活性焦法脱硫技术及经济分析

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1、活性焦法脱硫技术及经济分析1、工艺技术介绍活性焦法烟气脱硫主要是通过烟气中的SO2等组分在活性焦上吸附和催化氧化反应实现的。烟气经过吸附脱硫塔的活性焦床层时，在110～150℃的适宜条件下，烟气中的SO2与氧气及水蒸气在活性焦上发生化学吸附，生成硫酸或水合硫酸，贮存在活焦的微孔内，这样SO2被除去。在脱硫的同时可对重金属离子、类金属离子、粉尘、二噁英和卤化氢等污染物有完全或一定协同脱除的作用。吸附饱和的活性焦在重力的作用下移出吸附塔，经过物料输送系统输送到脱附再生塔，经过预热段预热后，在加热段350～400℃的温度下解吸，活性焦得到再生，浓SO2脱附气被导出，活性焦

2、经过冷却段冷却后，输送到吸附反应塔上部完成一个循环。工艺原理：活性焦法烟气脱硫可分为吸附和再生两个过程。吸附过程：活性焦脱硫是发生在活性焦表面的吸附和催化氧化反应。当烟气中有氧和水蒸气存在时，SO2首先吸附在活性炭材料上，然后通过活性焦发达的比表面和丰富的孔结构进行扩散和传递至微孔，被烟气中的O2氧化为SO3，SO3再和水蒸气反应生成稀硫酸并贮存于活性焦微孔中，实现SO2的脱除。实际反应步骤应该分为两步，即物理吸附和化学吸附。SO*2(g)→SO2O*2(g)→2OH*2O(g)→H2O2SO***2+O2→2SO3SO***3+H2O→H2SO4前三步发生在催化剂

3、表面上，主要是物理吸附，然后通过吸附在表面的SO2与O2生反应，生成的SO3与H2O应生H2SO4，所以后面两步主要是化学吸附。化学吸附的总反应式如下：2SO2+2H2O+O2→2H2SO4再生过程：活性焦再生是将SO2吸收饱和的活性焦经加热后再生，可获得高SO2浓度的再生气，再生气通过制酸工序可制作商品硫酸等副产品。再生反应：2H2SO4+C=2SO2+CO2+2H2O活性焦法脱硫在应用过程中存在如下几个方面的问题：（1）活性焦磨损：化学再生和物理循环过程中活性焦会气化变脆；破碎及磨损而粉化，并因微孔堵塞丧失活性。因此，活性焦的补充量大，增加了系统总体投资成本和运

4、行费用。（2）系统能耗大：活性焦的再生主要靠电/蒸汽加热高温再生方式，再生过程能耗非常大。（3）局限性强：系统脱硫反应温度要求高，不适合低温烟气的脱硫。此外，活性焦的吸附容量有限，只用于含硫量较低的燃煤烟气处理。（4）回收成本高：活性焦无选择性吸收特点，导致再生气含杂质比较多，故增加了硫资源的回收成本。2工艺适用性活性焦法属于市场应用较为成熟的脱硫技术，现从脱硫效率、工艺稳定性、技术风险、三废排放四个方面进行简单介绍。2.1脱硫效率活性焦法属于干法脱硫技术。其主要原理是通过活性焦的吸附作用对烟气中的SO2进行补集，并在一定条件下催化氧化生成硫酸，从而实现脱硫过程。活

5、性焦法综合脱硫效率偏低，且吸附容量有限，无法保证脱硫尾气稳定达标，只适用于SO2浓度较低的烟气处理。随着环保政策的日益严格，活性焦技术的脱硫效率严重制约了其自身的技术升级和适用范围。2.2工艺稳定性活性焦法脱硫是一个复杂的物理化学反应，脱硫效率受到反应温度、氧气浓度、水蒸气浓度、空气流速多方面的影响。活性焦法脱硫在吸附过程产生的稀酸对设备有较强的腐蚀性，增加了系统检修维护的费用。2.3技术风险活性焦法采用的脱硫剂为活性焦颗粒，在反应过程中会随着物料的输送磨损破碎，现场作业环境差。活性焦粉尘在解吸再生的高温环境具有较高的燃烧爆炸风险，如内蒙某企业因活性焦粉尘导致爆炸，

6、造成人员死亡的事故。2.4三废排放活性焦法脱硫需要对粉化或失效的活性焦颗粒定期更换。活性焦在吸附SO2的同时，对烟气中含有的重金属离子、类金属离子、粉尘、二噁英和卤化氢等污染物有一定协同脱除的作用。在解吸再生过程中，这些成分也会并不能完全释放出来，存留在失效的活性焦颗粒中，成为危废。3技术经济性现以某冶炼厂的烟气条件为例，将活性焦脱硫技术进行工艺经济性分析，如表2所示。基础依据如下：（1）混合烟气总量：~160000Nm3/h；（2）SO32处理量：~1200mg/Nm（3）脱硫后排放浓度：100mg/Nm3（4）脱硫装置年运行时间：8400h（350天）（5）原料

7、价格如表1所示。表1原料价格序号指标价格备注1电价0.51元/kW·h不含循环水和风2水价1.0元/t机电耗3蒸汽160元/t5活性焦5000元/t（6）脱硫副产物副产品：98%硫酸，200元/t（扣除生产成本）。表2活性焦脱硫经济性分析项目指标活性焦法脱硫直接运行成本人工及年维修费/万元220.00药剂费用/万元·a-1300.00能源消耗水/t·h-12.00电/kW·h（不含风机）450.00汽/t·h-15.00能源消耗年费用水/万元·a-11.68电/万元·a-1192.78蒸汽/万元·a-1672.00副产品数量产品/t·a-11852利润/元·t-