CN103318846A - 一种从煤化工及电厂含硫化物中获得硫磺的方法 - Google Patents

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Abstract

一种从煤化工及电厂含硫化物中获得硫磺的方法,包括以下步骤:(1)燃煤锅炉系统出来的烟气进行除尘后进行浓缩处理,提高烟气中二氧化硫的含量;(2)经浓缩处理的烟气经过烟气预热器加热后进入恒温选择性还原反应器,利用外加的氢作为还原剂,在选择性还原催化剂作用下,发生反应生成单质硫,化学方程式为:H2+SO2=S+H2O ①反应所产生的热量由设置在所述恒温选择性还原反应器内的冷却盘管带走,使所述恒温选择性还原反应器内温度维持在210℃-240℃左右;(3)经催化还原的烟气通过硫冷凝器脱出液硫后进入克劳斯反应装置,其中所述液硫进入液硫池;(4)经克劳斯反应装置的尾气中含有的硫及硫化物经焚烧炉焚烧后转化成二氧化硫,送至锅炉系统与除尘后的过程气混合,进行浓缩处理,浓缩过程中排放的气体主要为二氧化碳。

Description

一种从煤化工及电厂含硫化物中获得硫磺的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种提取硫的方法,特别是一种从煤化工及电厂含硫化物中获得硫磺的方法。背景技术[0002] 煤化工是指以煤为原料经化学加工转化成气体、液体和固体并进一步加工成一系列化工产品的工业过程。煤化工装置的运行必须依托巨大的电力能耗,所以在煤化工建设过程中往往企业需投资筹建自备电厂。[0003] 在煤气化加氢气化过程中,煤中所含的硫元素与氢生成硫化氢,气化气需经脱硫脱碳后才能合成多种化学产品,现行脱硫脱碳是一种物理的方法,比如低温甲醇洗、NHD、MDEA吸收等技术,硫化氢和二氧化碳在特定条件(温度、压力等)下溶解在溶液中,在环境(温度、压力等)变化下硫化氢闪蒸出,该部分气体需经过处理后达标排放。[0004]自备电厂采用燃煤锅炉发电,煤中含有的硫元素在燃烧过程中被氧化为二氧化硫。对于二氧化硫的治理现行采用的主要是“石灰石-石膏法”或“氨法脱硫”的工艺,该技术使用广泛,但处理效率不高,且回收物价值不高,会产生二次污染。[0005] 目前,煤化工企业对此产生的两种污染气体采用二套独立的装置处理,增加了项目的总投资,电厂的含硫总量较大,导致回收产物经济价值较低,排放总量依然保持高位,从环保与循环经济角度,没有很好的体现。发明内容[0006] 本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术中存在的缺陷,而提供适合煤化工企业煤气化和电厂燃煤锅炉的硫化物统一治理及资源化利用的一种从煤化工及电厂含硫化物中获得硫磺的方法。[0007] 为解决上述技术问题,从煤化工及电厂含硫化物中获得硫磺的方法包括以下步骤: [0008] (I)燃煤锅炉系统出来的烟气进行除尘后进行浓缩处理,提高烟气中二氧化硫的含量。[0009] (2)经浓缩处理的烟气经过烟气预热器加热后进入恒温选择性还原反应器,利用外加的氢作为还原剂,在选择性还原催化剂作用下,发生反应生成单质硫,化学方程式为:[0010] h2+so2 = s+h2o ①[0011] 反应所产生的热量由设置在所述恒温选择性还原反应器内的冷却盘管带走,使所述恒温选择性还原反应器内温度维持在210-240°c左右。[0012] (3)经催化还原的烟气通过硫冷凝器脱出液硫后进入克劳斯反应装置,其中所述液硫进入液硫池。[0013] (4)经克劳斯反应装置的尾气中含有的硫及硫化物经焚烧炉焚烧后转化成二氧化硫,送至锅炉系统与除尘后的过程气混合,进行浓缩处理,浓缩过程中排放的气体主要为二氧化碳,原锅炉烟气中的组分主要是由二氧化碳和二氧化硫组成,浓缩过程将减少二氧化碳的量使气体中二氧化硫浓度聚集。[0014] 在所述步骤(3)中进入所述克劳斯反应装置的还包括经预热的煤气化酸性气体,所述酸性气体经酸气分离罐进行气体分离后进入酸气预热器加热后进入所述克劳斯反应>J-U ρςα装直。[0015] 所述的克劳斯反应装置包括一级克劳斯反应器、二级克劳斯反应器、一级硫冷凝器、二级硫冷凝器和二级再热器;所述一级和二级克劳斯反应器内装填高效活性的催化剂,所述经催化还原的烟气首先进入一级克劳斯反应器进行催化反应,然后进入一级硫冷凝器,脱出的液硫进入液硫池而烟气进入二级克劳斯反应器继续催化反应,经二次催化反应的烟气进入二级再热器而后进入二级硫冷凝器,经冷凝处理脱出的液硫进入液硫池。[0016] 所述步骤2中加入还原剂氢的量由设置在克劳斯反应装置的H2S/S02比值分析仪根据反应方程式①决定,即进入克劳斯反应器装置的H2S/S02比值如大于2,则减少氢的量使45/502的比值趋向于2 ;如小于2,则增加氢的量使45/502的比值趋向于2。[0017] 所述步骤4中进行浓缩处理的气体经过脱氧反应器脱氧后,在尾气吸收塔内与柠檬酸钠的吸收循环液发生反应:[0018] SO2(气)一SO2(液)[0019] SO2 (液)+H2O — H++HS03[0020] Cit3__1-H+ — HCit2[0021 ] HCit2__1-H+ — H2Cit[0022] H2Cit__ι~Η+ — H3Cit [0023] 3S02+3H20+Na3Cit — 3NaHS03+H3Cit[0024] 通过以上反应尾气吸收塔排出的气体主要为二氧化碳达到标准排放。[0025] 本发明提供的从煤化工及电厂含硫化物中获得硫磺的方法改变了锅炉脱硫系统和煤气化硫回收两套处理系统的建设模式,大量节约了投资,能满足任何酸性气体硫化氢浓度、烟气中二氧化硫浓度的负荷变化,改变了硫回收克劳斯装置因硫化氢浓度变化无法开车现象,硫回收效率高,可达99.9%以上,能够获得高纯度的硫磺,产生巨大的循环经济价值,避免了脱硫系统因二氧化硫腐蚀现象,并且废气优于国家标准排放,真正实现节能减排,在处理工艺中不产生废水,没有二次污染,而且本发明占地面积小,建设成本低廉,运行简单、操作管理方便,运行费用低,蒸汽自产自用。鉴于我国现代化建设的需要,该发明具有广阔的市场前景,其推出必然带来良好的经济效益和社会效益。附图说明:[0026] 图1是从煤化工及电厂含硫化物中获得硫磺的方法流程示意图;[0027] 图2是克劳斯反应装置结构示意图。具体实施方式:[0028] 下面结合附图对发明的实施例进一步详述。[0029] 实施例1:如图1所示,本发明包括以下步骤:[0030] (I)燃煤锅炉系统出来的烟气经除尘装置I后进入浓缩装置2进行浓缩处理,提高烟气中二氧化硫的含量。[0031] (2)经浓缩处理的烟气经过烟气预热器3加热后进入恒温选择性还原反应器4,,利用外加的氢作为还原剂,在选择性还原催化剂作用下,发生反应生成单质硫,化学方程式为:[0032] H2+S02 = S+H20 ①[0033] 反应所产生的2.1-2.6MPaG的蒸汽的热量由设置在所述恒温选择性还原反应器4的冷却盘管带走,使所述恒温选择性还原反应器4温度维持在230°C左右。[0034] (3)经催化还原的烟气通过硫冷凝器5脱出液硫并且产生0.3-0.5MPaG的蒸汽,然后经过一级再热器6加入3.82MPaG的蒸汽或中压蒸汽后进入克劳斯反应装置7,其中所述液硫进入液硫池8。[0035] (4)经克劳斯反应装置7的尾气中含有的硫及硫化物经焚烧炉9焚烧后转化成二氧化硫,送至锅炉系统与除尘后的过程气混合,进行浓缩处理,浓缩过程中排放的气体主要为二氧化碳,并产生3.82MPaG的蒸汽或中压蒸汽。[0036] 实施例2:与实施例1不同之处在于:[0037] 在所述步骤(3)中进入所述克劳斯反应装置7的还包括经预热的煤气化酸性气体,所述酸性气体经酸气分离罐10进行气体分离后进入酸气预热器11加热后进入所述克劳斯反应装置7。[0038] 实施例3:与实施例1不同之处在于:[0039] 所述的克劳斯反应装置7包括一级克劳斯反应器12、二级克劳斯反应器13、一级硫冷凝器14、二级硫冷凝器15和二级再热器16 ;所述一级克劳斯反应器12和二级克劳斯反应器13内装填高效活性的催化剂,所述经催化还原的烟气首先进入一级克劳斯反应器12进行催化反应,然后进入一级硫冷凝器14,脱出的液硫进入液硫池而烟气进入二级克劳斯反应器13继续催化反应,经二次催化反应的烟气进入二级再热器16而后进入二级硫冷凝器15,经冷凝处理脱出的液硫进入液硫池8。[0040] 实施例4:与实施 例1不同之处在于:[0041] 所述步骤2中加入还原剂氢的量由设置在克劳斯反应装置7的H2S/S02比值分析仪17根据反应方程式①决定,即进入克劳斯反应器装置7的H2S/S02比值如大于2,则减少氢的量使45/502的比值趋向于2 ;如小于2,则增加氢的量使45/502的比值趋向于2。[0042] 以上对本发明的实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种从煤化工及电厂含硫化物中获得硫磺的方法,其特征在于包括以下步骤: (1)燃煤锅炉系统出来的烟气进行除尘后进行浓缩处理,提高烟气中二氧化硫的含量。 (2)经浓缩处理的烟气经过烟气预热器加热后进入恒温选择性还原反应器,利用外加的氢作为还原剂,在选择性还原催化剂作用下,发生反应生成单质硫,化学方程式为: h2+so2 = s+h2o ① 反应所产生的热量由设置在所述恒温选择性还原反应器内的冷却盘管带走,使所述恒温选择性还原反应器内温度维持在210-240°c左右。 (3)经催化还原的烟气通过硫冷凝器脱出液硫后进入克劳斯反应装置,其中所述液硫进入液硫池。 (4)经克劳斯反应装置的尾气中含有的硫及硫化物经焚烧炉焚烧后转化成二氧化硫,送至锅炉系统与除尘后的过程气混合,进行浓缩处理,浓缩过程中排放的气体主要为二氧化碳。
2.根据权利要求1中所述的从煤化工及电厂含硫化物中获得硫磺的方法,其特征在于:在所述步骤3中进入所述克劳斯反应装置的还包括经预热的煤气化酸性气体,所述酸性气体经酸气分离罐进行气体分离后进入酸气预热器加热后进入所述克劳斯反应装置。
3.根据权利要求1中所述的从煤化工及电厂含硫化物中获得硫磺的方法,其特征在于:所述的克劳斯反应装置包括一级克劳斯反应器、二级克劳斯反应器、一级硫冷凝器、二级硫冷凝器和二级再热器;所述一级和二级克劳斯反应器内装填高效活性的催化剂,所述经催化还原的烟气首先进入一级克劳斯反应器进行催化反应,然后进入一级硫冷凝器,脱出的液硫进入液硫池而烟气进入二级克劳斯反应器继续催化反应,经二次催化反应的烟气进入二级再热器而后进入二级硫冷凝器,经冷凝处理脱出的液硫进入液硫池。
4.根据权利要求1中所述的从煤化工及电厂含硫化物中获得硫磺的方法,其特征在于:所述步骤2中加入还原剂氢的量由设置在克劳斯反应装置的H2S/S02比值分析仪根据反应方程式①决定,即进入克劳斯反应器装置的H2S/S02比值如大于2,则减少氢的量使H2S/SO2的比值趋向于2 ;如小于2,则增加氢的量使45/502的比值趋向于2。
5.根据权利要求1中所述的从煤化工及电厂含硫化物中获得硫磺的方法,其特征在于:所述步骤4中进行浓缩处理的气体经过脱氧反应器脱氧后,在尾气吸收塔内与柠檬酸钠的吸收循环液发生反应: SO2 (气)一SO2 (液) SO2 (液)+H2O — H++HSCV Cit3__1-H+ — HCit2 HCit2-+H+ — H2Cit- H2Cit-+H+ — H3Cit 3S02+3H20+Na3Cit — 3NaHS03+H3Cit 通过以上反应尾气吸收塔排出的气体主要为二氧化碳达到标准排放。
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