CN106082137B - 一种综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的系统及工艺。所述系统包括：离心喷雾干燥器，将含有单质硫和脱硫液副盐的硫泡沫干燥为含有单质硫和副盐晶体的混合颗粒；热管换热器，回收烟道气的余热，以产生离心喷雾干燥器进行干燥时所需要的热空气；焚硫炉，与离心喷雾干燥器连接，将所述混合颗粒燃烧生成主要成分为SO₂的高温气体；余热锅炉，与焚硫炉连接并且包括热管蒸发管，用于回收高温气体的热量以使高温气体温度降低为主要成分为SO₂的低温气体；转化器，与余热锅炉连接，将低温气体中的SO₂转化为SO₃气体；吸收器，与转化器连接，吸收SO₃气体并产生浓硫酸。

Description

一种综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的系统及工艺

技术领域

本发明属于焦化废物资源化利用领域，具体地讲，本发明涉及一种可广泛应用于焦化行业的综合利用焦炉煤气脱硫产生的低品质硫磺和脱硫液副盐的系统及工艺。

背景技术

焦炉炼焦产生的焦炉煤气中含有H₂S、HCN等有害物质，脱硫工序的作用就是脱除其中的H₂S、HCN，其中大部分H₂S转化为单质硫，也就是硫磺，其余的H₂S、HCN在氧化过程中发生副反应生成硫代硫酸盐、硫氰酸盐和硫酸盐。由于焦炉煤气中含有焦油、煤粉及焦粉等杂质，加上工艺的局限性，所产生的硫磺纯度只有70％-80％，且颜色呈黑灰色，难以销售。溶解于脱硫液中的副盐达到一定的浓度时将严重影响脱硫液的吸收和再生能力，造成脱硫效率严重下降，因此必须将副盐从脱硫液中提出。

当前通用的提取副盐的方法是真空蒸发结晶法提取并分离，但是其能源消耗较大且产品市场需求量小，销售困难，与低品位硫磺一样形成了固体废物，成为焦化厂的一大负担。

发明内容

针对上述情况，本发明旨在提供一种综合利用低品质硫磺及脱硫液副盐的系统及工艺。为实现这一目的，本发明以离心喷雾干燥技术和回收烟道气余热技术来提取硫泡沫中的单质硫和脱硫液副盐；通过焚硫炉产生SO₂气体同时回收其产生的热量；SO₂气体通过两转两吸工艺生产浓硫酸；将生产的浓硫酸用于焦炉煤气净化工序的脱氨环节来生产农业肥料硫酸铵。整个工艺科学合理地实现了元素流的闭环利用，真正达到了低品位硫磺和脱硫液副盐的资源化利用，同时回收余热生产了可以作为能源输出的中压蒸汽，大大降低了工序能耗。

本发明提供了一种综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的系统，所述系统包括：离心喷雾干燥器，将含有单质硫和脱硫液副盐的硫泡沫干燥为含有单质硫和副盐晶体的混合颗粒；热管换热器，回收烟道气的余热，以产生离心喷雾干燥器进行干燥时所需要的热空气；焚硫炉，与离心喷雾干燥器连接，将所述混合颗粒燃烧生成主要成分为SO₂的高温气体；余热锅炉，与焚硫炉连接并且包括热管蒸发管，用于回收所述高温气体的热量以使所述高温气体温度降低为主要成分为SO₂的低温气体；转化器，与余热锅炉连接，将所述低温气体中的SO₂转化为SO₃气体；吸收器，与转化器连接，吸收SO₃气体并产生浓硫酸。

根据本发明的实施例，所述系统还包括与离心喷雾干燥器连接用于将硫泡沫输送到离心喷雾干燥器的泵以及设置在离心喷雾干燥器与热管换热器之间以将来自热管换热器的热空气输送到离心喷雾干燥器的风机。

根据本发明的实施例，其中，转化器和吸收器的个数均为一个或者转化器和吸收器的个数均为两个，其中，当转化器和吸收器的个数均为两个时，转化器包括一次转化器和二次转化器，吸收器包括一次吸收器和二次吸收器，它们的连接顺序是一次转化器、一次吸收器、二次转化器和二次吸收器。

根据本发明的实施例，所述系统还包括饱和器，在饱和器中，将吸收器得到的浓硫酸作为吸收介质吸收焦炉煤气中的氨从而生成硫酸铵。

根据本发明的实施例，余热锅炉将回收的热量传递给软水以产生中压蒸汽。

本发明提供了一种综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的工艺，所述工艺包括：利用离心喷雾干燥器对含有单质硫和脱硫液副盐的硫泡沫进行干燥，得到含有单质硫和副盐晶体的混合颗粒，其中，干燥所需要的热空气是由热管换热器回收烟道气余热而产生的；通过焚硫炉将含有单质硫和副盐晶体的混合颗粒转变为主要成分为SO₂的高温气体，并且通过余热锅炉将所述高温气体变为主要成分为SO₂的低温气体；利用转化器将来自余热锅炉的低温气体中的SO₂转变为SO₃气体，然后利用吸收器吸收SO₃气体，从而得到浓硫酸。

根据本发明的实施例，所述工艺还包括将得到的浓硫酸作为吸收介质在饱和器中吸收焦炉煤气中的氨，从而得到硫酸铵。

根据本发明的实施例，所述工艺还包括将来自转化器的尾气并入焦炉烟道气脱硫脱硝工艺环节进行脱除污染物，并用所述饱和器中的循环液吸收干燥器中的尾气。

根据本发明的实施例，在余热锅炉进行的步骤是以有机工质为载体，通过热管蒸发器回收高温气体释放的65％-85％的热量，同时余热锅炉将回收的热量传递给软水从而产生中压蒸汽。

根据本发明的实施例，其中，转化器和吸收器的个数均为一个或者转化器和吸收器的个数均为两个，其中，当转化器和吸收器的个数均为两个时，转化器包括一次转化器和二次转化器，吸收器包括一次吸收器和二次吸收器，它们的连接顺序是一次转化器、一次吸收器、二次转化器和二次吸收器。

本发明的有益效果是：

(Ⅰ)以烟道气余热为热源，以离心喷雾干燥的方式提取脱硫工序产生的硫泡沫中的单质硫和脱硫液副盐，取代能耗较高的熔硫工艺和真空蒸发结晶提取副盐工艺。

(Ⅱ)采用热管换热器可以高效利用烟道气余热，采用热管蒸发器可以使焚硫炉高温气体热量得到有效回收，产生的中压蒸汽可供其他工序使用。

(Ⅲ)制备硫酸采用成熟工艺，转化率高达99.5％，硫酸直接用于焦炉煤气净化工序，就地转化为附加值较高的农业肥料，实现了固体废物的资源化利用，既防止环境污染又变废为宝取得可观的经济效益。

(Ⅳ)该工艺不产生多余废水和固体废物，所有尾气均实现回收净化。

附图说明

图1是根据本发明的综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的系统和工艺的示意图。

具体实施方式

将在下文中参照附图更充分地描述各种示例实施例，在附图中示出了示例实施例。然而，示例实施例可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为局限于在此阐述的示例实施例。因此，本发明可以包括所有包括在涉及本发明的构思和技术范围内的修改、等同物或者替代物。在描述本发明的实施例的过程中，当现有技术的某些详细说明被认为会不必要地模糊本发明的本质时，会省略其详细描述。

本发明提供了一种综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的系统及工艺。在本发明的整个工艺中，没有产生固体、液体废物，废气全部回收处理净化，没有污染，实现了焦化企业固体废物的资源化利用。并且，本发明充分回收利用余热，降低了工序能耗。在本发明中，以焦化工艺系统元素流(含有单质硫和脱硫液副盐的硫泡沫)为基础，以高效利用工厂余热(焦炉烟道气或加热炉烟道气中的余热)为主，利用高效的离心喷雾干燥技术一次性提取单质硫和副盐结晶，将提取的单质硫和副盐结晶作为粗原料制取硫酸，并将制得的硫酸用于脱除焦炉煤气中的氨，生产可作为农业肥料的硫酸铵。

下面将参照附图详细地描述根据本发明的综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的系统。

参照图1，根据本发明的综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的系统包括离心喷雾干燥器1、热管换热器2、焚硫炉3、余热锅炉4、一次转化器5、一次吸收器6以及用于流体输送的泵7和风机8等设备。

离心喷雾干燥器1对由煤气脱硫工序得到的含有单质硫和脱硫液(脱硫液中含有副盐)的硫泡沫进行干燥。含有单质硫和脱硫液副盐的硫泡沫由泵7输送到离心喷雾干燥器1。硫泡沫在离心喷雾干燥器中被一次性直接干燥成含有单质硫和副盐晶体的混合颗粒。由于喷雾干燥具有较强的雾化效果，可以形成较大的比表面积，有利于水分的蒸发，因此，可以在5s的时间内蒸发掉98％左右的水分，实现了单质硫的快速干燥和副盐的结晶，从而实现一道工序完成制酸原料的预处理。

热管换热器2通过风机8与离心喷雾干燥器1连接，热管换热器2将烟道气(例如，焦炉烟道气或加热炉烟道气)中的余热回收，从而产生离心喷雾干燥器1的干燥过程所需要的热空气。热空气通过风机8进入离心喷雾干燥器1，与硫泡沫接触，使硫泡沫中的水分快速蒸发。热管换热器2通过热管中介质的循环相变过程来吸收、释放烟道气中的余热，从而最大限度地利用工业余热、废热，同时降低焚硫工序所需热量。

焚硫炉3与离心喷雾干燥器1连接，从离心喷雾干燥器1中得到的混合颗粒进入焚硫炉3，与空气燃烧，生成主要成分为SO₂的高温气体，高温气体的温度是1000℃至1100℃。高温气体进入余热锅炉4，通过余热锅炉4将热量传递给软水，产生中压蒸汽，同时高温气体温度下降，变为低温气体，低温气体的主要成分为SO₂，低温气体的温度是220℃至240℃。

余热锅炉4包括热管蒸发器，热管蒸发器的放热端介质是来自焚硫炉的高温气体，热管蒸发器分为两级，串联布置能够最大效率地利用余热；吸热端介质是有机工质。高温气体在热管蒸发器冷却过程释放的热量通过热管传递给有机工质，有机工质吸热后气化为有机工质蒸汽，有机工质蒸汽加热锅炉中的软水，生产中压蒸汽。即，余热锅炉4通过回收高温气体的65％-85％(例如75％)的热量生产中压蒸汽。中压蒸汽可以作为能源产品直接输出或用于前述硫磺和副盐的干燥，提高了热回收效率，降低了工序能耗。热管蒸发器与热管换热器2的工作原理相似，它们分别回收烟道气和焚硫炉气体余热，在其工作过程中，相变传热速率大、传热效率高，热源介质和冷源介质不接触，冷热介质避免了因串漏造成的介质污染。

余热锅炉4与一次转化器5连接，一次转化器5与一次吸收器6连接。从余热锅炉4出来的低温气体顺序进入一次转化器5、一次吸收器6，低温气体中的98％以上的SO₂气体被转化为SO₃气体并且被吸收器中的硫酸吸收成为浓硫酸，浓硫酸的浓度范围是93％至98％。根据本发明的实施例，为了提高低温气体中SO₂的转化率，还可以将转化器和吸收器可以分别设置为两个，并且一一对应，即，从余热锅炉4出来的低温气体顺序进入一次转化器5、一次吸收器6、二次转化器(未示出)、二次吸收器(未示出)。经历两次转化和两次吸收过程后，低温气体中的99.5％以上的SO₂气体通过转化器被转化为SO₃气体，并被吸收器中的硫酸吸收，最后生成浓硫酸(浓硫酸的浓度范围是93％至98％)。

根据本发明的实施例，饱和器9可以与吸收器(一次吸收器6和/或二次吸收器)连接。生成的浓硫酸可以在饱和器9中作为吸收介质吸收焦炉煤气中的氨，最后生成硫酸铵。硫酸铵是一种附加值相对较高的农业肥料。

下面将参照附图详细地描述根据本发明的综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的工艺。

参照图1，煤气脱硫工序得到的含有单质硫和脱硫液副盐的硫泡沫由泵7输送到离心喷雾干燥器1，硫泡沫在离心喷雾干燥器1中被一次性直接干燥成含有单质硫和副盐晶体的混合颗粒。在干燥过程中，使用热管换热器2将烟道气中的余热回收，产生干燥过程所需要的热空气。热空气通过风机8进入干燥器，与硫泡沫接触，使硫泡沫中的水分快速蒸发。

从离心喷雾干燥器1中得到的混合颗粒进入焚硫炉3，与空气燃烧，生成主要成分为SO₂的高温气体，高温气体的温度在1000℃至1100℃的范围内。高温气体进入余热锅炉4，通过余热锅炉4将热量传递给软水，产生中压蒸汽，同时高温气体变为温度较低的主要成分为SO₂的低温气体，低温气体的温度是220℃至240℃。

从余热锅炉4出来的低温气体顺序进入一次转化器5和一次吸收器6。低温气体中的98％以上的SO₂气体被转化为SO₃气体并且被吸收器中的硫酸吸收成为浓硫酸，浓硫酸的浓度范围是93％至98％。根据本发明的实施例，为了提高低温气体的转化率，还可以将转化器和吸收器可以分别设置为两个，并且一一对应，即，从余热锅炉4出来的低温气体顺序进入一次转化器5、一次吸收器6、二次转化器(未示出)、二次吸收器(未示出)。经历两次转化和两次吸收过程后，低温气体中的99.5％以上的SO₂气体通过转化器被转化为SO₃气体，并被吸收器中的硫酸吸收，最后生成浓硫酸(浓硫酸的浓度范围是93％至98％)。

得到的浓硫酸进入饱和器9，在饱和器9中，浓硫酸作为吸收介质吸收焦炉煤气中的氨，最后生成硫酸铵。

根据本发明的实施例，所述工艺还可以包括尾气处理。在经历转化和吸收后，吸收器的剩余尾气中含有少量未转化的SO₂和高温燃烧生成的NO_X，将其并入焦炉烟道气脱硫脱硝工艺环节进行脱除污染物。离心喷雾干燥器1产生的尾气中主要含有氨气，用硫酸铵母液(饱和器9中的循环液)作为吸收介质吸收离心喷雾干燥器1的尾气，然后将吸收尾气后的硫酸铵母液返回饱和器9，生成硫酸铵。

整个工艺形成元素流的闭环，将困扰焦化行业的固体废物实现资源化利用，产品为附加值较高、销售需求旺盛的硫酸铵。利用余热资源，充分回收系统热量副产蒸汽，降低工序能耗。整个工序不产生废水和固体废物，所有尾气全部经过净化，不产生大气污染。

Claims (9)

1.一种综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的系统，其特征在于，所述系统包括：

离心喷雾干燥器，将含有单质硫和脱硫液副盐的硫泡沫干燥为含有单质硫和副盐晶体的混合颗粒；

热管换热器，回收烟道气的余热，以产生离心喷雾干燥器进行干燥时所需要的热空气；

焚硫炉，与离心喷雾干燥器连接，将所述混合颗粒燃烧生成主要成分为SO₂的高温气体；

余热锅炉，与焚硫炉连接并且包括热管蒸发器，用于以有机工质为载体通过热管蒸发器回收所述高温气体的65％-85％的热量，以使所述高温气体温度降低为主要成分为SO₂的低温气体；

转化器，与余热锅炉连接，将所述低温气体中的SO₂转化为SO₃气体；以及

吸收器，与转化器连接，吸收SO₃气体并产生浓硫酸。

2.根据权利要求1所述的综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的系统，其中，所述系统还包括与离心喷雾干燥器连接用于将硫泡沫输送到离心喷雾干燥器的泵以及设置在离心喷雾干燥器与热管换热器之间以将来自热管换热器的热空气输送到离心喷雾干燥器的风机。

3.根据权利要求1所述的综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的系统，其中，转化器和吸收器的个数均为一个或者转化器和吸收器的个数均为两个，

其中，当转化器和吸收器的个数均为两个时，转化器包括一次转化器和二次转化器，吸收器包括一次吸收器和二次吸收器，它们的连接顺序是一次转化器、一次吸收器、二次转化器和二次吸收器。

4.根据权利要求1或3所述的综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的系统，其中，所述系统还包括饱和器，在饱和器中，将吸收器得到的浓硫酸作为吸收介质吸收焦炉煤气中的氨从而生成硫酸铵。

5.根据权利要求1所述的综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的系统，其中，余热锅炉将回收的热量传递给软水以产生中压蒸汽。

6.一种综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的工艺，其特征在于，所述工艺包括：

利用离心喷雾干燥器对含有单质硫和脱硫液副盐的硫泡沫进行干燥，得到含有单质硫和副盐晶体的混合颗粒，其中，干燥所需要的热空气是由热管换热器回收烟道气余热而产生的；

通过焚硫炉将含有单质硫和副盐晶体的混合颗粒转变为主要成分为SO₂的高温气体，并且通过余热锅炉将所述高温气体变为主要成分为SO₂的低温气体；

利用转化器将来自余热锅炉的低温气体中的SO₂转变为SO₃气体，然后利用吸收器吸收SO₃气体，从而得到浓硫酸，

其中，在余热锅炉进行的步骤是以有机工质为载体，通过热管蒸发器回收高温气体释放的65％-85％的热量，同时余热锅炉将回收的热量传递给软水从而产生中压蒸汽。

7.根据权利要求6所述的综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的工艺，其中，所述工艺还包括将得到的浓硫酸作为吸收介质在饱和器中吸收焦炉煤气中的氨，从而得到硫酸铵。

8.根据权利要求6所述的综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的工艺，其中，所述工艺还包括将来自转化器的尾气并入焦炉烟道气脱硫脱硝工艺环节进行脱除污染物，并用所述饱和器中的循环液吸收干燥器中的尾气。

9.根据权利要求6所述的综合利用焦化低品质硫磺及脱硫液副盐的工艺，其中，转化器和吸收器的个数均为一个或者转化器和吸收器的个数均为两个，

其中，当转化器和吸收器的个数均为两个时，转化器包括一次转化器和二次转化器，吸收器包括一次吸收器和二次吸收器，它们的连接顺序是一次转化器、一次吸收器、二次转化器和二次吸收器。