铝，其在废洗涤液中以固体形式存在。

该方法进一步包括以下步骤：从废洗涤液中除去固体硫酸钙和固体氢氧化铝。

有利地，水性TCA6洗涤浆液中存在的TCA6为来自氧化铝精炼厂的助滤剂(filter aid)或废助滤剂(spent filter aid)。可替换地或附加地，水性TCA6洗涤浆液中存在的TCA6与碳酸钙存在于苛化器底流淤泥(causticizer underflow sludge)中。

在一种形式中，湿式净化装置包括吸收塔和除尘装置，在除尘装置中通过使气体与废洗涤液的物流接触来对要净化的气体进行部分脱硫和冷却。

在一种形式中，使气体与水性TCA6洗涤浆液接触的步骤包括将TCA6浆液喷入吸收塔以便实现水性TCA6浆液在吸收塔的截面的均匀分布。

在一种形式中，将废洗涤液收集在接近吸收塔的最下部设置的循环罐中用于循环。最优地，继续循环水性TCA6洗涤浆液的步骤直至TCA6洗涤浆液的pH降低至低于pH5.5或5.0。可替换地或附加地，可继续循环水性TCA6洗涤浆液的步骤直至从湿式净化装置排放至大气的脱硫气体流的减排水平超过预定的最大排放限。