[实用新型]一种基于传热传质技术的碱式硫酸铝再生系统

说明书

本实用新型属于化工生产技术领域。本实用新型公开了一种基于传热传质技术的碱式硫酸铝再生系统，由脱硫富液储液罐、进液泵、冷凝器、缩放管降膜蒸发器依次连接组成；冷凝器由冷凝器壳、冷凝器上筒、冷凝器下筒和冷凝管组成，冷凝器上筒连接于冷凝器壳上端，冷凝器下筒连接于冷凝器壳下端，冷凝管位于冷凝器壳中；缩放管降膜蒸发器由上筒体、壳体、下筒体和缩放降膜传热管组成，上筒体和壳体之间通过上管板连接在一起，下筒体和壳体通过下管板连接在一起；缩放降膜传热管设于壳体中。采用本实用新型中的系统二氧化硫解吸率可以提高6.7～16.3%，碱式硫酸铝脱硫富液在缩放管内降膜二氧化硫解吸率可高达94.2%以上。

技术领域

本实用新型涉及化工生产技术领域，尤其是涉及一种基于传热传质技术的碱式硫酸铝再生系统。

背景技术

湿法烟气脱硫技术已成为烟气脱硫技术的主要发展趋势，按照吸收二氧化硫后脱硫剂的处理方法不同，主要分为吸收剂非再生湿法烟气脱硫技术、吸收剂可再生湿法烟气脱硫技术。不可再生湿法烟气脱硫技术常见的有石灰石-石膏湿法脱硫技术、湿式氨法脱硫技术、海水脱硫技术等。然而，由于可再生湿法烟气脱硫技术脱硫剂脱除烟气中的二氧化硫后，经处理后脱硫剂可以继续循环使用。可见，与不可再生湿法烟气脱硫技术相比，可再生湿法烟气脱硫技术具有脱硫剂可循环使用、二氧化硫气体可回收综合利用、脱硫成本较低等优点，具有更为广泛的应用前景。目前可再生湿法烟气脱硫技术常见的有柠檬酸钠法、氧化镁回收法、亚硫酸钠循环法、有机胺法、碱式硫酸铝-解吸法等。研究人员对亚硫酸钠法、氧化镁法、柠檬酸钠法、有机胺法等进行了研究，相比较而言，碱式硫酸铝-解吸法具有制备原料廉价易得，溶液化学性能稳定，脱硫效率高，生成产物石膏具有商业价值，脱硫液可循环使用，工艺液气比小，回收的SO₂可再利用等众多优点，作为一种有前景的脱硫剂，已在烟气脱硫技术中进行了实际应用。

碱式硫酸铝水溶液是由粉末状的硫酸铝与石灰石发生中和反应，静置后过滤掉石膏沉淀物后得到的无色透明液体，如反应(1-1)所示；

Al₂(SO₄)₃(aq)+3xCaCO₃(s)+6xH₂O→(1-x)Al₂(SO₄)₃·xAl₂O₃(aq)+3xCaSO₄·2H₂O(s)+3xCO₂(g) (1-1)

碱式硫酸铝溶液中吸收SO₂的有效成分为Al₂O₃，用铝量(a)和碱度(x)表示。铝量为每升碱式硫酸铝溶液中含有总铝(以Al₂O₃计)的质量(g/L)，碱度为游离的Al₂O₃占溶液中总铝的比例。在反应(1-1)中，x表示溶液的碱度。碱式硫酸铝溶液吸收二氧化硫后，形成碱式硫酸铝脱硫富液，如反应(1-2)所示。由于反应(1-2)是可逆反应，通过加热的方式就可以使得碱式硫酸铝脱硫富液中解吸出二氧化硫。但由于Al₂(SO₃)₃在溶液中具有不稳定性，碱式硫酸铝脱硫富液在解吸二氧化硫的同时，SO₃^2-、Al³⁺会发生双水解反应，如反应(1-3～1-6)所示。此外极少量SO₃^2-会发生氧化反应，如反应(1-7)所示；