CN103552992A - 一种含硫废液干法制酸系统及方法 - Google Patents

一种含硫废液干法制酸系统及方法 Download PDF

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张青
管宁辉
徐文芹
郑代颖
杜翔
李建华
徐正妹
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Abstract

本发明公开一种含硫废液干法制酸系统及方法,该系统包括含硫废液焚烧装置、炉气处理装置、转化装置和吸收装置;所述的转化装置为3+2五段两次转化装置或3+1四段两次转化装置,且所述干燥塔的炉气出口与所述的转化装置相连通;所述的吸收装置包括第一吸收塔和第二吸收塔。采用本发明所述的系统及方法对含硫废液进行焚烧、废热回收、稀酸净化、冷却、干燥等前期处理后,采用两转两吸工艺制酸,总转化率达到99.9%以上。尾气排放中SO2排放浓度远低于国家标准规定的最高允许排放浓度400mg/Nm3以下。本发明的系统及方法对含硫废液进行回收和循环利用,不但具有巨大的环境效益、社会效益和经济效益。还可以杜绝由于含硫废液的排放而造成的环境污染。

Description

一种含硫废液干法制酸系统及方法
技术领域
[0001] 本发明属于化学工程与环境保护技术领域,具体是一种含硫废液干法制酸系统及方法,该系统技术利用焚烧制酸工艺,对石化、化工、钢铁、煤气化等行业产生的含硫废液进行处理。
背景技术
[0002] 国内现有石化、化工、钢铁、煤气化等行业的众多企业在各自生产出主要目标产品的过程的同时会副产出大量的富含硫磺、硫氰酸铵和硫代硫酸铵等盐类物质的废液,这样的废液所含化学组分多种多样,但由于主要的成分为盐类物质,腐蚀性强,长期大量直接排放这类废液,会严重污染环境,危害人民的身体健康。利用含硫废液为原料制酸从根本上解决了这一问题,并且使硫资源得到成功利用。含硫废液为原料制酸是符合环保要求的“清洁生产”装置,具有巨大的环境效益、社会效益和经济效益。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种含硫废液干法制酸系统。
[0004] 本发明的另一目的在于一种含硫废液干法制酸方法。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
[0006] 一种含硫废液干法制酸系统,该系统包括含硫废液焚烧装置、炉气处理装置、转化装置和吸收装置;所述的含硫废液焚烧装置包括焚烧炉;所述的炉气处理装置包括依次相连通的废热锅炉、绝热蒸发全封闭酸洗装置、冷却装置、电除雾器和干燥塔;所述焚烧炉的炉气出口与废热锅炉的入口相连通;所述的转化装置为3+2五段两次转化装置或3+1四段两次转化装置,且所述干燥塔的炉气出口与所述的转化装置相连通;所述的吸收装置包括第一吸收塔和第二吸收塔。
[0007] 所述的3+1四段两次转化装置包括转化器、第I换热器、第II换热器、第III换热器和第IV换热器,按照由所述干燥塔干燥后炉气的流经顺序连通所述的转化器、第I换热器、第II换热器、第III换热器、第IV换热器、第一吸收塔和第二吸收塔;所述干燥塔干燥后炉气经二氧化硫风机依次送经第IV换热器和第I换热器换热后进入转化器的一段,一段转化后的炉气进入第I换热器换热后进入转化器的二段,二段转化后的炉气进入第II换热器换热后进入转化器的三段,三段转化后的炉气进入第III换热器换热后送入第一吸收塔进行一次吸收,一次吸收后的炉气依次经第III换热器和第II换热器换热后进入转化器的四段,四段转化后的炉气进入第IV换热器换热后送入第二吸收塔进行二次吸收。
[0008] 所述的3+2五段两次转化装置包括转化器、第I换热器、第II换热器、第III换热器、第IV换热器和第V换热器,按照由所述干燥塔干燥后炉气的流经顺序连通所述的转化器、第I换热器、第II换热器、第III换热器、第IV换热器和第V换热器、第一吸收塔和第二吸收塔;所述干燥塔干燥后炉气经二氧化硫风机依次送经第III换热器和第I换热器换热后进入转化器的一段,一段转化后的炉气进入第I换热器换热后进入转化器的二段,二段转化后的炉气进入第II换热器换热后进入转化器的三段,三段转化后的炉气进入第III换热器换热后送入第一吸收塔进行一次吸收,一次吸收后的炉气依次经第V换热器、第IV换热器和第II换热器换热后进入转化器的四段,四段转化后的炉气进入第IV换热器换热后进入转化器的五段,五段转化后的炉气进入第V换热器换热后送入第二吸收塔进行二次吸收。
[0009] 3+2五段两次转化装置和3+1四段两次转化装置中可以根据需要使用辅助加热设备,所述的辅助加热设备可以是电炉,在干燥后炉气经过换热器换热后进行第一次转化前以及第一次转化和吸收的炉气经过换热器换热后进行第二次转化前可以根据需要采用电炉等辅助加热设备对转化前炉气进行加热。
[0010] 所述的吸收装置后还连通有尾气处理装置,所述的尾气处理装置包括尾气吸收塔和尾气烟®,所述第二吸收塔顶部的气体出口分别连通尾气吸收塔和尾气烟囱。
[0011] 所述的绝热蒸发全封闭酸洗装置为动力波洗涤器、空塔和文氏管中的任意一种或任意两种组合;所述的冷却装置为冷却塔、间冷器或泡沫塔。
[0012] 所述第一吸收塔和第二吸收塔可以分别单独使用一套吸收塔酸循环装置或合用同一套吸收塔酸循环装置。合用同一套吸收塔酸循环装置时,所述的吸收塔酸循环装置包括分别与设置在第一吸收塔和第二吸收塔底部的排酸口相连通的吸收塔泵槽、设置在吸收塔泵槽内的吸收塔酸泵以及入口端与吸收塔酸泵相连通的吸收塔酸冷却器,所述吸收塔酸冷却器的出口端分别连通设置在第一吸收塔和第二吸收塔内上部的分酸器,所述的吸收塔酸泵还分别与成品酸冷却器的入口端以及设置在干燥塔侧壁上的开口相连通,所述的开口的位置为干燥塔填料区位置相对应。
[0013] 所述的干燥塔单独使用一套干燥塔酸循环装置。所述的干燥塔酸循环装置包括与干燥塔底部的排酸口相连通的干燥塔酸泵槽、设置在干燥塔酸泵槽内的干燥塔酸泵以及入口端与干燥塔酸泵相连通的干燥塔酸冷却器,所述干燥塔酸冷却器的出口端连通设置在干燥塔内上部的分酸器;所述干燥塔酸泵还与设置在第一吸收塔侧壁上的开口相连通,所述的开口的位置为第一吸收塔填料区位置相对应。
[0014] 一种含硫废液干法制酸方法:采用焚烧-干法制酸工艺对含硫废液进行焚烧分解,生成含SO2的高温炉气,所述的高温炉气经废热回收后,再依次进行酸洗净化、两级冷却和干燥处理,将干燥处理后炉气中的SO2进行转化吸收生成硫酸,所述的转化吸收采用两转两吸工艺。将废液焚烧,生成含二氧化硫的高温炉气,通过废热锅炉回收高温废热,为维持废液燃烧反应温度,需采用补充燃气方式进行助燃。
[0015] 所述的含硫废液在焚烧分解前加热至40~150°C。
[0016] 所述的高温炉气的温度为1000~1400°C,经过废热锅炉进行废热回收后温度下降至300~400 °C。
[0017] 本发明所述含硫废液干法制酸的方法,该工艺技术利用“焚烧-制酸法”工艺,对石化、化工、钢铁、煤气化等行业产生的含硫废液进行净化。采用干法工艺的含硫废液制酸装置主要由含硫废液焚烧、净化处理、转化、干燥吸收等工序组成。首先将浓缩的含硫废液进入废液槽,由燃烧液泵打入燃烧器通过空气将废液雾化喷入燃烧炉与燃烧空气混合进行分解燃烧,出燃烧炉的高温炉气经废热锅炉回收热量后进入净化工段的绝热蒸发全封闭酸洗装置进行酸洗。用稀硫酸除去大部分尘,然后进入冷却装置,进一步除去尘等有害物质,再经电除雾器除去酸雾后的气体进入干吸工段,在干燥塔前设有安全水封。[0018] 含有硫磺、硫氰酸铵和硫代硫酸铵等盐类物质的脱硫废液与燃气一起送入焚烧炉内燃烧分解,生成的含SO2炉气经废热回收后,采用稀酸洗净化、冷却和干燥处理后,再经两转两吸工艺制酸,总转化率达到99.9%以上。
[0019] 含硫废液制酸主要包括硫废液的焚烧、炉气的净化、二氧化硫的催化氧化和三氧化硫的吸收等阶段。在这些阶段,分别进行下列反应:[0020] 第一阶段:
[0021 ] NH4SCN+302=2H20+N2+S02+C02
[0022] (NH4) 2S203+2.502=4H20+N2+2S02
[0023] (NH4) 2S+302=4H20+N2+2S02
[0024] (NH4) 2S04+02=4H20+N2+2S02
[0025] (NH4)2CO3+1.502=4H20+N2+C02
[0026] S+02=S02
[0027] NH3+0.7 502=0.5N2+1.5H20
[0028] 第二阶段:
[0029] S02+0.502=S03
[0030] 第三阶段:
[0031] S03+H20=H2S04
[0032] 含硫废液制酸采用干法制酸工艺,则相似于传统硫铁矿制酸,即含硫废液焚烧产生的高温炉气在废热锅炉中回收高温废热后先进行酸洗净化、干燥,再进行两转两吸生成硫fe。
[0033] 该制酸系统采用两转两吸工艺大大地提高了 SO2转化率,使得总转化率达99.9%,尾气中SO2排放浓度降到50~300mg/Nm3以下,低于国家标准规定的最高允许排放浓度400mg/Nm3。该工艺及系统解决含硫废液变废为宝的同时,本身也达到了清洁工厂的条件,对环境的影响很小。
[0034] 本发明的有益效果:
[0035] 采用本发明所述系统及方法对含硫废液进行焚烧、废热回收、稀酸净化、冷却、干燥等前期处理后,采用两转两吸工艺制酸,总转化率达到99.9%以上。本发明的系统及方法对含硫废液进行回收和循环利用,不但具有巨大的环境效益、社会效益和经济效益。还可以杜绝由于含硫废液的排放而造成的环境污染。
附图说明
[0036] 图1为含硫废液干法制酸系统中含硫废液焚烧和废热回收工艺系统图。
[0037] 图2为含硫废液干法制酸系统中除废热锅炉外的炉气处理工艺系统图。
[0038] 图3为含硫废液干法制酸系统中3+1四段两次转化工艺系统图。
[0039] 图4为含硫废液干法制酸系统中干燥塔和吸收工艺系统图。
[0040] 图5为含硫废液干法制酸工艺系统图。
具体实施方式
[0041] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。[0042] 如图1、图2和图5所示一种含硫废液干法制酸系统,该系统包括含硫废液焚烧装置、炉气处理装置、转化装置和吸收装置;所述的含硫废液焚烧装置包括焚烧炉I ;所述的炉气处理装置包括依次相连通的废热锅炉2、绝热蒸发全封闭酸洗装置、冷却装置、一级电除雾器5-1、二级电除雾器5-2和干燥塔6 ;所述焚烧炉I的炉气出口与废热锅炉2的入口相连通;所述的转化装置为3+1四段两次转化装置,且所述干燥塔6的炉气出口与所述的转化装置相连通;所述的吸收装置包括第一吸收塔7和第二吸收塔8。所述的绝热蒸发全封闭酸洗装置为动力波洗涤器、空塔和文氏管中的任意一种或任意两种组合,本实施例采用动力波洗涤器3 ;所述的冷却装置为冷却塔、间冷器或泡沫塔,本实施例采用冷却塔4。
[0043] 本实施例所采用的转化装置为3+1四段两次转化装置,如图3所示,它包括转化器
9、第I换热器10-1、第II换热器10-2、第III换热器10-3和第IV换热器10-4,按照由所述干燥塔6干燥后炉气的流经顺序连通所述的转化器9、第I换热器10-1、第II换热器10-2、第III换热器10-3、第IV换热器10-4、第一吸收塔7和第二吸收塔8 ;所述干燥塔6干燥后炉气经二氧化硫风机11依次送经第IV换热器10-4和第I换热器10-1换热后进入转化器9的一段,一段转化后的炉气进入第I换热器10-1换热后进入转化器的二段,二段转化后的炉气进入第II换热器10-2换热后进入转化器的三段,三段转化后的炉气进入第III换热器10-3换热后送入第一吸收塔7进行一次吸收,一次吸收后的炉气依次经第III换热器10-3和第II换热器10-2换热后进入转化器9的四段,四段转化后的炉气进入第IV换热器10-4换热后送入第二吸收塔8进行二 次吸收。
[0044] 该3+1四段两次转化装置中可以根据需要使用辅助加热设备,所述的辅助加热设备可以是电炉,由所述干燥塔6干燥后经二氧化硫风机11依次送经第IV换热器10-4和第I换热器10-1换热后的炉气可根据需要采用电炉26-1加热后再进入转化器9进行第一次转化;第一次转化和吸收后的炉气经过第III换热器10-3和第II换热器10-2换热后可根据需要采用电炉26-2加热后再进入转化器9进行第二次转化。
[0045] 如图4所示,所述的吸收装置后还连通有尾气处理装置,所述的尾气处理装置包括尾气吸收塔12和尾气烟囱13,所述第二吸收塔8顶部的气体出口分别连通尾气吸收塔12和尾气烟囱13。
[0046] 所述第一吸收塔7和第二吸收塔8合用同一套吸收塔酸循环装置。所述的吸收塔酸循环装置包括分别与设置在第一吸收塔7和第二吸收塔8底部的排酸口相连通的吸收塔泵槽19、设置在吸收塔泵槽19内的吸收塔酸泵20以及入口端与吸收塔酸泵20相连通的吸收塔酸冷却器21,所述吸收塔酸冷却器21的出口端分别连通设置在第一吸收塔7和第二吸收塔8内上部的分酸器17-2,所述的吸收塔酸泵20还分别与成品酸冷却器22的入口端以及设置在干燥塔6侧壁上的开口相连通,所述的开口的位置为干燥塔填料区23位置相对应。
[0047] 所述的干燥塔6单独使用一套干燥塔酸循环装置。所述的干燥塔酸循环装置包括与干燥塔6底部的排酸口相连通的干燥塔酸泵槽14、设置在干燥塔酸泵槽14内的干燥塔酸泵15以及入口端与干燥塔酸泵15相连通的干燥塔酸冷却器16,所述干燥塔酸冷却器16的出口端连通设置在干燥塔6内上部的分酸器17-1 ;所述干燥塔酸泵15还与设置在第一吸收塔7侧壁上的开口相连通,所述的开口的位置为第一吸收塔填料区18位置相对应。
[0048] 采用上述系统制酸的方法,采用焚烧-干法制酸工艺对含硫废液进行焚烧分解,生成含SO2的高温炉气,所述的高温炉气经废热回收后,再依次进行酸洗净化、两级冷却和干燥处理,将干燥处理后炉气中的SO2进行转化吸收生成硫酸,所述的转化吸收采用两转两吸工艺。
[0049]由煤气精制脱硫工序输送来的含硫废液进入带搅拌器和蒸汽盘管加热的废液槽。含硫废液主要成分为硫磺,水,铵盐,硫酸盐等。废液所含化学组分多种多样,主要的成分为硫酸盐类物质,腐蚀性强。该液体被加热到90°C左右由燃烧液泵24打入焚烧炉I燃烧器,通过雾化风机25送来的压缩空气的雾化喷入焚烧炉I与燃烧空气混合燃烧。由于含硫废液含水量高达49%,该液体燃烧所放出的热量不能维持自身的热平衡,所以燃烧器配以煤气助燃。
[0050] 离开焚烧炉I的炉气温度约1170°C,在焚烧炉I出口设置一台中压强制循环水管废热锅炉2可产生中压饱和蒸汽或中压过热蒸汽。通过废热锅炉2将其冷却至350°C左右进入净化工段的动力波洗涤器3。废热锅炉2水动力系统采用自然循环或局部强制循环方案能够满足水动力的安全需求且能耗更低。由废热锅炉2来的炉气进入动力波洗涤器3,用浓度约2%~5%的稀硫酸除去大部分尘,然后进入冷却塔4,进一步除去尘等有害物质。气体温度降至32°C以下,再经一级电除雾器5-1、二级电除雾器5-2除去酸雾,出口气体中酸雾含量〈0.005g/Nm3。通过设置两级稀酸冷却器,控制炉气中含水量,以达到整个系统水平衡。经净化后的气体进入干燥塔6干燥后,进入转化吸收工段,利用98%硫酸来循环吸收产酸。在干燥塔6前设有安全水封27。
[0051] 由干燥塔6干燥的SO2气体通过风机增压后通过转化换热系统和炉气自身的放热反应来加热冷的SO2气体后进入转化器9第一、二、三段进行转化反应生成SO3,反应后的炉气经换热器换热后,进入第一吸收塔7吸收气体中S03。吸收后的气体依次通过换热器系统被加热升温后进入转化器9第四段进行第二次转化,出转化器四段的气体经换热冷却后进入第二吸收塔8。
[0052] 干吸酸循环系统采用三塔两槽方式,干燥塔6单独使用一套干燥塔酸循环装置,第一吸收塔7和第二吸收塔8合用一套吸收`塔酸循环装置。采用泵后冷却流程,干燥塔6、第一吸收塔7和第二吸收塔8酸循环系统各自独立。
[0053] 第二吸收塔8出来的气体经尾气烟囱13排入大气,尾气排放的浓度远远低于国家允许排放标准的浓度。

Claims (10)

1.一种含硫废液干法制酸系统,其特征在于该系统包括含硫废液焚烧装置、炉气处理装置、转化装置和吸收装置;所述的含硫废液焚烧装置包括焚烧炉;所述的炉气处理装置包括依次相连通的废热锅炉、绝热蒸发全封闭酸洗装置、冷却装置、电除雾器和干燥塔;所述焚烧炉的炉气出口与废热锅炉的入口相连通;所述的转化装置为3+2五段两次转化装置或3+1四段两次转化装置,且所述干燥塔的炉气出口与所述的转化装置相连通;所述的吸收装置包括第一吸收塔和第二吸收塔。
2.根据权利要求1所述的含硫废液干法制酸系统,其特征在于: 所述的3+1四段两次转化装置包括转化器、第I换热器、第II换热器、第III换热器和第IV换热器,按照由所述干燥塔干燥后炉气的流经顺序连通所述的转化器、第I换热器、第II换热器、第III换热器、第IV换热器、第一吸收塔和第二吸收塔;所述干燥塔干燥后炉气经二氧化硫风机依次送经第IV换热器和第I换热器换热后进入转化器的一段,一段转化后的炉气进入第I换热器换热后进入转化器的二段,二段转化后的炉气进入第II换热器换热后进入转化器的三段,三段转化后的炉气进入第III换热器换热后送入第一吸收塔进行一次吸收,一次吸收后的炉气依次经第III换热器和第II换热器换热后进入转化器的四段,四段转化后的炉气进入第IV换热器换热后送入第二吸收塔进行二次吸收; 所述的3+2五段两次转化装置包括转化器、第I换热器、第II换热器、第III换热器、第IV换热器和第V换热器,按照由所述干燥塔干燥后炉气的流经顺序连通所述的转化器、第I换热器、第II换热器、第III换热器、第IV换热器和第V换热器、第一吸收塔和第二吸收塔;所述干燥塔干燥后炉气经二氧化硫风机依次送经第III换热器和第I换热器换热后进入转化器的一段,一段转化后的炉气进入第I换热器换热后进入转化器的二段,二段转化后的炉气进入第II换热器换热后进入转化器的三段,三段转化后的炉气进入第III换热器换热后送入第一吸收塔进行一次吸收,一次吸收后的炉气依次经第V换热器、第IV换热器和第II换热器换热后进入转化器的四`段,四段转化后的炉气进入第IV换热器换热后进入转化器的五段,五段转化后的炉气进入第V换热器换热后送入第二吸收塔进行二次吸收。
3.根据权利要求1所述的含硫废液干法制酸系统,其特征在于所述的吸收装置后还连通尾气处理装置,所述的尾气处理装置包括尾气吸收塔和尾气烟®,所述第二吸收塔顶部的气体出口分别连通尾气吸收塔和尾气烟囱。
4.根据权利要求1所述的含硫废液干法制酸系统,其特征在于所述的绝热蒸发全封闭酸洗装置为动力波洗涤器、空塔和文氏管中的任意一种或任意两种组合;所述的冷却装置为冷却塔、间冷器或泡沫塔。
5.根据权利要求1或2所述的含硫废液干法制酸系统,其特征在于所述第一吸收塔和第二吸收塔分别单独使用一套吸收塔酸循环装置或合用同一套吸收塔酸循环装置。
6.根据权利要求5所述的含硫废液干法制酸系统,其特征在于所述的吸收塔酸循环装置包括分别与设置在第一吸收塔和第二吸收塔底部的排酸口相连通的吸收塔泵槽、设置在吸收塔泵槽内的吸收塔酸泵以及入口端与吸收塔酸泵相连通的吸收塔酸冷却器,所述吸收塔酸冷却器的出口端分别连通设置在第一吸收塔和第二吸收塔内上部的分酸器,所述的吸收塔酸泵还分别与成品酸冷却器的入口端以及设置在干燥塔侧壁上的开口相连通,所述的开口的位置为干燥塔填料区位置相对应。
7.根据权利要求1所述的含硫废液干法制酸系统,其特征在于所述的干燥塔单独使用一套干燥塔酸循环装置;所述的干燥塔酸循环装置包括与干燥塔底部的排酸口相连通的干燥塔酸泵槽、设置在干燥塔酸泵槽内的干燥塔酸泵以及入口端与干燥塔酸泵相连通的干燥塔酸冷却器,所述干燥塔酸冷却器的出口端连通设置在干燥塔内上部的分酸器;所述干燥塔酸泵还与设置在第一吸收塔侧壁上的开口相连通,所述的开口的位置为第一吸收塔填料区位置相对应。
8.一种含硫废液干法制酸方法,其特征在于:采用焚烧-干法制酸工艺对含硫废液进行焚烧分解,生成含SO2的高温炉气,所述的高温炉气经废热回收后,再依次进行酸洗净化、冷却和干燥处理,将干燥处理后炉气中的SO2进行转化吸收生成硫酸,所述的转化吸收采用两转两吸工艺。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于:所述的含硫废液在焚烧分解前加热至40 ~150°C。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于:所述的高温炉气的温度为1000~1300°C,经过废热锅炉进行废热回收`后温度下降至300~400°C。
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