CN102527202A - 一种含硫废气脱硫并回收单质硫的工艺及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含硫废气脱硫工艺，具体涉及一种含硫废气脱硫并回收单质硫的工艺及其设备。本发明的含硫废气脱硫并回收单质硫的工艺，其包括配制吸收液、硫的吸收、回收单质硫等步骤，该工艺硫的脱除率可高达99.95%。本发明的含硫废气脱硫回收单质硫的设备包括其包括一个一级反应釜，至少两个原料罐，一个废气进入通道，该设备简单易操作，适合大规模的工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种含硫废气脱硫工艺，具体涉及一种含硫废气脱硫回收单质硫的工艺及其设备。
背景技术
矿物、天然气、气化产品、液化石油气（LPG）、沼气或其它气体等物质的燃烧会排放出二氧化硫等硫化物。一方面，二氧化硫是形成酸雨的主要原因，酸雨会导致土壤和水系遭到破坏，危害森林和农作物，严重影响了人类所生存的环境；另一方面，这些含硫化合物不能被利用，导致了自然资源的流失。因此控制排放气体中的硫化物的排放量并达到回收硫的目的成了人们关注的焦点。迄今为止国内外废气脱硫及回收硫的工艺种类很多，能实现工业化应用的就有数十种，其大致可以归类为吸收法、吸附法、催化法三种。工业上最常用的去除硫化氢气体的过程是克劳斯工艺。克劳斯装置通常由一个燃烧段和随后的二个或三个催化转化段组成，在此过程中，首先将含硫气体利用物理或化学溶剂提取富集，之后进入燃烧段，燃烧段由带有燃烧室的燃烧炉和废热锅炉组成, 在燃烧段，克劳斯原料气中1/3的硫化氢燃烧生成二氧化硫，在催化段，剩余的硫化氢与二氧化硫反应两种气体在高温条件下生成单质硫和尾气，单质硫冷凝回收，排出的尾气中硫化氢或其他硫化物的的含量不能达到排放标准，有待进一步处理。目前采用的废气脱硫工艺普遍存在以下缺陷：1. 工艺条件要求苛刻，脱硫成本高；2. 存在不同程度的二次污染；3. 经济效益不明显；4. 副产品不能回收利用，浪费了自然资源。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种含硫废气脱硫回收单质硫的工艺，工艺条件温和，便于广泛的工业化生产，进一步降低成本，减少对环境的二次污染。
本发明的另一目的在于提供一种含硫废气中回收单质硫所用的设备，易操作易控制，能够提高单质硫的回收率并降低生产成本。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种含硫废气脱硫回收单质硫的工艺，其包括以下步骤
（1）配制吸收液：将亚硫酸盐溶解后装入到原料罐中，再将酸液装入到另一个原料罐中，打开计量泵，分别将亚硫酸盐溶液和酸液通入到反应釜中；
（2）硫的吸收：将含有硫化物的废气通入到反应釜中，废气直接接触吸收剂，反应过程中分别不断往反应釜中通入亚硫酸盐溶液和酸液，并通过计量泵控制亚硫酸盐溶液和酸液的摩尔比，废气中的硫化物与吸收液反应生成单质硫颗粒及副产物；
（3）回收单质硫：待单质硫颗粒逐渐长大后，将反应后的物料从反应釜底部的出料口流出，进行固液分离，分离得到单质硫，分离后的液相再次添加到反应釜中继续反应。
为了进一步除去排出气体中的硫化物，净化排出的气体以达到或低于排放气体中硫化物含量的控制标准，优选的方案中，本发明所述的含硫废气脱硫回收单质硫的工艺其还包括（4）深度脱硫步骤：上述反应后的气体继续通入到下一个反应釜中，重复上述（1）到（3）的步骤，进行深度脱硫，至排放出来的气体中硫化物的含量达到或低于排放标准。
本发明所述的亚硫酸盐最好采用水溶性盐类，主要为 IA或IIA族元素的亚硫酸盐，选自钠、钙、镁的亚硫酸盐中的一种或两种以上混合；优选的为亚硫酸盐、焦亚硫酸钠、硫代硫酸钠、亚硫酸钙、亚硫酸镁中的一种或两种以上混合，最为优选的是亚硫酸钙或者亚硫酸镁，因其是烟气脱硫后的副产物，再次利用可以降低成本。
本发明所述的酸可以是无机或有机酸，但为了便于使用，优选的酸为盐酸、硫酸或磷酸中的一种或两种以上混合。
本发明所述吸收剂溶液的pH值控制在小于7的范围内，其中亚硫酸盐和酸的摩尔比控制在0.01-20:1。
本发明所述硫的吸收步骤中，反应釜中的温度控制在25-200℃，罐内的压强控制在100kPa-10 MPa。
一种含硫废气脱硫回收单质硫的设备，其包括一个一级反应釜，至少两个原料罐，一个废气进入通道；所述一级反应釜中装有搅拌装置，其底部设有出料口，顶部设有一级出气管道；所述每个原料罐通过送料管道与一级反应釜连接，一级送料管上从原料罐往一级反应釜方向依次设有过滤器、计量泵和球阀；所述废气进入通道一端伸入到一级反应釜中，其上由端口处至一级反应釜方向依次设有过滤器、减压阀、气体计量器以及单向阀。
优选的，本发明所述的一级出气管道上设有放空阀。
另一个优选的方案中，含硫废气脱硫回收单质硫的设备还包括一个二级反应釜，其内装有搅拌装置，其底部设有出料口，顶部设有二级出气管道，一级反应釜上的一级出气管道伸入到二级反应釜内；该装置中每个原料罐所连接的送料管道经过球阀之后汇集成一条总管道，总管道的端口连接三通球阀一端，三通球阀的另外两端分别连接一级送料管和二级送料管。
优选的，所述二级出气管道上设有放空阀或减压阀。
相比现有技术，本发明的优势在于：本发明所述的含硫废气脱硫回收单质硫的工艺不需要用到二氧化硫气体，可以在相对温和的条件下进行；当使用亚硫酸钙，和磷酸作为吸收液时，副产物磷酸二氢钙还可作为肥料，本发明中的吸收液比较容易获得，如亚硫酸钙和亚硫酸镁本身就是烟气脱硫工艺的副产品，加以利用可以进一步降低工艺成本，本发明适应于任何含有硫化物的气体的处理，硫的脱除率率最高可以达到99.95%。本发明通过将废气经过深度脱硫后才排放到空气中，排放的气体中的硫化物含量几乎为零，完全符合排放标准，副产物可以进一步加以利用，不会对环境造成二次污染。本发明的设备简单易操作，适合大规模的工业化生产。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明含硫废气脱硫回收单质硫的设备实施例结构示意图；
图2为本发明含硫废气脱硫回收单质硫的设备优选的实施例结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的含硫废气脱硫回收单质硫的设备，其包括一个一级反应釜5，至少两个原料罐8，一个废气进入通道；所述一级反应釜5中装有搅拌装置6，其底部设有出料口，顶部设有一级出气管道12；所述每个原料罐8通过一级送料管7与一级反应釜5连接，一级送料管7上从原料罐8往一级反应釜5方向依次设有过滤器9、计量泵10和球阀11；所述废气进入通道一端伸入到一级反应釜中，其上由端口处至一级反应釜方向依次设有过滤器1、减压阀2、气体计量器3以及单向阀4。
如图2所示，另一个优选的实施例中，本发明所述的含硫废气脱硫回收单质硫的设备还包括一个二级反应釜15，其内装有搅拌装置，其底部设有出料口，顶部设有二级出气管道16，一级反应釜5上的一级出气管道11伸入到二级反应釜15底部；该装置中每个原料罐8所连接的送料管道经过球阀之后汇集成一条总管道，总管道的端口连接三通球阀13一端，三通球阀的另外两端分别连接一级送料管7和二级送料管18。
一种含硫废气脱硫回收单质硫的工艺，其包括以下步骤
（1）配制吸收液：将亚硫酸盐溶解后装入到原料罐中，再将酸液装入到另一个原料罐中，打开计量泵，分别将亚硫酸盐溶液和酸液通入到反应釜中；
（2）硫的吸收：将含有硫化物的废气通入到反应釜中，废气直接接触吸收剂，反应过程中分别不断往反应釜中通入亚硫酸盐溶液和酸液，并通过计量泵控制亚硫酸盐溶液和酸液的摩尔比，废气中的硫化物与吸收液反应生成单质硫颗粒及副产物；
（3）回收单质硫：待单质硫颗粒逐渐长大后，将反应后的物料从反应釜底部的出料口流出，进行固液分离，分离得到单质硫，分离后的液相再次添加到反应釜中继续反应。
（4）深度脱硫：上述反应后的气体继续通入到下一个反应釜中，重复上述（1）到（3）的步骤，进行深度脱硫，至排放出来的气体中硫化物的含量达到或低于排放标准。
以下是本发明所述的含硫废气脱硫回收单质硫的工艺的优选实施例。
实施例1
将亚硫酸钠溶于水中并测定其pH为9.0，之后装入到其中的一个原料罐中， 再将另一个原料罐中加85%磷酸，打开相对应的球阀，将两种溶液通过计量泵按照硫化物和磷酸的摩尔比为是0.5:1的比例分别送入到反应釜中得到吸收剂，然后通过废气进入通道将含有10%（体积比）硫化氢混合气体通入到反应釜中直接与吸收剂接触， 在25℃和常压下， 保持流速6ml/min，15分钟后，用醋酸铅试纸在一级出气管道出检测气体。结果显示：试纸没有变黑，表明硫化氢全部被吸收，水溶液中有黄色硫磺颗粒产生，将反应后的气体继续送入到二级反应釜中进行深度脱硫，最终含硫气体中硫的脱除率可达到99.95%以上。本发明所产生的单质硫按照本发明的工艺回收利用。
实施例2
将亚硫酸钠溶于水中， 测定其pH为9.0，装入到其中的一个原料罐中，之后在另一个原料罐中加入50%的硫酸，打开相对应的球阀，将两种溶液通过计量泵按照硫化物和磷酸的摩尔比为是1.5:1的比例分别送入到反应釜中得到吸收剂，测定吸收剂的pH值为2.0，然后在反应釜中通过废气进入通道将含有10%（体积比）硫化氢混合气体通入到反应釜底部直接接触吸收剂， 在25℃和常压下，保持流速6ml/min，15分钟后，用醋酸铅试纸在一级出气管道出检测气体。结果显示：试纸没有变黑，表明硫化氢全部被吸收，水溶液中有黄色硫磺颗粒产生，将反应后的气体继续通入到二级反应釜中进行深度脱硫，最终含硫气体中硫的脱除率可达到99.95%以上。本发明所产生的单质硫按照本发明的工艺回收利用。
实施例3
将的亚硫酸钙溶于水中，装入到其中的一个原料罐中，之后在另一个原料罐中加入2升50%的硫酸，打开相对应的球阀，将两种溶液通过计量泵按照硫化物和磷酸的摩尔比为是1.5:1的比例分别送入到反应釜中得到吸收剂，然后在反应釜中通过废气进入通道将含有10%（体积比）硫化氢混合气体通入反应釜底部直接接触吸收剂， 在25℃和常压下， 保持流速6ml/min，15分钟后，用醋酸铅试纸在一级出气管道出检测气体。结果显示：试纸没有变黑，表明硫化氢全部被吸收，水溶液中有黄色硫磺颗粒产生，最终含硫气体中硫的脱除率可达到99.95%以上。本发明所产生的单质硫按照本发明的工艺回收利用。
上述实施方式仅为本发明 的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种含硫废气脱硫并回收单质硫的工艺，其特征在于：其包括以下步骤：
（1）配制吸收液：将亚硫酸盐溶解后装入到原料罐中，再将酸液装入到另一个原料罐中，打开计量泵，分别将亚硫酸盐溶液和酸液通入到反应釜中；
（2）硫的吸收：将含有硫化物的废气通入到反应釜中，废气直接接触吸收剂，反应过程中分别不断往反应釜中通入亚硫酸盐溶液和酸液，并通过计量泵控制亚硫酸盐溶液和酸液的摩尔比，废气中的硫化物与吸收液反应生成单质硫颗粒及副产物；
（3）回收单质硫：待单质硫颗粒逐渐长大后，将反应物料从反应釜底部的出料口流出，进行固液分离，分离得到单质硫，分离后的液相再次添加到反应釜中继续反应。
2.根据权利要求1所述的含硫废气脱硫并回收单质硫的工艺，其特征在于：其还包括（4）深度脱硫步骤：上述反应后的气体继续通入到下一个反应釜中，重复上述（1）到（3）的步骤，进行深度脱硫，至排放出来的气体中硫化物的含量达到或低于排放标准。
3.根据权利要求1或2所述的含硫废气脱硫并回收单质硫的工艺，其特征在于：所述亚硫酸盐为水溶性盐类，选自钠、钙、镁的亚硫酸盐中的一种或两种以上混合。
4.根据权利要求3所述的含硫废气脱硫并回收单质硫的工艺，其特征在于：所述酸选自盐酸、硫酸或磷酸中的一种或两种以上混合。
5.根据权利要求4所述的含硫废气脱硫并回收单质硫的工艺，其特征在于：所述吸收剂溶液的pH值控制在小于7的范围内，其中亚硫酸盐和酸的摩尔比控制在0.01-20:1。
6.根据权利要求5所述的含硫废气脱硫并回收单质硫的工艺，其特征在于：所述硫的吸收步骤中，反应釜中的温度控制在25-200℃，罐内的压强控制在100kPa-10MPa。
7.一种含硫废气脱硫并回收单质硫的设备，其特征在于：其包括一个一级反应釜，至少两个原料罐，一个废气进入通道；所述一级反应釜中装有搅拌装置，其底部设有出料口，顶部设有一级出气管道；所述每个原料罐通过送料管道与一级反应釜连接，一级送料管上从原料罐往一级反应釜方向依次设有过滤器、计量泵和球阀；所述废气进入通道一端伸入到一级反应釜中，其上由端口处至一级反应釜方向依次设有过滤器、减压阀、气体计量器以及单向阀。
8.根据权利要求7所述的含硫废气脱硫并回收单质硫的设备，其特征在于：所述一级出气管道上设有放空阀。
9.根据权利要求7所述的含硫废气脱硫并回收单质硫的设备，其特征在于：其还包括一个二级反应釜，其内装有搅拌装置，其底部设有出料口，顶部设有二级出气管道，一级反应釜上的一级出气管道伸入到二级反应釜内；该装置中每个原料罐所连接的送料管道经过球阀之后汇集成一条总管道，总管道的端口连接三通球阀一端，三通球阀的另外两端分别连接一级送料管和二级送料管。
10.根据权利要求9所述的含硫废气脱硫并回收单质硫的设备，其特征在于：所述二级出气管道上设有放空阀或减压阀。
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