活性焦

活性焦脱硫技术的应用

陆伟

(贵州宏福实业开发有限总公司瓮福磷肥厂,贵州福泉550501)

2007年1月

第22卷第1期

磷肥与复肥

Phosphate&Compound Fertilizer

1活性焦脱硫机理

燃煤烟气(温度100～180℃,有氧和水蒸气存在)中的SO2在活性焦作用下,与烟气中水、氧气发生化学反应,生成硫酸。反应如下:

硫酸存在于活性焦的微孔中,吸附二氧化硫的活性焦被加热到400～500℃,蓄积在活性焦中的硫酸或硫酸盐分解脱附,产生的主要分解物是SO2、N2、CO2、H2O,其物理形态为富二氧化硫的气体,在合适的工艺条件下,SO2体积分率可达到20%以上。

2H2SO4+C 2SO2+CO2+2H2O

活性焦在不断地脱硫与再生循环中,受到物理和化学的再生作用,恢复活性后重复使用

2、活性焦脱硫工艺

燃煤锅炉产生的100～180℃烟气,经过电除尘后进入活性吸附床吸附,达到脱硫除尘效果;吸附过的活性焦,进入解吸塔,通过加热再生,被吸附的SO2解吸为高浓度的SO2气体;再生后的活性焦通过筛选,活性焦粉末及吸附的灰尘被分离去除;再生所产生的高浓度的SO2气体经脱硫风机送入硫酸装置生产硫酸。再生、筛选后的活性焦进入新的循环净化流程。工艺流程见图1。

3、存在问题及解决措施

1)活性焦在化学再生和物理循环过程中气化变脆、破碎及磨损而粉化。化学再生过程活性焦消耗与理论值相符,物理循环过程导致活性焦损耗偏高,占总消耗60%左右。通过对下料挡板、下料溜管及皮带输送机增加变频等的改造,活性焦物理循环消耗下降了15%,总消耗降低26.94 kg/tso2。

2)吸附塔中SO2浓度升高,反应剧烈,加之固体活性焦移动不均匀,床层局部温度会上升,温度达到200℃,活性焦氧化加剧,甚至烧毁活性焦。在吸附塔床层增设增湿工艺水,问题得以解决。

3)该装置系统能量损失较大,必须保证蒸汽用量,原设计供汽DN100 mm管道偏小,将供汽管道改为DN150 mm后满足生产要求,排汽管线由原设计DN150 mm单管改为双管。

4)解吸塔中,过热蒸汽为主要能源,蒸汽压力低于3.0 MPa、蒸汽温度低于430℃时,会直接影响装置脱硫效率。5)投用初期,吸附塔格栅及变形、吸附塔内衬脱落等,影响活性焦移动,脱硫效率为74.79%～84.32%。通过对吸附塔内件、结构改进,脱硫效率达到设计要求。

活性焦烟气脱硫技术的发展与应用

翟尚鹏辛昌霞刘静傅月梅

（上海克硫环保科技股份有限公司，上海201203）

活性焦干法烟气脱硫技术[1-3]是一种利用活性焦的吸附、催化性能脱除烟气中的硫氧化物(SOx)的干法脱硫技术。该法具有脱硫效果高、无二次污染，可同时脱除多种污染物（烟尘粒子、氮氧化物、汞等重金属、二垩英等）和可回收硫资源等优点而广受关注[4]。

工业应用的活性焦烟气脱硫脱硝工艺主要有固定床水洗再生工艺和移动床加热再生工艺。固定床[5]水洗再生工艺具有耗水量大、酸浓度低、排烟易产生“白烟”现象等缺点，只适用于小规模、低浓度SO2烟气处理；移动床加热再生工艺[6,7]有效避免了固定床的缺点，并具有设备简单、占地少、运行稳定可靠、床层阻力稳定、床层利用率高等优点，加热再生产生的富SO2气体可生产硫磺、工业硫酸和液体二氧化硫

等产品，副产品转化途径广。移动床加热再生工艺工业应用情况良好。

1、工艺技术原理

活性焦烟气脱硫是一种可资源化的干法烟气净化技术[8,9]。该技术利用具有独特吸附性能的活性焦对烟气中的SO2进行选择性吸附，吸附态的SO2在烟气中氧气和水蒸气存在的条件下被氧化为H2SO4并被储存

在活性焦孔隙内；同时活性焦吸附层相当于高效颗粒层过滤器，在惯性碰撞和拦截效应作用下，烟气中的大部分粉尘颗粒在床层内部不同部位被捕集，完成烟气脱硫除尘净化。

吸附SO2后的活性焦，在加热情况下，其所吸附的H2SO4与C（活性焦）反应被还原为SO2，同时活性焦恢复吸附性能，循环使用；活性焦的加热再生反应相当于对活性焦进行再次活化。吸附和催化活性不但不会降低，还会有一定程度的提高。吸附再生过程中主要反应如下。

吸附反应：SO2＋1/2O2＋H2O＝H2SO4

解吸反应：2H2SO4＋C＝2SO2+CO2+2H2O

2、工艺技术流程

可资源化活性焦烟气脱硫系统主要由活性焦吸附脱硫装置、活性焦解吸再生装置、活性焦循环输送系统和副产品加工系统等组成。

烟气通过活性焦吸附脱硫装置被净化，吸附饱和的活性焦靠重力流至解吸再生装置，通过加热使活性焦再生，释放出的高浓度SO2混合气体采用现有成熟的工艺技术可用于生产商品浓硫酸、液态SO2、结晶硫磺、硫酸铵等含硫化工产品，既可实现硫资源的有效回收利用，缓解我国大量进口硫磺的现状，又能产生良好的经济效益，降低乃至全部抵消脱硫装置的运行费用；再生后的活性焦经筛选后由活性焦输送系统送入活性焦吸附脱硫装置循环使用，筛下的少量小颗粒活性焦可作为锅炉等的燃料。该技术的工艺流程如图1所示，活性焦在脱除工业烟气二氧化硫的同时可以脱除烟气中的氮氧化物。

3、活性焦脱硫技术的优势

活性焦脱硫技术的优势在于以下几点。

（1）减排：脱硫效率＞95%，同时具有良好除尘效果，无废水、废渣、废气等产生，不产生二次污染。

（2）节水：脱硫过程基本不耗水。

（3）资源回收：该技术在减排的同时可回收国内紧缺的硫资源，用于农药和化肥等生产，实现综合利用。

（4）脱硫过程烟气温度不降低，不需增加烟气再热系统，减轻设备腐蚀。

4、技术进展和应用现状

国外始于20世纪60年代开始开发该技术，并于20世纪70年代进行工业示范，20世纪80年代开始工业应用。目前该技术已应用于处理各种工业废气，如燃煤锅炉烟气、烧结机烟气和垃圾焚烧烟气，涉及

化工、电力、冶金等多个行业。

我国科研机构多年来进行该技术的研究，南京电力自动化设备总厂在组织中试成功的基础上，在国家“十五”863计划支持下，2005年在贵州宏福实业开发有限总公司自备电厂建成了处理烟气量达20×104Nm3/h工业示范装置（图2），脱硫效率达95.17%，回收SO2气体直接用于生产硫酸，进而用于生产磷肥，

实现硫的资源化回收利用。获得国家发明专利5项，其中“高性能烟气脱硫用柱状活性焦制备”方面获2项国家发明，活性焦脱硫

装置方面获国家发明专利3项，构成了我国拥有自主知识产权的创新技术。

上海克硫环保科技股份有限公司在进行工程应用推广的同时，继续承担“十一五”国家863计划课题，依托江西铜业集团贵溪冶炼厂铜冶炼废气的处理工程进行大规模活性焦烟气脱硫技术的开发和工程应用，

铜冶炼废气的处理工程装置如图3所示，主要性能参数如表1。

表1铜冶炼废气处理装置性能参数

由表1可知：该工程可有效的减少污染物排放量，改善周围大气环境，不仅治理了SO2废气，同时使该宝贵资源转化为硫酸得到充分的利用，具有明显的社会效益。

5、结语

综合考虑我国资源情况（煤资源较多，水、硫等资源缺乏）、环境问题与当前的经济发展水平还不高的实际情况，笔者认为活性焦干法烟气脱硫脱硝技术是一种具有占地面积小、排烟温度高、无二次污染、

可同时高效脱除SOx和NOx等多种大气污染物和可回收硫资源等优点的烟气深度净化技术，符合我国国情

和经济可持续发展的要求，应加快推广应用，解决我国大气污染的同时回收宝贵的硫资源。