CN104998540B - 一种用于低压、低浓度含硫气体中的硫回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于低压、低浓度含硫气体中的硫回收装置，包括脱硫装置和空气风机，脱硫装置的出口通过设于二级反应器内部的换热器与酸性气预热器的管程入口连接；所述空气风机的出口与空气预热器的管程入口连接；酸性气预热器、空气预热器的管程出口均与混合罐连接，混合罐的出口通过初反应器与第一废锅的管程连接，第一废锅的管程出口通过二级反应器、第二废锅的管程与硫分离器连接，所述硫分离器的出液口与硫磺池连接，硫分离器的出气端通过洗涤塔与尾风机连接而排入放空管进行放空。本发明有效回收酸性气体中H2S及含硫化合物生产出产品硫磺，并充分利用了循环利用原理，实现清洁生产，达到化害为利，变废为宝，降低污染，保护环境的目的。
Description
技术领域
本发明涉及硫回收领域，具体涉及一种用于低压、低浓度含硫气体中的硫回收装置。
背景技术
在化工、火力发电等生产领域中，在生产过程中会产生含有硫化合物如H2S、SO2的气体。由于环保要求，对该气体中的H2S、SO2等必须进行处理达标方可排放，所以就必须配套脱硫装置处理该部分气体，从而达到环保达标排放的目的。但由于工艺选择的不同性，有些企业产生的含硫气体的浓度低、压力低，例如NHD脱硫技术，对它们处理存在技术问题，主要在工艺技术、催化技术、管理水平等方面与国外先进水平相比还存在一定差距。众多高收率H2S回收延伸工艺和尾气处理工艺及其核心的设备、软件等往往因受国外的专利技术保护，大大制约了我国的H2S回收技术发展。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明型的目的在于提供一种用于低压、低浓度含硫气体中的硫回收装置，可以有效的回收气体中H2S、SO2等含硫化合物，并做为原料生产产品硫磺，实现清洁生产，达到化害为利，变废为宝，降低污染，保护环境的目的。
本发明型为实现其目的所采取的技术方案：
一种用于低压、低浓度含硫气体中的硫回收装置，包括脱硫装置和空气风机，所述脱硫装置的出口与设于二级反应器内部的换热器连接，所述换热器的出口与酸性气预热器的管程入口连接；所述空气风机的出口与空气预热器的管程入口连接；所述酸性气预热器的管程出口与空气预热器的管程出口均与混合罐连接，所述混合罐的出口通过初反应器与第一废锅的管程连接，第一废锅的管程出口与所述二级反应器的壳程连接；所述二级反应器的壳程出口通过第二废锅的管程与硫分离器连接，所述硫分离器的出液口与硫磺池连接，硫分离器的出气端通过洗涤塔与尾风机连接而排入放空管进行放空。
进一步方案，所述洗涤塔的顶部设有喷洒器，所述喷洒器的进液端通过液泵与一级沉淀池连接；洗涤塔的底部出液口与二级沉淀池连接；所述二级沉淀池与一级沉淀池之间通过过滤板连接使二级沉淀池经沉淀后洗涤液溢流至一级沉淀池。
进一步，所述尾气风机的出口端设有手动阀，尾气风机的进口端设有与二级沉淀池连通的导淋阀D。
进一步，所述第一废锅、第二废锅的壳程进液端均连接有循环冷却水，所述第一废锅壳程的进气端与蒸汽管网连接，第一废锅的壳程出气端分别与酸性气预热器的壳程、空气预热器的壳程连接；所述酸性气预热器的壳程和空气预热器的壳程出口均与第一废锅的壳程进液端连接；所述第二废锅的壳程进、出气端分别与蒸汽管网连接。
更进一步，所述循环冷却水为锅炉房中的锅炉水；所述第一废锅的进液端管道上设有自调阀P5，自调阀P5的阀位通过设于第一废锅上的液位计L1来控制；所述第二废锅的进液端管道上设有自调阀P7，自调阀P7的阀位通过设于第二废锅上的液位计L2来控制。
所述第一废锅壳程的进气端设有自调阀P3，自调阀P3的阀位通过设于第一废锅上的压力表B1来调节；第二废锅的壳程进气端设有自调阀P8，自调阀P8的阀位通过设于第二废锅上的压力表B2来调节。
所述第一废锅内的压力为2.5Mpa；第二废锅内的压力为0.3Mpa。
所述洗涤塔与二级沉淀池连接管上设有自调阀P9，调阀P9的阀位通过设于洗涤塔上的液位计L3来控制。
所述初反应器的入口端、出口端和内部分别设有温度计T1、温度计T3、温度计T2。
所述空气风机与空气预热器之间管道上设有自调阀P2，通过调节自调阀P2来控制初反应器内的温度；所述脱硫装置与换热器之间的管道上设有自调阀P1和流量计F1，通过流量计F1来调节自调阀P1的阀位。
本发明利用二级反应，将脱硫装置出来的酸性气体先经二级反应器进行加热后进入酸性气预热器继续加热，然后同经空气预热器加热后的空气在混合罐中混合，然后进入初反应器中进行催化氧化反应生成气态硫。混合有H2S、SO2、空气和气态硫的混合气体经第一废锅进行降温后进入二级反应器中继续催化氧化反应，进一步生成气态硫。同时反应热对经过换热器内的酸性气体进行加热。反应气进入第二废锅中进行降温后进入硫分离器进行分离，将其中的液硫捕集下来导入硫磺池中作产品储存。余下的气体进入洗涤塔中经喷淋器洗涤后，将气体中夹带的残留的液硫及SO2随洗涤液一起进入二级沉淀池中进行沉淀，洗涤液溢流至一级沉淀池经液泵导入喷淋器中进行循环使用。
本发明中反应方程式：H2S+O2→S+O2
H2S + O2→SO2+H2O
H2S+SO2→S+H2O
本发明中第一废锅利用来自蒸汽管网的2.5Mpa蒸汽控制其内部压力保持在2.5Mpa左右，第二废锅通过来自蒸汽管网的0.3Mpa蒸汽控制其内部压力保持在0.3Mpa左右。
本发明利用锅炉房的锅炉水做为循环冷却水，对反应后的高温混合气分别进入第一废锅、第二废锅中进行降温，并回收其副产蒸汽。第一废锅产生的蒸汽用于对酸性气预热器和空气预热器进行换热，冷凝后冷凝水再回收到第一废锅中作为循环冷却水使用；第二废锅产生的蒸汽回收到蒸汽管网中循环使用。
本发明中用于对洗涤塔进行洗涤的洗涤液将混合气中残留的液硫及SO2洗涤沉降下来，随洗涤液一起排入二级沉淀池，经沉淀出固体硫磺后溢流至一级沉淀池做为洗涤液重复使用；再通过液泵打入喷淋器中对洗涤塔中的混合气进行洗涤。
所以本发明能有效地回收酸性气体中H2S及含硫化合物，而生产出产品硫磺，并充分利用了循环利用原理，实现清洁生产，达到化害为利，变废为宝，降低污染，保护环境的目的。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明型进一步详细说明。
图1 本发明结构示意图。
图中：1-脱硫装置，2-空气风机，3-酸性气预热器，4-空气预热器，5-混合罐，6-初反应器，7-二级反应器，8-换热器，9-1-第一废锅，9-2-第二废锅，10-硫分离器，11-洗涤塔，12-尾气风机，13-液泵，14-一级沉淀池，15-二级沉淀池，16-硫磺池，17-喷洒器；P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9为自调阀，D为导淋阀，A1、A2为手动阀，B1、B2为压力表，L1、L2、L3为液位计，F1流量计。
具体实施方式
如图1所示，一种用于低压、低浓度含硫气体中的硫回收装置，包括脱硫装置1和空气风机2，所述脱硫装置1的出口与设于二级反应器7内部的换热器8连接，所述换热器8的出口与酸性气预热器3的管程入口连接；所述空气风机2的出口与空气预热器4的管程入口连接；所述酸性气预热器3的管程出口与空气预热器4的管程出口均与混合罐5连接，所述混合罐5的出口通过初反应器6与第一废锅9-1的管程连接，第一废锅9-1的管程出口与所述二级反应器7的壳程连接；所述二级反应器7的壳程出口通过第二废锅9-2的管程与硫分离器10连接，所述硫分离器10的出液口与硫磺池16连接，硫分离器10的出气端通过洗涤塔11与尾风机12连接而排入放空管进行放空。
进一步方案，所述洗涤塔11的顶部设有喷洒器17，所述喷洒器17的进液端通过液泵13与一级沉淀池14连接；洗涤塔11的底部出液口与二级沉淀池15连接；所述二级沉淀池15与一级沉淀池14之间通过过滤板连接使二级沉淀池15经沉淀后洗涤液溢流至一级沉淀池14。
进一步，所述尾气风机12的出口端设有手动阀A2，尾气风机12的进口端设有与二级沉淀池15连通的导淋阀D。
进一步，所述第一废锅9-1、第二废锅9-2的壳程进液端均连接有循环冷却水，所述第一废锅9-1壳程的进气端与蒸汽管网连接，第一废锅9-1的壳程出气端分别与酸性气预热器3的壳程、空气预热器4的壳程连接；所述酸性气预热器3的壳程和空气预热器4的壳程出口均与第一废锅9-1的壳程进液端连接；所述第二废锅9-2的壳程进、出气端分别与蒸汽管网连接。
更进一步，所述循环冷却水为锅炉房中的锅炉水；所述第一废锅9-1的进液端管道上设有自调阀P5，自调阀P5的阀位通过设于第一废锅9-1上的液位计L1来控制；所述第二废锅9-2的进液端管道上设有自调阀P7，自调阀P7的阀位通过设于第二废锅9-2上的液位计L2来控制。
所述第一废锅9-1壳程的进气端设有自调阀P3，自调阀P3的阀位通过设于第一废锅9-1上的压力表B1来调节；第二废锅9-2的壳程进气端设有自调阀P8，自调阀P8的阀位通过设于第二废锅9-2上的压力表B2来调节。
所述第一废锅9-1内的压力为2.5Mpa；第二废锅9-2内的压力为0.3Mpa。
所述洗涤塔11与二级沉淀池15连接管上设有自调阀P9，调阀P9的阀位通过设于洗涤塔11上的液位计L3来控制。
所述初反应器6的入口端、出口端和内部分别设有温度计T1、温度计T3、温度计T2。
所述空气风机2与空气预热器4之间管道上设有自调阀P2，通过调节自调阀P2来控制初反应器6内的温度；所述脱硫装置1与换热器8之间的管道上设有自调阀P1和流量计F1，通过流量计F1来调节自调阀P1的阀位。
本装置具体处理过程如下：
a）来自蒸汽管网的2.5Mpa蒸汽通过自调阀P3进入第一废锅9-1的壳程，通过压力表B1控制自调阀P3阀位，控制第一废锅9-1中压力保持在2.5Mpa。来自蒸汽管网的0.3Mpa蒸汽通过自调阀P8进入第二废锅9-2的壳程，通过压力表B2控制自调阀P8阀位，控制第二废锅9-2中的压力保持在0.3Mpa左右。
b）来自锅炉房的锅炉水一路通过自调阀P5进入第一废锅9-1壳程，通过液位计L1控制自调阀5的阀位，维持其液位在正常区间；另一路通过自调阀P7进入第二废锅9-2的壳程，并通过液位计L2控制自调阀P7阀位，维持其液位在正常区间。
c）来自脱硫装置的酸性气体通过自调阀P1进入二级反应器7内的换热器8中，其流量由F1流量计进行测定，并通过自调阀P1控制其流量大小，酸性气体经过换热器8换热后进入酸性气预热器3的管程。
d）空气通过空气风机2加压后，由F2流量计测定流量并通过自调阀P2控制流量后进入空气预热器4的管程；
e）酸性气体通过酸性气预热器3加热后与经空气预热器4加热后的空气一同进入混合罐5中进行混合，然后进入初反应器6中，在催化剂的作用下进行氧化反应生成气态硫，初反应器6的入口端、中间和出口端分别设有温度计T1、T2、T3，分别检测其各个温度控制点的温度，通过控制自调阀P2的阀位来调节空气流量来控制初反应器6中反应温度，使反应正常进行。
f）通过初反应器6反应后的混合气进入第一废锅9-1的管程，利用循环锅炉水进行换热降温，降温后的混合气进入二级反应器7壳程；因热交换而产生的蒸汽通过自调阀P6分别进入酸性气加热器3壳程、空气加热器4壳程进行换热，换热后的蒸汽冷凝成冷凝液又回到第一废锅9-1的壳程。
g）进入二级反应器7壳程的混合气在催化剂的作用下继续进行反应，并同二级反应器7内的换热器8进行热交换，反应热被通过换热器8的酸性气体所吸收，同时起来提高反应平衡和加热酸性气的作用。
h)、反应后的气体从二级反应器7壳程底部排出，进入第二废锅9-2的管程，通过循环锅炉水进行降温，将混合气中的气态硫冷凝成液硫后一起进入硫分离器10；同时因换热而产生的蒸汽并入蒸汽管网。
i)、经硫分离器10捕集液硫，液硫通过其底部自调阀P4排入硫磺池16中，被捕集液硫后的混合气进入洗涤塔11中；
j)、混合气经设于洗涤塔11顶部的喷淋器17喷洒洗涤液进行洗涤，使混合气中夹带的残留的液硫及SO2洗涤沉降下来，随洗涤液一起通过洗涤塔11底部的自调阀P9排入二级沉淀池15；并通过液位计L3控制自调阀P9的阀位，维持洗涤塔11内液位在正常区间。洗涤后的混合气进入尾气风机12，经抽吸加压后通过手动阀A2送出至放空总管放空；混合气中夹带的少量水分由导淋阀D排至二级沉淀池15中。
k)、洗涤水在二级沉淀池15沉淀出固体硫磺后溢流至一级沉淀池14，在一级沉淀池14内加入部分碱液，用以维持洗涤水的PH；洗涤水通过液泵13、手动阀A1打入喷淋器17中进行洗涤。
本发明有效地回收气体中H2S及含硫化合物，生产产品硫磺，实现清洁生产，达到化害为利，变废为宝，降低污染，保护环境的目的。
以上实施例并非仅限于本发明的保护范围，所有基于本发明的基本思想而进行修改或变动的都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于低压、低浓度含硫气体中的硫回收装置，包括脱硫装置（1）和空气风机（2），其特征在于：所述脱硫装置（1）的出口与设于二级反应器（7）内部的换热器（8）连接，所述换热器（8）的出口与酸性气预热器（3）的管程入口连接；所述空气风机（2）的出口与空气预热器（4）的管程入口连接；所述酸性气预热器（3）的管程出口与空气预热器（4）的管程出口均与混合罐（5）连接，所述混合罐（5）的出口通过初反应器（6）与第一废锅（9-1）的管程连接，第一废锅（9-1）的管程出口与所述二级反应器（7）的壳程连接；所述二级反应器（7）的壳程出口通过第二废锅（9-2）的管程与硫分离器（10）连接，所述硫分离器（10）的出液口与硫磺池（16）连接，硫分离器（10）的出气端通过洗涤塔（11）与尾气风机（12）连接而排入放空管进行放空；所述第一废锅（9-1）、第二废锅（9-2）的壳程进液端均连接有循环冷却水，所述第一废锅（9-1）壳程的进气端与蒸汽管网连接，第一废锅（9-1）的壳程出气端分别与酸性气预热器（3）的壳程、空气预热器（4）的壳程连接；所述酸性气预热器（3）的壳程和空气预热器（4）的壳程出口均与第一废锅（9-1）的壳程进液端连接；所述第二废锅（9-2）的壳程进、出气端分别与蒸汽管网连接；所述初反应器（6）的入口端、出口端和内部分别设有温度计。
2.根据权利要求1所述的硫回收装置，其特征在于：所述洗涤塔（11）的顶部设有喷洒器（17），所述喷洒器（17）的进液端通过液泵（13）与一级沉淀池（14）连接；洗涤塔（11）的底部出液口与二级沉淀池（15）连接；所述二级沉淀池（15）与一级沉淀池（14）之间通过过滤板连接使二级沉淀池（15）经沉淀后洗涤液溢流至一级沉淀池（14）。
3.根据权利要求1所述的硫回收装置，其特征在于：所述尾气风机（12）的出口端设有手动阀（A2），尾气风机（12）的进口端设有与二级沉淀池（15）连通的导淋阀D。
4.根据权利要求1所述的硫回收装置，其特征在于：所述循环冷却水为锅炉房中的锅炉水；所述第一废锅（9-1）的进液端管道上设有自调阀P5，自调阀P5的阀位通过设于第一废锅（9-1）上的液位计L1来控制；所述第二废锅（9-2）的进液端管道上设有自调阀P7，自调阀P7的阀位通过设于第二废锅（9-2）上的液位计L2来控制。
5.根据权利要求1所述的硫回收装置，其特征在于：所述第一废锅（9-1）壳程的进气端设有自调阀P3，自调阀P3的阀位通过设于第一废锅（9-1）上的压力表B1来调节；第二废锅（9-2）的壳程进气端设有自调阀P8，自调阀P8的阀位通过设于第二废锅（9-2）上的压力表B2来调节。
6.根据权利要求5所述的硫回收装置，其特征在于：所述第一废锅（9-1）内的压力为2.5Mpa；第二废锅（9-2）内的压力为0.3Mpa。
7.根据权利要求1所述的硫回收装置，其特征在于：所述洗涤塔（11）与二级沉淀池（15）连接管上设有自调阀P9，自调阀P9的阀位通过设于洗涤塔（11）上的液位计L3来控制。
8.根据权利要求1所述的硫回收装置，其特征在于：所述空气风机（2）与空气预热器（4）之间管道上设有自调阀P2，通过调节自调阀P2来控制初反应器（6）内的温度；所述脱硫装置（1）与换热器（8）之间的管道上设有自调阀P1和流量计F1，通过流量计F1来调节自调阀P1的阀位。
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