CN103951131B - 一种部分氧化环境中处理脱硫废液的热解装置 - Google Patents

Abstract

一种部分氧化环境中处理脱硫废液的热解装置是由自外向内的承压外壳、夹套、保温层和耐火砖连接构成，并由自上而下的气体分离段Ⅰ、雾化热解段Ⅱ、混流热解段Ⅲ、非活性盐热解段Ⅳ和热解盐激冷段Ⅴ连通进行部分氧化环境中脱硫废液的处理。本发明装置分段处理，保证了脱硫废液中的芳香类化合物及有机物在部分氧化环境中分解，降低了生成废水中的COD和硫化物，同时保证了脱硫废液中的非活性盐在还原气氛下热解，不仅彻底解决了脱硫废液的污染问题，还能回收利用脱硫废液中的有效成分。

Description

一种部分氧化环境中处理脱硫废液的热解装置

技术领域

本发明涉及一种处理脱硫废液的热解装置，特别是用于焦化湿法脱硫废液无害化处理的热解装置。属化工废水回收及其处理技术领域。

背景技术

随着焦化工业的迅速发展，焦炉煤气已成为一种大吨位能源和化工资源。粗焦炉煤气因含有硫化物、氰化物等有害物质，易造成后续深加工工段催化剂中毒，设备腐蚀，因此，必须对焦炉煤气进行脱硫脱氰净化处理。

现有国内大多数焦化企业都采用湿法氧化法脱硫装置。例如碱法脱硫装置，以纯碱为碱源，催化剂空气氧化再生，脱硫脱氰效果好。但在该脱硫装置中伴随一些副反应发生，产生一定量的副盐，当这类盐在脱硫剂中累积到一定浓度时会大大降低脱硫剂活性和脱硫效率。为保证脱硫剂的脱硫效率，需定期向脱硫装置中补充新鲜的无副盐脱硫液，同时排出部分积累了高浓度副盐的脱硫废液。又因该废液中含有毒性较大的硫氰酸根，焦化生化处理装置无法处理，而外排又会对环境造成严重污染。由于生产成本及技术原因，国内大部分焦化企业未设置焦化脱硫废液处理装置，而是直接喷洒煤场随炼焦煤返回焦炉高温分解，造成了环境污染、腐蚀配煤设备，降低了焦炭质量及焦炉内部构件性能，同时增大了煤气脱硫负荷，增加了运行成本。因此，开发清洁高效处理脱硫废液的设备装置已是现有焦化企业面临的难题之一。

现有文献CN101992017A公开报道了“一种焦化行业含钠脱硫废液的处理装置及方法”，该装置将焦化含钠脱硫废液与电厂脱硫废液以1:15～20混合，为电厂脱硫补充碱源，吸收电厂产生的SO₂。装置中主要利用焦化脱硫废液中的Na₂CO₃、NaHCO₃、NaOH等碱性组分，而废液中高浓度的NaSCN、Na₂S₂O₃大部分滞留在废液中，无法得到处理。

现有文献CN101597522A公开报道了“一种焦炉煤气脱硫处理方法及其专用装置”，该发明将废液处理装置、生硫利用装置与脱硫装置相连，复合成一个完整的煤气脱硫脱氰工艺装置，其脱硫废液采用传统的真空蒸发、浓缩、结晶工艺技术处理，提出脱硫废液中的副盐。该装置虽然能有效处理脱硫废液中的副盐，但需经过多次固液分离、重结晶过程，工艺过程复杂，且由于废液中含有多种杂质，硫氰酸铵和硫代硫酸铵浓度低且溶解度高，需在高浓度下才能结晶，对脱硫废液中硫氰酸铵和硫代硫酸铵的结晶比例要求严格，所以在提纯过程中需要多效加热冷却装置，条件要求苛刻。存在过程复杂，能耗较高和所得盐纯度低等问题，有待进一步的研究和作一定程度的改进。

现有文献CN101979340A公开报道了“一种脱硫废液处理工艺及设备”，该设备将脱硫废液送入密闭的水解反应器，在一定的温度和压力条件下将废液中的氰化物水解成甲酸盐、氨等无毒或微毒的化合物，然后送入蒸氨塔。该脱硫废液处理装置能有效水解废液中的大部分氰化物，但对于硫代硫酸盐、硫酸盐作用效果不明显，这部分盐和未水解的氰化物仍在系统中循环，当到累积到一定浓度时还需外排一部分高浓度含盐废液；另外，水解反应时间为10～80min，反应停留时间长，装置处理能力及效率受限。

现有文献CN101306885A一种焦化含硫废水的资源化处理方法所采用的设备、CN102225816A一种脱硫液回收副盐及其循环利用的方法所采用的设备等，这些处理设备都属于提盐法，利用药剂或结晶去除脱硫废液中的副盐。但该类脱硫废液处理设备需要大量的药剂作为沉淀剂或大量的蒸汽作为热源，导致运行成本居高不下，且结晶过程难以做到精准控制，直接影响副产品的纯度和回收率，使用规模受到限制。

现有文献 “脱硫废液处理技术的开发”、“脱硫废液焚烧”、“改良ADA法脱硫废液的处理”公开报道的脱硫废液处理方法及技术的设备，属于脱硫废液贫氧焚烧分解技术，通过燃气燃烧在焚烧炉中产生高温，在高温气氛下使脱硫废液中的含钠副盐分解转化为碱类盐，并返回脱硫系统，焚烧气体经脱硫后并入煤气管道，实现脱硫废液无废水排放处理。但在该方法中，脱硫废液中含钠副盐在高温条件下形成的熔融态固体与焚烧气体同时激冷，易发生二次反应，造成钠盐损失；另外，由于其反应炉自身的缺陷，脱硫废液在反应过程中停留时间短，分解不完全，易堵塞管道。

现有公开报道的文献中，脱硫废液的处理方法及设备以回收副盐为主，一般要经多效蒸发结晶设备及大量蒸汽热源才能实现副盐分步回收，使处理成本增加；且所得副盐的质量及纯度难以保证，在市场上有价无市，造成产品积压，增大管理成本。此外，蒸发后的废水如果不经处理，其COD、氮含量、硫化物等指标仍然达不到焦化生化处理工序进水口要求，需进一步深化处理，使投资和运行成本增加，难以大面积推广。

发明内容

本发明基于上述现有技术存在的问题，提供一种部分氧化环境中处理脱硫废液的热解装置。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种部分氧化环境中处理脱硫废液的热解装置，其特征在于：

所述热解装置是由自外向内的承压外壳、夹套、保温层和耐火砖连接构成，并由自上而下的气体分离段Ⅰ、雾化热解段Ⅱ、混流热解段Ⅲ、非活性盐热解段Ⅳ和热解盐激冷段Ⅴ连通进行部分氧化环境中脱硫废液的处理；

所述气体分离段Ⅰ上部设置有热解气体出口，下部通过除雾器与雾化热解段Ⅱ连通；

所述雾化热解段Ⅱ沿装置圆周向下均匀设置有雾化喷嘴和一温度检测孔，雾化热解段Ⅱ下部通过一级气液旋流板与混流热解段Ⅲ连通；

所述混流热解段Ⅲ位于一级气液旋流板和二级气液旋流板之间，设置有一个温度检测孔，并通过二级气液旋流板与非活性盐热解段Ⅳ连通；

所述非活性盐热解段Ⅳ在二级气液旋流板和热解盐激冷段Ⅴ之间，并通过激冷器与热解盐激冷段Ⅴ连通；非活性盐热解段Ⅳ沿装置圆周水平均匀布置有燃气烧嘴和一个温度检测孔，燃气烧嘴设有火焰检测器，并与逻辑控制程序连接；

所述热解盐激冷段Ⅴ位于装置下部，上部设有激冷器，下部设有液体出口和固体出口，并装配有液位显示报警装置。

上述技术方案还可以进一步通通过如下附加技术特征进行实施。

所述装置内部所有与物料接触的金属构件均采用不锈钢材质。

所述耐火砖为碱性耐火砖或含碳耐火砖，耐火温度不小于1550℃。

所述热解装置的反应压力为常压或微正压，气体分离段Ⅰ温度300℃～400℃，雾化热解段Ⅱ<650℃，混流热解段Ⅲ800℃～950℃，非活性盐热解段Ⅳ<1200℃。

所述热解装置的原料脱硫废液浓缩30%～50%，所用可燃气为焦炉煤气、氢气等富氢气体，空气系数0.6～0.85。

所述雾化喷嘴是2～4个，沿装置圆周向下均匀切向布置，向下夹角为0～60度，水平逆时针切线夹角为10～45度，材质为不锈钢。

所述燃气烧嘴（9）为2～4个，沿装置圆周水平均匀切向布置，顺时针切线夹角为10～45度，材质为不锈钢。

所述一级气液旋流板与二级气液旋流板安装旋流方向相反，流体流向相反。

所述激冷器回收碱液时向装置内设液体喷头；回收固体时无液体喷头。

所述雾化喷和燃气烧嘴的平面夹角为0～60度。

实现本发明上述所提供的一种部分氧化环境中处理脱硫废液的热解装置，其产生的积极效果和优点如下：

本装置采用高温热解法处理脱硫废液，过程的反应温度低于广大焦化企业使用的返炉焚烧法，因此限制了更多的污染物进入热解气体中。另外，这一过程又是在还原气氛条件下进行的，含氰化合物分解彻底，且无氮氧化合物生成，因而有害物质极少产生。

本装置进料为浓缩脱硫废液，原料脱硫废液浓缩量控制在30%～50%，一方面节约燃料和缩小设备尺寸，另一方面，使脱硫废液中浓缩的高浓度有机物在部分氧化环境中分解，有效降低循环废水的化学需氧量（COD）。

本装置分段处理脱硫废液 ，把脱硫废液中的芳香类化合物及其它有机化合物分解和非活性盐热解分段处理，一方面保证脱硫废液中的芳香类化合物及其它有机化合物在部分氧化环境中分解，降低生成废水中的COD；另一方面保证脱硫废液中的非活性盐在还原气氛下热解，不仅彻底解决了脱硫废液的污染问题，而且还能回收脱硫废液中的有效成分。

本装置分段处理脱硫废液，使脱硫废液的不同组分分段处理，特别是把物料进口和高温火焰分离，能有效防止脱硫废液中非活性钠盐高温热解形成盐雾飘出装置，充分保证脱硫废液处理后不形成新的污染。此外，还能有效防止非活性钠盐和其它含碳组分热解产生的钠盐和碳在物料雾化喷嘴和出口处遇冷凝结，堵塞喷嘴及排气管道。

本装置将热解气体和高温热解盐分开排出，能有效避免二者在高温环境下发生二次反应，进而提高废液中非活性盐的热解率，防止二次污染物生成。

本装置的物料雾化喷嘴与燃气烧嘴反向布置，在装置内部产生正反两种气流，并设二级反向布置气液旋流板，提高流体对流强度，增加装置内部流体返混程度，延长反应停留时间，保证脱硫废液在装置内热解反应充分进行。

本装置运行灵活，处理后的脱硫废液可根据用户实际情况回收固体盐或碱溶液，实现资源循环利用，降低生产成本。

本装置设置有夹套，使高温钠盐在内壁上冷却形成一层钠盐保护膜，保证钠盐高温热解时在装置内不挂壁，提高耐火砖使用寿命。

附图说明

图1是本发明的装置结构主视图。

图2是具有2个脱硫废液雾化喷嘴装配及流体流向俯视图。

图3是脱硫废液雾化喷嘴装配主视图。

图4是具有2个燃气烧嘴装配及流体流向俯视图。

图5是燃气烧嘴装配主视图。

图6是具有2个脱硫废液雾化喷嘴和2个燃气烧嘴装配俯视图。

图7是一级气液旋流板及流体流向俯视图。

图8是二级气液旋流板及流体流向俯视图。

图中：1-热解气体出口；2-承压外壳；3-夹套；4-保温层；5-除雾器；6、6a、6b-雾化喷嘴；7-耐火砖；8a、8b、8c-温度检测孔；9、9a、9b-燃气烧嘴；10-激冷器；11-液体出口；12-固体出口；13a-一级气液旋流板；13b-二级气液旋流板  14、14a、14b-火焰检测器。

Ⅰ-气体分离段；Ⅱ-雾化热解段；Ⅲ-混流热解段；Ⅳ-非活性盐热解段；Ⅴ-热解盐激冷段。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施方式进一步详细描述本发明所提供的一种部分氧化环境中处理脱硫废液的热解装置，所属技术领域的技术人员能够理解和实现本发明所述的技术方案，并且也能够达到本发明的所述效果。

实施本发明所提供的一种部分氧化环境中处理脱硫废液的热解装置，该热解装置的主体结构是自外向内依次由承压外壳2，夹套3，保温层4和耐火砖7叠加连接构成，并由自上而下的气体分离段Ⅰ、雾化热解段Ⅱ、混流热解段Ⅲ、非活性盐热解段Ⅳ和热解盐激冷段Ⅴ连通构成，采用富氢可燃气体加热提供热源，将脱硫废液送入热解装置中，在温度和压力以及还原气氛条件下，将脱硫废液中的非活性钠盐和氰化物分解为可回收的气体和固体化合物，进行部分氧化环境中脱硫废液的处理。

在该热解装置中，气体分离段Ⅰ设有热解气体出口，压力计和除雾器。反应产生的热解气体在雾化热解段Ⅱ与脱硫废液换热，并经过除雾器除去雾化小液滴后降温至300℃～400℃排出反应器。排出气体含有H₂S气体、惰性气体及未燃烧的还原性气体，经过与原料液换热、气液分离、脱硫后送入煤气管。

在该热解装置中，雾化热解段Ⅱ位于除雾器与一级气液旋流板之间，设有脱硫废液雾化喷嘴和测温孔，雾化喷嘴沿装置圆周向下均匀切向布置。浓缩脱硫废液经雾化喷嘴进入反应装置，脱硫废液在该段主要以水分蒸发、芳香类化合物热解及其它非盐类有机化合物部分氧化分解为主，此段反应温度<650℃。为节约燃料和缩小设备尺寸，入装置前，脱硫废液要经过必要的浓缩，浓缩量控制在30%～50%。同时，通过实时监测温度检测孔处的温度调整废液流量，保证雾化热解段的温度稳定在所需的温度条件。

在该热解装置中，混流热解段Ⅲ位于一级气液旋流板与二级气液旋流板之间，设有测温孔。来自雾化热解段的废液在重力和雾化喷嘴切向力的作用下，经一级气液旋流板逆时针进入混流雾化热解段，与来自二级气液旋流板的顺时针气流碰撞，形成混流，进而增加废液在装置内的反应停留时间，彻底分解废液里的非盐类有机物质。大部分非活性盐类在此段热解，此段反应温度控制在800℃～950℃。

在该热解装置中，非活性盐热解段Ⅳ位于二级气液旋流板与热解盐激冷段之间，设有燃气烧嘴和测温孔，烧嘴上设有火焰检测器，燃气烧嘴沿装置圆周均匀水平切向布置。来自混流热解段未热解的非活性盐组分在重力作用下进入非活性盐热解段，在还原气氛和高温条件下彻底热解，热解盐类呈熔融态。为提非活性盐热解率，防止熔融钠盐腐蚀反应器内部构件，此段平均反应温度控制在1200℃以下，空气系数控制在0.6～0.85之间。另外，为保证热解反应在还原气氛下进行，所用燃气为富氢可燃气体，如焦炉煤气、氢气等，并通过实时监测温度检测孔处的温度调整燃气流量，保证非活性盐热解段的平均温度稳定在1200℃以下。

在该热解装置中，热解盐激冷段Ⅴ位于装置下部，设有激冷器、液位显示报警装置、固体出口和液体出口，可根据实际情况回收固体或碱溶液。当需要回收碱溶液时，脱硫废液浓缩产生的冷凝液通过激冷器喷入热解盐激冷段，溶解并冷却热解盐类，形成碱溶液。碱溶液通过液体出口返回脱硫系统作为煤气脱硫的碱源。当要回收固体时，可通过激冷器和夹套的冷却介质共同冷却热解盐类，形成固体颗粒，经固体出口排出后可作为煤气脱硫的固体碱源。

为保证反应能顺利高效进行，所述反应器内平均反应温度控制在800℃～1000℃，非活性盐热解段控制在1200℃以下，反应压力为常压或微正压。所有与物料有接触的金属构件均采用不锈钢材质。反应器内部的耐火砖采用碱性耐火砖或含碳耐火砖，耐火温度不小于1550℃。

所述的燃气烧嘴位于装置下部，烧嘴数量为2～4个，沿装置圆周水平均匀切向布置，沿切线进入反应装置，顺时针切线夹角γ为10～45度，材质为不锈钢。且设有火焰检测器，连接警报系统，并通过逻辑程序控制，保证装置内点火前不排净易爆气体就不能点火，以防气爆，一旦装置内发生熄火或点火失败，立即自动切断气路、废水供给，性能安全可靠。

所述的物料雾化喷嘴位于反应器上部，喷嘴数量为2～4个，沿装置圆周向下均匀切向布置，向下夹角β为0～60度，逆时针切线夹角α为10～45度，材质为不锈钢。

所述的物料雾化喷嘴与燃气烧嘴的平面夹角θ为0～60度。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。

如附图1所示，实施一种部分氧化环境中处理脱硫废液的热解装置，所述的装置自上而下具有气体分离段Ⅰ、雾化热解段Ⅱ、混流热解段Ⅲ、非活性盐热解段Ⅳ和热解盐激冷段Ⅴ，共5个层段。进料脱硫废液浓缩量控制在30%～50%，经雾化喷嘴6雾化后进入雾化热解段Ⅰ，进入雾化热解段Ⅰ的雾化脱硫废液与来自混流热解段Ⅲ的热解气体换热，进一步蒸发废液中的水分，并使来自混流热解段Ⅲ的热解气体从800℃～950℃降到650℃以下，并吸收混流热解段Ⅲ非活性钠盐热解产生的盐雾。同时，通过实时监测温度检测孔8a处的温度调整废液流量，保证雾化热解段Ⅱ的温度稳定在所需温度条件。此外，在该段反应温度下，不足以使脱硫废液中的非活性钠盐发生热解反应，但废液中的芳香类化合物及其它非盐类有机化合物发生部分氧化分解反应，降低废液的COD。蒸发的水蒸汽和换热后的热解气经除雾器5去除降温过程形成的水雾后一起进入气体分离段Ⅰ，温度降至300℃～400℃后经热解气体出口1排出反应装置，后经与原料废液换热、气液分离和脱硫后送入煤气管。

经雾化热解段Ⅰ处理后的脱硫废液通过一级气液旋流板13a逆时针进入混流热解段Ⅲ，与通过二级气液旋流板13b顺指针流向的高温热解气逆向混合，产生混流，延长反应停留时间，加深反应进度。在此段约800℃～950℃温度下，大部分非活性钠盐发生热解反应，并彻底分解废液里的非盐类有机化合物。

来自混流热解段Ⅲ未热解的非活性盐组分在重力作用下进入非活性盐热解段Ⅳ。燃气和空气（低于理论空气量）经燃气烧嘴9、9a、9b在非活性盐热解段Ⅳ内非完全燃烧，形成高温还原气氛，来自混流雾化热解段Ⅲ未热解的非活性钠盐组分在还原气氛和高温条件下彻底热解。为保证热解反应彻底、保护装置内部耐火砖和燃气烧嘴。此段空气系数控制在0.6～0.85，并通过实时监测温度检测孔8c处的温度调燃气流量，保证非活性盐热解段Ⅳ的平均反应温度应控制在1200℃以下。燃气烧嘴9、9a、9b上设有火焰检测器14、14a、14b，且连接警报系统，并通过逻辑程序控制，保证装置内点火前不排净易爆气体就不能点火，以防气爆，一旦装置内发生熄火或点火失败，系统立即自动切断气路、废水供给，性能安全可靠。

在混流热解段Ⅲ和非活性盐热解段Ⅳ进行的主要反应如下：

硫代硫酸钠热解反应为反应（1）～（4）：

Na₂S₂O₃+4H₂= Na₂S+H₂S+3H₂O                  (1)

Na₂S₂O₃+3CO+H₂= Na₂S+H₂S +3CO₂              (2)

Na₂S₂O₃+H₂O= Na₂SO₄+H₂S                     (3)

4Na₂S₂O₃= Na₂S_X+3 Na₂SO₄                      (4)

硫酸钠热解反应为反应（5）～（7）：

Na₂SO₄+2H₂+2CO= Na₂CO₃+ H₂S+ H₂O+CO₂      (5)

Na₂SO₄+4H₂= Na₂S+4H₂O                      (6)

Na₂SO₄+3H₂+CO= Na₂CO₃+ H₂S+2H₂O           (7)

硫氰酸纳热解反应为反应（8）～（11）：

2 NaSCN+5H₂O= Na₂CO₃+2H₂S+CO₂+2NH₃       (8)

2 NaSCN+4H₂O= Na₂S+H₂S+2CO₂+2NH₃          (9)

2 NaSCN+5H₂O= Na₂CO₃+2H₂S+CO₂+N₂+3H₂     (10)

2 NaSCN+4H₂O= Na₂S+H₂S+2CO₂+ N₂+3H₂        (11)

其它反应（12）：

Na₂CO₃+ H₂S = Na₂S+CO₂+ H₂O                  (12)

在上述热解反应中，硫代硫酸钠热解反应以反应（1）（2）为主，硫酸钠热解反应以反应（5）（6）为主。硫氰酸钠热解反应，因雾化喷嘴与燃气烧嘴反向布置，产生正反两种气流，并设置二级气液旋流板，提高流体对流强度，增大返混程度，延长反应停留时间，发生以（10）（11）为主的热解反应。热解气主要为H₂S、N₂、CO₂ 、H₂及未燃烧的富氢气体，热解盐以Na₂S和Na₂CO₃为主。热解气在燃烧产生的热升力和气液旋流板13a、13b产生的旋转气流的作用下流向反应装置顶部，经热解气体出口1排出，后与原料脱硫废液换热浓缩脱硫废液，再进行气液分离，然后通入吸收塔，H₂S经吸收塔转化为硫，其它组分送入煤气管。而热解盐则在重力作用下向下进入热解盐激冷段Ⅴ，经冷却后排出反应器。该过程将热解气体和高温热解盐类分开排出，能有效避免二者在高温条件下发生二次反应，进而提高废液中非活性钠盐的热解效率，减少二次污染物的生成。

此外，装置设有夹套3，使热解高温钠盐在内壁上冷却形成一层钠盐保护膜，保证热解钠盐高温热解时在装置内不挂壁，提高耐火砖使用寿命。

混流热解段Ⅲ和非活性盐热解段Ⅳ反应产生的热解盐在重力作用下进入热解盐激冷段Ⅴ，通过改变激冷器10的冷却方式可灵活实现回收固体或碱溶液。当要回收碱溶液时，脱硫废液浓缩产生的冷凝液，热解气气液分离所得冷凝液，一起通过激冷器10喷洒到热解盐激冷段Ⅴ，并和夹套3内的冷却介质一起溶解和冷却热解盐，形成碱溶液，碱溶液通过液体出口11返回脱硫系统作为煤气脱硫的碱源。当要回收固体时，脱硫废液浓缩产生的低温冷凝液通过激冷器10，但不喷入热解盐激冷段Ⅴ，并和夹套3内的冷却介质一起冷却热解盐，形成固体颗粒，固体颗粒经固体出口排出后可作为煤气脱硫的固体碱源。

下面通过具体实施例进一步详细描述本发明的一种部分氧化环境中处理脱硫废液的热解装置，本专业技术领域的技术人员在阅读本发明具体实施例后，能够理解和实施本发明，而本具体实施例是对本发明的详细说明，并不对本发明做出任何限制。

实施例1

含钠脱硫废液（以下称为废液，下同）原液与来自热解气体出口1的热解气换热后浓缩30%，经雾化喷嘴6a、6b雾化后向下沿内壁切线进入雾化热解段Ⅱ，在约600℃条件下，废液进一步蒸发浓缩，废液中的芳香类化合物及其它非盐类有机化合物分解。分解后的气体、水蒸气和来自下段的热解气向上经过除雾器5进入气体分离段Ⅰ，温度降至350℃左右后排出。通过检测温度检测孔8a温度调整废液流量，保证雾化热解段Ⅱ的温度稳定在600℃左右。

废液经雾化热解段Ⅱ浓缩并分解有机物后通过一级气液旋流板13a逆时针进入混流热解段Ⅲ，并与顺时针流向通过二级气液旋流板13b的富氢气体逆向混合，在还原氢气氛和900℃条件下，非活性钠盐发生热解反应，并彻底分解废液里的非盐类有机物质。非活性钠盐热解反应如下：

Na₂S₂O₃+4H₂= Na₂S+H₂S+3H₂O

Na₂S₂O₃+3CO+H₂= Na₂S+H₂S +3CO₂

Na₂SO₄+2H₂+2CO= Na₂CO₃+ H₂S+ H₂O+CO₂

Na₂SO₄+4H₂= Na₂S+4H₂O

Na₂SO₄+3H₂+CO= Na₂CO₃+ H₂S+2H₂O

2 NaSCN+5H₂O= Na₂CO₃+2H₂S+CO₂+N₂+3H₂

2 NaSCN+4H₂O= Na₂S+H₂S+CO₂+ N₂+3H₂

未热解的非活性钠盐和生成的碱性钠盐在重力作用下经二级气液旋流板13b逆时针进入非活性盐热解段Ⅳ。在非活性盐热解段Ⅳ，焦炉煤气和空气（空气系数为0.85）经燃气烧嘴9a、9b顺时针切向进入非活性盐热解段Ⅳ内燃烧，形成约1150℃高温还原气氛（氢气氛），来自混流雾化热解段Ⅲ未热解的非活性钠盐组分在还原气氛和高温条件下彻底热解，热解反应与混流热解段Ⅲ一致，且一部分生成的碱性钠盐发生如下反应：

Na₂CO₃+ H₂S = Na₂S+CO₂+ H₂O

在此段，燃气烧嘴9a、9b上设有火焰检测器14a、14b，且连接警报系统，并通过逻辑程序控制，实时监视装置内燃烧情况，保证装置内点火前不排净焦炉煤气就不能点火，以防气爆，一旦装置内发生熄火或点火失败，系统立即自动切断气路、废液供给。并通过实时监测温度检测孔8c处的温度调整焦炉煤气流量，保证非活性盐热解段Ⅳ的平均温度稳定在1150℃左右。

混流热解段Ⅲ和非活性盐热解段Ⅳ反应产生的热解盐在重力作用下进入热解盐激冷段Ⅴ，废液浓缩产生的冷凝液，热解气气液分离所得冷凝液，一起通过激冷器10向下喷洒入热解盐激冷段Ⅴ，吸收热解盐形成碱液，并和夹套3内的冷却介质一起冷却碱液，在液位显示报警装置监测下，冷却后的碱溶液定期通过液体出口11返回脱硫系统作为煤气脱硫的碱源。

实施例2

装置及运行方式与实例1相同，所不同的是，空气系数为0.6，废液浓缩量为50%，此时，雾化热解段Ⅱ温度为550℃左右，混流热解段Ⅲ温度为850℃左右，非活性盐热解段Ⅳ温度约1100℃，废液浓缩产生的冷凝液，热解气气液分离所得冷凝液，一起通过激冷器10，但不喷入热解盐激冷段Ⅴ，和夹套3内的冷却介质一起冷却热解盐，形成固体颗粒，固体颗粒经固体出口排出后可作为煤气脱硫的固体碱源。

上述两种实施例产生的热解气和热解盐成分一致，热解气主要为H₂S、N₂、CO₂ 和H₂；热解盐以Na₂S和Na₂CO₃为主。区别在于，实施例1中热解气中H₂含量和热解盐中Na₂S的产率高于实施例2。

Claims (10)

1.一种部分氧化环境中处理脱硫废液的热解装置，其特征在于：

所述热解装置是由自外向内的承压外壳（2）、夹套（3）、保温层（4）和耐火砖（7）连接构成，并由自上而下的气体分离段Ⅰ、雾化热解段Ⅱ、混流热解段Ⅲ、非活性盐热解段Ⅳ和热解盐激冷段Ⅴ连通进行部分氧化环境中脱硫废液的处理；

所述气体分离段Ⅰ上部设置有热解气体出口（1），下部通过除雾器（5）与雾化热解段Ⅱ连通；

所述雾化热解段Ⅱ沿装置圆周向下均匀设置有雾化喷嘴（6）和一温度检测孔（8a），雾化热解段Ⅱ下部通过一级气液旋流板（13a）与混流热解段Ⅲ连通；

所述混流热解段Ⅲ位于一级气液旋流板（13a）和二级气液旋流板（13b）之间，设置有一个温度检测孔（8b），并通过二级气液旋流板（13b）与非活性盐热解段Ⅳ连通；

所述非活性盐热解段Ⅳ在二级气液旋流板（13b）和热解盐激冷段Ⅴ之间，并通过激冷器（10）与热解盐激冷段Ⅴ连通；非活性盐热解段Ⅳ沿装置圆周水平均匀布置有燃气烧嘴（9）和一个温度检测孔（8c），燃气烧嘴（9）设有火焰检测器（14），并与逻辑控制程序连接；

所述热解盐激冷段Ⅴ位于装置下部，上部设有激冷器（10），下部设有液体出口（11）和固体出口（12），并装配有液位显示报警装置。

2.如权利要求1所述的脱硫废液的热解装置，所述装置内部所有与物料接触的金属构件均采用不锈钢材质。

3.如权利要求1所述的脱硫废液的热解装置，所述耐火砖（7）为碱性耐火砖或含碳耐火砖，耐火温度不小于1550℃。

4.如权利要求1所述的脱硫废液的热解装置，所述热解装置的反应压力为常压或微正压，气体分离段Ⅰ温度300℃～400℃，雾化热解段Ⅱ<650℃，混流热解段Ⅲ800℃～950℃，非活性盐热解段Ⅳ<1200℃。

5.如权利要求1所述的脱硫废液的热解装置，所述热解装置的原料脱硫废液浓缩30%～50%，所用可燃气为焦炉煤气、氢气富氢气体，空气系数0.6～0.85。

6.如权利要求1所述的脱硫废液的热解装置，所述雾化喷嘴（6）是2～4个，沿装置圆周向下均匀切向布置，向下夹角为0～60度，水平逆时针切线夹角为10～45度，材质为不锈钢。

7.如权利要求1所述的脱硫废液的热解装置，所述燃气烧嘴（9）为2～4个，沿装置圆周水平均匀切向布置，顺时针切线夹角为10～45度，材质为不锈钢。

8.如权利要求1所述的脱硫废液的热解装置，所述一级气液旋流板（13a）与二级气液旋流板（13b）安装旋流方向相反，流体流向相反。

9.如权利要求1所述的脱硫废液的热解装置，所述激冷器（10）回收碱液时向装置内设液体喷头；回收固体时无液体喷头。

10.如权利要求1所述的脱硫废液的热解装置，所述雾化喷嘴（6）和燃气烧嘴（9）的平面夹角为0～60度。