CN102381687B - 利用含硫废料制酸的方法以及包含该方法的湿法脱硫工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及湿法脱硫工艺领域，为解决原工艺可靠性差、成本高及环境污染的问题，提出一种用含硫废料制酸的方法，包括干燥步骤、焚烧步骤、净化步骤、催化转化步骤和制酸步骤，干燥步骤是将含硫废料送入到干燥设备中干燥成粉末状含硫物质；焚烧步骤是将粉末状含硫物质送入到焚烧炉中充分燃烧后生成含有SO2的混合气体；净化步骤是将混合气体送入到净化设备中进行除尘和/或除杂质的净化；催化转化步骤是将净化后的含有SO2的混合气体送入到转化器中，在钒类催化剂的催化下，SO2氧化为SO3；制酸步骤是将所述SO3经水合、冷凝制成浓硫酸或用硫酸吸收所述SO3制成浓硫酸。该方法有效解决了含硫废料第二次污染、变废为宝，并提高了制酸的收益率。

Description

利用含硫废料制酸的方法以及包含该方法的湿法脱硫工艺
技术领域
本发明涉及利用湿法脱硫工艺产生的含硫废料制酸的方法，还涉及包含该方法的湿法脱硫工艺。
背景技术
在化工、冶金、焦化、电厂等领域，广泛地采用湿法脱硫工艺(例如HPF脱硫工艺)进行脱硫。该工艺产生大量含硫废料，如在焦化厂，就产生大量硫泥、硫膏、含硫泡沫或含硫泥浆，这些不同状态的废料主要由硫、硫代硫酸铵、硫氰酸铵、苯和少量的焦油组成，当然根据行业不同，成份会有一些变化，但在本发明中我们将这些不同状态的废料统称为含硫废料。这样的含硫废料含硫纯度低，质量差，几乎无法销售出去，为此很多企业不得不通过掩埋的方法来处理，但掩埋占地面积大，而且会造成大量环境污染及突发公害，破坏土壤，造成永久性环境损害。不采用掩埋，很多企业通过提纯硫磺后进行喷烧法制酸，然而这样的工艺复杂，而且产生的废液无法处理，造成新的污染。除了上述两种处理工艺，本领域通常还采用分解含硫废料的方法来制酸，然而该方法工艺复杂、运行成本高，还容易对机械设备和环境造成新的污染。
公开号为CN101092577A的专利文献就公开了一种分解含硫废料的方法，该方法包括废液焚烧、废热回收、过程气净化、接触转化、酸气冷凝等步骤，该方法采用的系统包括焚烧单元、废热回收单元、干式净化单元、湿式接触转化单元及冷凝单元。该方法虽然从设备投资、节约能源的角度来看有些进步，但是却存在系统可靠性差，检修费用高昂、含硫废料利用率低等问题。
发明内容
经过深入研究，发现在上述系统中，可靠性差的主要原因在于，由硫磺及含有硫元素的盐类溶液混合而成的原料硫浆经压缩空气雾化后由雾化喷嘴喷入燃烧炉中，然而，这些雾化的含硫废料喷出时突然遇到高温不能及时充分燃烧，从而产生块状物堵塞喷头，进而堵塞管道，造成不能连续生产。即使没有结块堵塞喷头与管道，含硫废料在炉子内部也烧不干净，从而结成硫磺熔块，降低其收益率，而且这些含硫废料含有杂质很难排除干净。
为解决上述问题，本发明提出一种新的利用含硫废料制酸的方法，该方法包括干燥步骤、焚烧步骤、净化步骤、催化转化步骤和制酸步骤，其中，所述干燥步骤是将含硫废料送入到干燥设备中干燥成粉末状含硫物质；所述焚烧步骤是将所述粉末状含硫物质送入到焚烧炉中充分燃烧后生成含有SO2的混合气体；所述净化步骤是将含有SO2的混合气体送入到净化设备中进行除尘和/或除杂质的净化；所述催化转化步骤是将所述净化后的含有SO2的混合气体送入到转化器中，在钒类催化剂的催化下，所述SO2氧化为SO3；所述制酸步骤是将所述SO3经水合、冷凝制成浓硫酸或者用硫酸吸收所述SO3制成浓硫酸。
利用上述方法，含硫废料先干燥成粉末状含硫物质，即含硫干粉，而含硫干粉送入焚烧炉中燃烧的过程成功避免了喷头及管道堵塞的问题，从而提高了系统的可靠性，不至于经常进行维修和维护。另外，含硫干粉在焚烧炉中能充分燃烧，由此可以提高收益率。而且，利用上述方法，也不存在废液的处理问题。本发明在上述三个方面的成功突破，既对工艺方法有创造性贡献，也为满足环保要求作出了重大改进，前景广阔。利用本发明的方法，可以为现有技术节约了数千万元的建设资金，目前年产120万吨焦化厂的脱硫制酸采用德国真空碳酸钾法脱硫加上丹麦托普索冷凝法制酸要1.3亿元以上，而本发明方法同样是一个处理120万吨焦化/年产脱硫制酸，只需6000余万元，节约7000万元以上，数字惊人。
优选地，所述含硫废料是湿法脱硫工艺中产生的含硫泡沫或者该含硫泡沫经处理产生的硫泥、硫膏或者流泥、硫膏经稀释后所得的含硫浆体。当含硫废料是含硫泡沫或含硫泡沫后续的物质处理成的含硫浆体时，优选先进行浓缩过滤后再送入到所述干燥设备中进行干燥。
优选地，所述干燥步骤是负压蒸发干燥或者加热蒸发干燥。
优选地，所述粉末状含硫物质通过压缩空气或者机械输送抛射喷入到焚烧炉中。这样，含硫干粉可以均匀地进入到焚烧炉中，当然更优选地从上部均匀地喷入到焚烧炉中，使得含硫干粉更加充分地燃烧。优选地，所述粉末状含硫物质在1000-1200℃的焚烧炉中焚烧。
优选地，从所述焚烧炉中出来的所述含有SO2的混合气体先进入热交换器进行降温处理，经降温处理的含有SO2的混合气体进入到洗涤器中进行净化除尘和/或除杂质，从洗涤器中引出的含有SO2的混合气体进入干燥塔中进行干燥，干燥后的含有SO2的混合气体被送入到所述转化器中。这样，经过降温、洗涤净化及相配合的干燥处理，从而提高混合气体中SO2的纯度，提高了制酸的收益率。
优选地，所述制酸步骤是通过转化吸收工艺制备硫酸。进一步优选地，可以采取两转两吸工艺制酸。这样，可以降低SO2的排放量，并提高制酸的收益率。
本发明还提供一种利用含硫废料制酸的系统，包括干燥设备、焚烧炉、净化设备、转化器以及吸收塔，其中，所述湿法脱硫工艺产生的含硫废料通过输送管道连通到所述干燥设备，所述干燥设备与所述焚烧炉、净化设备、转化器及吸收塔依次串行连通。利用该系统进行的上述任意方法，成功地避免了喷头及管道堵塞的问题，系统的可靠性得到提高，不至于经常进行维修和维护。另外，含硫干粉在该系统中能充分燃烧，制酸的收益率得到提高。而且，利用该系统，也不存在废液的处理问题。
优选地，所述干燥设备为干燥塔，所述干燥塔的上部连接有热风管道和热风分配器，输送含硫废料的输送管道连通到所述干燥塔的上部。
本发明还提供一种湿法脱硫工艺，该工艺是将湿法脱硫产生的含硫废料经过上述任意一项所述的利用含硫废料制酸的方法处理。这种湿法脱硫工艺成功避免了掩埋含硫废料所带来的环境污染问题，也避免了通过提纯硫磺制酸所带来的工艺复杂及成本高的问题，还解决了现有分解含硫废料制酸工艺中的高运作成本及系统可靠性低和制酸收益率低的问题。
本发明还提供了一种新的湿法脱硫工艺的系统，包括干燥设备、焚烧炉、净化设备、转化器以及吸收塔，其中，所述湿法脱硫工艺产生的含硫废料连通到所述干燥设备，所述干燥设备与所述焚烧炉、净化设备、转化器及吸收塔依次串行连通。使用该系统的湿法脱硫工艺，成功解决了现有工艺的环境污染问题、运作成本高、制酸收益率差的问题，系统的可靠性也得到提高。
附图说明
图1为本发明的利用含硫废料制酸的方法及后续处理的系统流程图。
具体实施方式
由图1所示，湿法脱硫工艺中再生塔中的硫泡沫被引入到硫泡沫槽1中，然后硫泡沫通过进料泵2吸入到浆液槽3中，浆液槽3中的硫泡沫通过螺杆泵4经由输送管道泵入到干燥塔5的上部，并从上部送入到干燥塔5中。在该过程中，硫泡沫槽1和浆液槽3都起到稳流和容器的作用，浆液槽还起到防止浆液沉淀的作用。干燥塔5连接有燃烧器6，燃烧器6通过热风管道连接到干燥塔5的上部的热风分配器7。这样，从干燥塔上部输送下来的硫泡沫进入到干燥塔后在均匀分布的热风的干燥下干燥成粉末状含硫物质。当然，优选地，在硫化物泡沫送入到干燥塔5之前，可以通入到微孔过滤器等过滤设备中进行浓缩过滤。经浓缩过滤的硫泡沫更容易干燥成粉末状物质。干燥时，可以通过负压蒸发干燥，也可以通过加热蒸发干燥。干燥塔5的下部设置有阀门8，通过控制阀门决定干燥好的粉末状含硫物质的去向。
粉末状含硫物质，即硫干粉通过压缩空气喷入到焚烧炉9中，硫干粉在焚烧炉中充分燃烧，例如在900至1200℃下燃烧，燃烧后得到SO2、CO2以及N2和H2O等。反应式如下：
S+O2-SO2
NH4SCN-N2+CO2+SO2+2H2O
(NH4)2S2O3+2/5O2-N2+2SO2+4H2O
(NH4)2SO3+O2-N2+SO2+4H2O
(NH4)2SO3+2/3O2-N2+SO2+4H2O
(NH4)2S6+8O2-2N2+6H2O
燃烧生成的含有SO2的混合气体通过热交换器10降温后，依次通过洗涤器11和填料洗涤塔12进行净化除尘和/或除杂质，净化后的含硫混合气体经过干燥塔13干燥后通过换热器17和转化器14，在转化器14中，SO2气体经过钒触媒的催化作用下氧化成SO3，氧化后的SO3经过第一吸收塔15和第二吸收塔16，经两转两吸工艺在硫酸的吸收下生成浓硫酸，浓硫酸被引入到储硫罐区或者作为成品酸出厂。当然，也可以在浓硫酸的吸收下生成浓硫酸。经过两转两吸工艺，废气中SO2含量很低，能达到环境排放标准。本发明也可以采用一转一吸收的工艺来制酸。
在上述思路的指引下，本领域的技术人员可以做出合理的理解和扩展。下面举例说明该方法的一些应用例子。
应用例1
将焦化厂HPF脱硫方法产生的硫泥或者硫膏稀释成泥浆，将泥浆过滤除杂后喷入喷雾干燥塔去除水份干燥制成硫化物粉末(即粉末状含硫物质)，再将硫化物粉末通过压缩空气或者机械抛射等方法喷入到温度为1100℃的焚烧炉中焚烧，焚烧时间视一次硫泥或者硫膏量而定，将焚烧硫化物粉末产生的二氧化硫气体吸收后再采用现拥有技术中的催化转化、冷凝方法制成硫酸。
应用例2
将铝厂脱硫产生的硫泥除杂后，置入干燥炉中干燥去除水份制成硫化物粉末，再将硫化物粉末通过压缩空气或者机械抛射(即机械运输抛射)等方法送入到温度为1000℃的焚烧炉中焚烧，焚烧时间视一次硫泥量而定，将焚烧硫化物粉末产生的二氧化硫气体吸收后再采用现有技术中的催化转化、冷凝方法制成硫酸。
应用例3
将焦化厂脱硫工段中产生的硫化物泡沫或泥浆通过压缩空气或者机械抛射直接喷入喷雾干燥塔去除水份干燥制成硫化物粉末，再将硫化物粉末通过压缩空气或者机械抛射等方法喷入到温度为1000℃的焚烧炉中焚烧，焚烧时间视一次硫化物泡沫或泥浆量而定，将焚烧得到的二氧化硫气体吸收后采用现拥有技术中的催化转化、冷凝方法制成硫酸。
应用例4
将焦化厂HPF脱硫方法产生的硫膏除杂后，置入干燥炉去除水份制成硫化物粉末，再将硫化物粉末通过压缩空气或者机械抛射等方法喷入到温度为1200℃的焚烧炉中焚烧，焚烧时间视一次硫膏量而定，再将焚烧硫化物粉末产生的二氧化硫气体吸收后再采用现拥有技术中的催化转化、冷凝方法制成硫酸。
本领域的技术人员知道，上述焦化厂HPF脱硫方法产生的硫膏可以直接置入到干燥炉中。
应用例5
将化工厂产生的硫泥除杂后，置入干燥炉去除水份制成硫化物粉末，再将硫化物粉末通过压缩空气或者机械抛射等方法喷入到温度为1100℃的焚烧炉中焚烧，焚烧时间视一次硫泥量而定，再将焚烧硫化物粉末产生的二氧化硫气体吸收后再采用现拥有技术中的催化转化、冷凝方法制成硫酸。
本领域的技术人员可知，从化工厂产生的硫泥不用除杂直接置入干燥炉中也是可以的。
应用例6
先将焦化厂生产的焦炉煤气用HPF脱硫方法脱硫处理后所产生的含硫泡沫喷入干燥塔去除水份干燥制成含硫干粉，再将含硫干粉喷入焚烧炉中焚烧，焚烧产生的含有SO2的混合气体经过净化、提纯后，再通过催化反应生成SO3，再用稀硫酸吸收SO3制成98％的浓硫酸。没有转化干净的SO2用氨液进一步吸收，最后使排放的尾气中SO2含量达到国家规定的环境要求。
应用例7
先将电厂排放的含硫气体用HPF脱硫方法脱硫处理后生成的含硫泡沫喷入干燥塔去除水份干燥制成含硫干粉，再将含硫干粉通过压缩空气或机械抛射等方法喷入到焚烧炉中焚烧，焚烧产生的含有SO2的混合气体经过净化、提纯后，再通过催化反应生成SO3，再用稀硫酸吸收SO3制成98％的浓硫酸。没有转化干净的SO2用氨液进一步吸收，最后使排放的尾气中SO2含量达到国家规定的环境要求。
应用例8
对焦化厂和电厂按现有技术脱硫处理所产生的含硫泡沫处理后已经产生的或其后还可能产生的大量硫泥或硫膏先进行稀释形成含硫液体(即含硫浆体)，再将含硫液体喷入干燥塔去除水份干燥制成含硫干粉，再将含硫干粉通过压缩空气或机械抛射等方法喷入到温度为1200℃的焚烧炉中焚烧，焚烧产生的含有SO2的混合气体经过净化、提纯后，再通过催化反应生成SO3，再用稀硫酸吸收SO3制成98％的浓硫酸。没有转化干净的SO2用氨液进一步吸收，最后使排放的尾气中SO2含量达到国家规定的环境要求。

Claims (9)

1.一种利用含硫废料制酸的方法，其特征在于，该方法包括干燥步骤、焚烧步骤、净化步骤、催化转化步骤和制酸步骤；其中，所述干燥步骤是将含硫废料送入到干燥设备中干燥成粉末状含硫物质；所述焚烧步骤是将所述粉末状含硫物质送入到焚烧炉中充分燃烧后生成含有SO2的混合气体；所述净化步骤是将所述含有SO2的混合气体送入到净化设备中进行除尘和/或除杂质的净化；所述催化转化步骤是将净化后的含有SO2的混合气体送入到转化器中，在钒类催化剂的催化下，所述SO2氧化为SO3；所述制酸步骤是将所述SO3经水合、冷凝制成浓硫酸或用硫酸吸收所述SO3制成浓硫酸。
2.根据权利要求1所述的利用含硫废料制酸的方法，其特征在于，所述含硫废料是湿法脱硫工艺中产生的含硫泡沫或者该含硫泡沫经处理产生的硫泥、硫膏或者硫泥、硫膏经稀释后所得的含硫浆体。
3.根据权利要求2所述的利用含硫废料制酸的方法，其特征在于，先将所述含硫废料进行浓缩过滤再送入到所述干燥设备中进行干燥。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的利用含硫废料制酸的方法，其特征在于，所述干燥步骤是负压蒸发干燥或者加热蒸发干燥。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的利用含硫废料制酸的方法，其特征在于，所述粉末状含硫物质通过压缩空气或者机械输送抛射喷入到焚烧炉中。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的利用含硫废料制酸的方法，其特征在于，所述粉末状含硫物质在1000-1200℃的焚烧炉中焚烧。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的利用含硫废料制酸的方法，其特征在于，从所述焚烧炉中出来的所述含有SO2的混合气体先进入热交换器进行降温处理，经降温处理的含有SO2的混合气体进入到洗涤器中进行净化除尘和/或除杂质，从洗涤器中引出的含有SO2的混合气体进入干燥塔中进行干燥，干燥后的含有SO2的混合气体被送入到所述转化器中。
8.根据权利要求1至3中任意一项所述的利用含硫废料制酸的方法，其特征在于，所述制酸步骤是通过转化吸收工艺制备硫酸。
9.一种用于权利要求1所述的利用含硫废料制酸的方法的系统，其特征在于，该系统包括干燥设备、焚烧炉、净化设备、转化器以及吸收塔，其中，湿法脱硫工艺产生的含硫废料通过输送管道连通到所述干燥设备，所述干燥设备与所述焚烧炉、净化设备、转化器及吸收塔依次串行连通，所述干燥设备为干燥塔，所述干燥塔的上部连接有热风管道和热风分配器，输送含硫废料的输送管道连通到所述干燥塔的上部。
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Assignee: Hisina Industrial Co., Ltd.

Assignor: Li Jinshan

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Denomination of invention: Method for preparing acid by using sulfur containing waste material and wet method desulphurization process containing method thereof

Granted publication date: 20130814

License type: Exclusive License

Record date: 20150429

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