CN101985069B - 一种废脱硫剂的无害化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废脱硫剂的无害化处理工艺，将废脱剂置于温度为100～150℃的再生炉内的料架上，开启蒸汽输送管上的开关，启动通风机，保持蒸汽同空气的输出流量比为(4～12)kg/min∶(0.5～1.5)m3/min。在空气与蒸汽送入再生炉8～12小时后开启萃取液箱下端的开关，控制萃取液的滴出量为5～50ml/min，把带有萃取液的混合气体送到再生炉内与废脱硫剂接触，使废脱硫剂中的单质硫析出并分离，将含有单质硫的混合蒸汽送入单质硫冷凝器内，在螺旋形冷却水管中冷却水作用下单质硫被海绵纸吸附，冷却后的萃取液由回收器回收，冷却后的混合气体送入尾气回收池。此处理工艺使废脱硫剂的处理效率达80～85％，解决一个长期未得到解决的环境难题，具有开创性意义，经济效益和社会效益明显。
Description
技术领域
本发明涉及一种废脱硫剂的处理工艺，尤其涉及一种使用于净化焦炉煤气中硫化物后的废脱硫剂的无害化处理工艺，亦可称为废脱硫剂的再生利用方法。
背景技术
脱硫剂是一种含铁、钙、铝、硅等氧化物的混合物，脱硫剂本身属非危化品，而脱去焦炉煤气中硫化氢(H2S)后的废脱硫剂由于其黏附、集聚单质硫磺变成一种危化废弃物。焦炉煤气中的硫化物主要来自配煤，煤中的硫通常以硫化物、硫酸盐及有机硫形态存在，在炼焦过程中这些含硫化合物进行分解并与煤的煤解产物发生化学反应，有一部分硫进入煤气和化学产品中，而其余部分硫则留在焦炭中。进入煤气中的硫大量是以硫化氢(H2S)的形式存在，少量呈有机硫形式，它们是硫化氢与红焦作用产生的二硫化碳(CS2)、硫化氢与二氧化碳反应产生的硫氧化碳及以硫醇、噻吩等。
根据规范，焦炉煤气用于钢铁企业冶炼和压力加工时，煤气中的硫化氢含量应小于100mg/m3，居民生活用的煤气中的硫化氢含量必须小于20mg/m3，可见炼焦工艺中的回收系统如果不采取脱硫措施，输出的焦炉煤气中硫化氢含量超高，不能满足生产和生活的需要，所以必须对焦炉煤气进行脱硫净化处理，其原因是：①硫化氢是一种酸性气体，对煤气输送、储存设备及煤气输送管道有腐蚀性，影响使用寿命；②作为民用煤气，硫化氢及燃烧生成的二氧化硫(SO2)都是有毒性气体，对环境有污染，甚至引起人体中毒；③硫具有热脆性，用含硫化氢的煤气炼钢，影响钢水中有害硫元素的控制，影响钢的质量，如果用含硫化氢的煤气加热轧材(尤其是板材)严重影响轧材表面质量。
脱除焦炉煤气(也可脱除高炉煤气)中的硫化氢不仅可以提高煤气的质量，同时还可以回收硫磺或硫酸，有效改善环境质量。
目前，焦炉煤气脱硫主要有湿法脱硫和干法脱硫两种，焦炉煤气干法脱硫技术在选用反应活性好、硫容高的脱硫剂的前提下，脱硫效率高，但脱硫剂在长期的连续使用过程中脱硫反应生成的硫磺不断地聚集在脱硫剂的表面或黏附、填充在脱硫剂颗粒微孔中，造成脱硫剂硫容低而失效变成为废脱硫剂。
废脱硫剂是煤气工业的废渣，废脱硫剂中含有部分有害物质(如萘、蒽、醌、苯类、酸类及噻吩等)及易燃的硫，是一种危化、污染的废弃物，废脱硫剂堆积会造成对土壤、水质和大气的污染，废脱硫剂中某些有机质(如噻吩)在分解过程中产生恶臭，因此废脱硫剂的处理成为一个棘手的问题。
据有关文献介绍，在国内煤化行业及冶金企业，煤气精制净化系统采用活性氧化铁干法脱硫约占60％，但对废脱硫剂采用与工业垃圾混堆填埋方式进行处置，也有个别企业将废脱硫剂焚烧无害化处理后再与水泥、焦渣、矿渣等建筑材料混合后用来铺路填坑，除此，也有将废脱硫剂渗混到硫铁矿中，作为生产硫酸的原料。
关于废脱硫剂的离线再生还原循环利用，粉状废脱硫剂的再生还原，国内已有报道：“一种废氧化铁粉脱硫剂的二次再生利用方法”，这种方法可实现对废氧化铁粉状脱硫剂的再生，将再生后的氧化铁粉状脱硫剂装入脱硫塔中，即可再行利用。
但采用此方法再生的脱硫剂重复使用的次数非常有限，至于颗粒状成型氧化铁废脱硫剂的再生还原，国内还是空白。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脱硫率高、脱硫剂能多次使用和对环境无污染的废脱硫剂无害化处理工艺，亦可称作废脱硫剂的再生还原、循环利用方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：将废脱剂分N层放置在再生炉内的料架上，放置在料架上的每层废脱硫剂的量为100～130kg，将再生炉内的温度保持在120～150℃之间。当蒸汽发生炉内温达到120～160℃时开启蒸汽输送管上的阀门，同时启动安置在蒸汽发生炉旁的通风机。保持由蒸汽输送管输出4～12kg/min蒸汽同通风机送出0.5～1.5m3/min空气的比例关系，两者混合成为混合蒸汽，混合蒸汽经混合汽输送管送入再生炉内，在混合蒸汽进入再生炉8～12小时后，开启萃取液输出管上的阀门，由萃取液箱中滴出的萃取液掺入到同送风管来的混合蒸汽中，控制萃取液箱的萃取液滴出量为5～50ml/min。带有萃取液的混合蒸汽由混合汽输送管分L条进气管输送到再生炉内与料架上的废脱硫剂接触，使废脱硫剂中的单质硫析出，蒸汽作为载体将单质硫分离。将含有单质硫的混合蒸汽由单质硫输送管送入到单质硫冷凝器中，打开安装在单质硫冷凝器内壁的冷却水管上的开关，进入单质硫冷凝器内的混合蒸汽中的单质硫被放置于单质硫冷凝器内的N′层海绵纸吸附。冷却后的萃取液由萃取液回收器回收，冷却后的混合气体送入尾气回收池中。
所述N、N′和L均为大于等于1的整数，而萃取液选自甲苯。
采用上述方案提供的一种废脱硫剂的无害化处理工艺与现有技术相比，技术优点在于：
①、废脱硫剂的处理效率高，一般可达80～85％；
②、废脱硫剂的无害化处理解决了一个长期未解决的环保问题，为资源的再生利用找到一条途径，有明显经济效益和社会效益。
③有开拓性意义，为其它废弃物的处理指明了方向。
附图说明
图1为本发明所述的一种废脱硫剂的无害化处理工艺的流程示意图，亦为本发明的摘要附图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。
本发明所述的一种废脱硫剂无害化处理工艺可称作为富氧熔溶蒸吹萃取工艺，这种无害化处理工艺或蒸吹萃取工艺主要是指净化焦炉煤气中硫化物后所形成的废脱硫剂的处理工艺。净化焦炉煤气所采用的脱硫剂为常温氧化铁型脱硫剂，如河南长葛豫详化工厂可生产这种产品，它的主要成分为水合氧化铁、碱性石灰和造孔助剂泡沸石粉灰(Al2O3·SiO2)，这种脱硫剂组合含量稳定，脱硫效率接近99％；但这种脱硫剂经过长期运行后在脱硫过程中生成的硫磺不断地聚集在脱硫剂的表面或黏附、填充在脱硫剂的颗粒微孔中，造成脱硫剂硫容低而变质成为废脱硫剂。
如图1所示，本发明所述的一种废脱硫剂无害化处理工艺的流程设备包括蒸汽发生炉1、通风机2、萃取液箱3、再生炉4、料架4A、单质硫冷凝器5A、萃取液回收器6、尾气回收池7以及各种连接管道。蒸汽发生炉1上端侧壁安装的带阀门的蒸汽输送管1A与通风机2的出气管相连接，相连后的出端点连有送风管2A，送风管2A经装有阀门(开关)的萃取液输出管3B连通萃取液箱3的底部或侧部，送风管2A同萃取液输出管3B接合后的混合汽输送管3A分数量大于等于1的进气管4B连入再生炉4的内腔，再生炉4内放置有分N层的料架4A，料架4A的每层上放有废脱硫剂4D。在再生炉4的上侧端连有带开关的单质硫输送管5的一头，单质硫输送管5的另一头连入单质硫冷凝器5A的内腔，带开关的冷却水管5C安装在单质硫冷凝器5A内，冷却水管5C的出口端伸出单质硫冷凝器5A的侧壁。在单质硫冷凝器5A内布置(或放置)有数量大于等于1的可吸附单质硫的海绵纸5B，单质硫冷凝器5A的端侧经连接管道连萃取液回收器6和尾气回收池7。
将废脱硫剂4D分N(N≥1的整数)层放置在再生炉4内的料架4A上，放置在料架4A上的每层废脱硫剂4D的量为100～130kg。所述再生炉4为用不锈钢板制作的方桶形的再生设备，为保温起见，在再生炉4的里外各层钢板之间填充有保温材料如隔热石棉。在再生炉4内置有10KW可调电热棒三组可将再生炉4内的温度保持在120～150℃之间(最佳为130℃)，再生炉4内的温度用热电偶炉温检测控制器控制，在再生炉4内的料架4A的底座同再生炉底板之间设置有固定钢轨槽架及活动滑轮，安装于再生炉4前端的装料炉门及出料炉门为活动、可拆卸结构，炉门用耐酸不锈钢板制作，炉门开合处使用耐酸橡胶密封。
向蒸汽发生炉1内注水，并将水加热到120～160℃，所述蒸汽发生炉1可选用产汽能力为0.5～1.0t/h的蒸汽发生炉，即这种蒸汽发生炉每小时能将0.5～1.0吨水加热变成蒸汽。为安全起见，可在蒸汽发生炉1的顶部安装温度计及安全阀，在蒸汽发生炉1的侧壁安装水位计，所述的温度计、安全阀及水位计均为已有技术。带阀门(开关)的蒸汽输送管1A安装在蒸汽发生炉1上端侧壁，通风机2装配在蒸汽发生炉1的旁边，通风机2的出口端同蒸汽输送管1A的出口端相连后的连接点与送风管2A的一端相连，所述通风机2可采用0.5～1.8m3/min的通风机，即每分钟可送出0.5-1.8m3的常温空气，为市场可买产品。当蒸汽发生炉1内的水温达到120～160℃(通常控制在130℃左右)时开启蒸汽输送管1A上的阀门使蒸汽发生炉1中出来的蒸汽同通风机2送出的空气混合并由送风管2A送出，保持由蒸汽输送管1A输出4～12kg/min蒸汽同通风机2送出0.5～1.5m3/min空气的比例关系，亦可成比例增加或成比例减少，蒸汽与空气两者混合后成为混合蒸汽。在送风管2A的端头安装有带阀门(开关)的萃取液输出管3B，萃取液输出管3B连通萃取液箱3的底(或侧)端。混合蒸汽经混合汽输送管3A送入再生炉4，在混合蒸汽进入再生炉4内8～12小时后开启萃取液输出管3B上的阀门(开关)，由萃取液箱3中滴出的萃取液(如甲苯)掺入到同送风管2A来的混合蒸汽中成为混合气体并由混合汽输送管3A输出，控制萃取液箱3的萃取液滴出量为5～50ml/min。带有萃取液的混合蒸汽由混合汽输送管3A分L(L≥1的整数)条进气管4B输送到再生炉4内，为了使输送到再生炉4内的萃取液能均匀分布于再生炉4内，在再生炉4的内壁置有气体布流器(在图上未画出)，由蒸汽携带的萃取液与料架4A上的废脱硫剂4D接触，一方面蒸汽将固态的废脱硫剂4D加热，使废脱硫剂4D中的单质硫析出，利用蒸汽吹洗，蒸汽作为载体将单质硫带出实现分离；同时蒸汽作为热源，确保了无害化处理工艺过程中的热量需求，而且蒸汽本身作为一种催化剂参与废脱硫剂4D的再生反应，使废脱硫剂4D中仍以Fe2S3及FeS形式存在的硫元素得以还原成单质硫，另一方面有一定温度的萃取液(甲苯)可以加快废脱硫剂4D的处理。
将含有单质硫的混合蒸汽由单质硫输送管5送入到单质硫冷凝器5A中，在此单质硫冷凝器5A的内壁装有冷却水管5C，所述冷却水管5C最佳为螺旋形冷却水管。打开安装在单质硫凝器5A内壁的冷却水管5C上的开关，同时在单质硫冷凝器5A的内腔放置有N′(N′≥1的整数)层能吸收单质硫的海绵纸5B，由单质硫输出管5进入单质硫冷凝器5A内的混合蒸汽中的单质硫全部被海绵纸5B吸附，经单质硫冷凝器5A冷却后从单质硫冷凝器5A出口端输出的气体为无害气体并由尾气回收池7回收处理。在单质硫冷凝器5A中冷却的萃取液(如甲苯)送入萃取液回收器6汇集处理。经过一段时间处理后将吸咐有单质硫的海绵纸5B取出，换新的海绵纸5B投入重新使用，完成一个周期的处理程序。
在废脱硫剂4D的无害化处理过程中，每隔4小时取样化验，并根据废脱硫剂4D中的含硫量与处理4小时后的单质硫回收情况进行对比，决定是否再由萃取液箱3滴加萃取液。当脱硫效率达80％时停止送蒸汽，待再生炉4的炉温冷却到室温时可把经脱硫处理后的脱硫剂取出投入再使用。每一个批次的处理时间约为20小时，脱硫率可达80～85％。
Claims (1)
1.一种废脱硫剂的无害化处理工艺，其特征在于：将废脱剂(4D)分N层放置在再生炉(4)内的料架(4A)上，放置在料架(4A)上的每层废脱硫剂(4D)的量为100～130kg，将再生炉(4)内的温度保持在120～150℃之间；当蒸汽发生炉(1)内温度达到120～160℃时开启蒸汽输送管(1A)上的阀门，同时启动安置在蒸汽发生炉(1)旁的通风机(2)；保持由蒸汽输送管(1A)输出4～12kg/min蒸汽同通风机(2)送出0.5～1.5m3/min空气的比例关系，混合蒸汽经混合汽输送管(3A)送入再生炉(4)，在混合蒸汽进入再生炉(4)8～12小时后，开启萃取液输出管(3B)上的阀门，由萃取液箱(3)中滴出的萃取液掺入到同送风管(2A)来的混合蒸汽中，控制萃取液箱(3)的萃取液滴出量为5～50ml/min；带有萃取液的混合蒸汽由混合汽输送管(3A)分L条进气管(4B)输送到再生炉(4)内与料架(4A)上的废脱硫剂(4D)接触，使废脱硫剂(4D)中的单质硫析出，蒸汽作为载体将单质硫分离；将含有单质硫的混合蒸汽由单质硫输送管(5)送入到单质硫冷凝器(5A)中，打开安装在单质硫冷凝器(5A)内壁的冷却水管(5C)上的开关，进入单质硫冷凝器(5A)内的混合蒸汽中的单质硫被放置于单质硫冷凝器(5A)内的N′层海绵纸(5B)吸附；冷却后的萃取液由萃取液回收器(6)回收，冷却后的混合气体送入尾气回收池(7)；所述
N、N′和L均为大于等于1的整数；
萃取液选自甲苯；
废脱硫剂为常温氧化铁型脱硫剂在净化焦炉煤气中硫化物后变质成为的废脱硫剂。
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