CN108910830A - 利用烟气中的二氧化硫制备硫磺的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用烟气中的二氧化硫制备硫磺的方法。该方法包括以下步骤：采用吸收剂吸收烟气中的二氧化硫，形成吸收液；将吸收液与硫化氢进行液相克劳斯反应，得到硫磺；其中液相克劳斯反应过程中的反应条件如下：反应pH值为2～3，反应体系中的亚硫酸根离子和硫氢根的摩尔比为4～5:1。本发明在利用吸收剂与烟气中的二氧化硫反应形成吸收液后，直接利用吸收液和硫化氢进行液相克劳斯反应制备硫磺。本发明通过严格控制液相克劳斯反应的pH值条件和亚硫酸根离子、硫氢根离子之间的摩尔比，保证了二氧化硫的转化率。与此同时，既能够缩短工艺流程，还能够避免解析过程中大量的蒸汽使用，从设备和能耗上均显著降低了生产成本。

Description

利用烟气中的二氧化硫制备硫磺的方法

技术领域

本发明涉及烟气处理技术领域，具体而言，涉及一种利用烟气中的二氧化硫制备硫磺的方法。

背景技术

我国二氧化硫的排放主要来源于燃煤烟气、有色金属及贵金属冶炼过程及石油及化工生产过程，随着环保的日益严格，国家对二氧化硫的排放要求越来越严苛。

针对冶炼烟气，可以根据二氧化硫浓度选择不同的脱硫处理方法。浓度较低和某些浓度波动大的烟气可按照企业的条件和冶炼方式选用适当的脱硫方式，如氨水脱硫、氧化锌脱硫、离子液或胺法脱硫和石灰石/石灰-石膏法脱硫等等。针对高浓度的二氧化硫，烟气制酸具有变废为宝、回收硫资源、清洁环境以及二次排污小等优点，几乎被所有冶炼企业所接受，成为一种主要处理方法。但是，副产品硫酸的贮存、运输及销售经常会出现难以满足冶炼生产要求的情况。

从市场需求和运输条件等方面考虑，由于硫磺相对于硫酸更易储存和运输，缺少硫酸销路的冶炼行业的硫资源适宜以硫磺的形态向外迁移。因此，将二氧化硫转变为附加值高的固体硫磺产品是解决环境污染和资源回收利用的较好方式。

但是，现有的利用烟气中的二氧化硫制备硫磺的工艺的成本过高，严重制约了其在实际生产中的应用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种利用烟气中的二氧化硫制备硫磺的方法，以解决现有技术中利用烟气生产硫磺时存在的成本过高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种利用烟气中的二氧化硫制备硫磺的方法，其包括以下步骤：采用吸收剂吸收烟气中的二氧化硫，形成吸收液；将吸收液与硫化氢进行液相克劳斯反应，得到硫磺；其中液相克劳斯反应过程中的反应条件如下：反应pH值为2～3，反应体系中的亚硫酸根离子和硫氢根的摩尔比为4～5:1。

进一步地，液相克劳斯反应过程中的反应温度为30～50℃。

进一步地，液相克劳斯反应过程中的反应条件如下：反应pH值为2～2.5，反应体系中的亚硫酸根离子和硫氢根的摩尔比为4～4.5:1，反应温度为45～50℃。

进一步地，吸收剂为有机胺类吸收剂的水溶液和/或柠檬酸类吸收剂的水溶液，优选有机胺类吸收剂选自乙酰胺、三乙醇胺、乙二胺、异丁胺中的一种或多种；优选柠檬酸类吸收剂选自柠檬酸钠、柠檬酸钾、柠檬酸铵中的一种或多种。

进一步地，采用吸收剂吸收烟气中的二氧化硫的过程中，反应温度为40～60℃，反应pH为5～6。

进一步地，采用吸收剂吸收烟气中的二氧化硫的过程中，通过喷淋的方式向烟气喷洒吸收剂进行反应；优选地，采用填料塔作为吸收剂与烟气的反应装置，且将吸收剂与烟气进行逆流接触以进行二氧化硫吸收处理。

进一步地，液相克劳斯反应的过程中，通过喷淋的方式向硫化氢喷洒吸收液进行反应；优选地，采用填料塔作为液相克劳斯反应的反应装置，且将吸收液与硫化氢进行逆流接触以进行液相克劳斯反应。

进一步地，液相克劳斯反应后得到了粗产物，方法还包括对粗产物进行固液分离处理以得到硫磺的步骤；优选地，固液分离处理步骤中得到了残液，方法还包括将残液返回至液相克劳斯反应的反应体系进行循环处理的步骤。

进一步地，硫化氢有以下方法制备而成：将部分液相克劳斯反应的过程中制备的硫磺与还原性气体进行反应，得到硫化氢；优选地，还原性气体选自氢气、一氧化碳及甲烷中的一种或多种。

进一步地，烟气为金属冶炼烟气，优选为钢铁冶炼尾气和/或有色金属冶炼尾气。

本发明提供了一种利用烟气中的二氧化硫制备硫磺的方法，其包括以下步骤：采用吸收剂吸收烟气中的二氧化硫，形成吸收液；将吸收液与硫化氢进行液相克劳斯反应，得到硫磺；其中液相克劳斯反应过程中的反应条件如下：反应pH值为2～3，反应体系中的亚硫酸根离子和硫氢根的摩尔比为4～5:1。不同于气相克劳斯反应制备硫磺，本发明在利用吸收剂与烟气中的二氧化硫反应形成吸收液后，直接利用吸收液和硫化氢进行液相克劳斯反应制备硫磺。二氧化硫经吸收剂反应吸收后，会以亚硫酸根离子的形式存在于吸收液中。硫化氢与吸收液接触后，会转变为硫氢根继而与亚硫酸根离子反应生成硫磺。本发明通过严格控制液相克劳斯反应的pH值条件和亚硫酸根离子、硫氢根离子之间的摩尔比，保证了二氧化硫的转化率。与此同时，本发明吸收剂在吸收烟气中的二氧化硫以后，无需解析处理，直接进入液相克劳斯反应过程。这样既能够缩短工艺流程，还能够避免解析过程中大量的蒸汽使用，从设备和能耗上均显著降低了生产成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明一种实施例的利用烟气中的二氧化硫制备硫磺的装置的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、吸收装置；20、反应装置；30、吸收剂供应装置；40、固液分离装置；41、沉降槽；42、离心机；50、硫化氢制备装置；60、干燥装置；A、烟气；B、硫磺。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

正如背景技术部分所描述的，现有技术中利用烟气生产硫磺时存在成本过高的问题。

为了解决这一问题，本发明提供了一种利用烟气中的二氧化硫制备硫磺的方法，其包括以下步骤：采用吸收剂吸收烟气中的二氧化硫，形成吸收液；将吸收液与硫化氢进行液相克劳斯反应，得到硫磺；其中液相克劳斯反应过程中的反应条件如下：反应pH值为2～3，反应体系中的亚硫酸根离子和硫氢根的摩尔比为4～5:1。

不同于气相克劳斯反应制备硫磺，本发明在利用吸收剂与烟气中的二氧化硫反应形成吸收液后，直接利用吸收液和硫化氢进行液相克劳斯反应制备硫磺。二氧化硫经吸收剂反应吸收后，会以亚硫酸根离子的形式存在于吸收液中。硫化氢与吸收液接触后，会转变为硫氢根继而与亚硫酸根离子反应生成硫磺。本发明通过严格控制液相克劳斯反应的pH值条件和亚硫酸根离子、硫氢根离子之间的摩尔比，保证了二氧化硫的转化率。与此同时，本发明吸收剂在吸收烟气中的二氧化硫以后，无需解析处理，直接进入液相克劳斯反应过程。这样既能够缩短工艺流程，还能够避免解析过程中大量的蒸汽使用，从设备和能耗上均显著降低了生产成本。

为了进一步提高反应的转化率，在一种优选的实施方式中，液相克劳斯反应过程中的反应温度为30～50℃。更优选地，液相克劳斯反应过程中的反应条件如下：反应pH值为2～2.5，反应体系中的亚硫酸根离子和硫氢根的摩尔比为4～4.5:1，反应温度为45～50℃。在上述工艺条件下，液相克劳斯反应的转化率更高，且硫化氢能完全参与反应，不会造成二次污染。

在一种优选的实施方式中，吸收剂为有机胺类吸收剂的水溶液和/或柠檬酸类吸收剂的水溶液，优选所述有机胺类吸收剂选自乙酰胺、三乙醇胺、乙二胺、异丁胺中的一种或多种；优选所述柠檬酸类吸收剂选自柠檬酸钠、柠檬酸钾、柠檬酸铵中的一种或多种。利用上述几种吸收剂，一方面能够更充分地吸收烟气中的二氧化硫，进一步净化烟气；另一方面，还有利于液相克劳斯反应的正向进行，从而进一步提高反应的转化率。

在一种优选的实施方式中，采用吸收剂吸收烟气中的二氧化硫的过程中，反应温度为40～60℃，反应pH为5～6。采用上述吸收二氧化硫的工艺条件，二氧化硫的吸收率更高，烟气的脱硫程度更高。

为了进一步提高二氧化硫的吸收效果，在一种优选的实施方式中，采用吸收剂吸收烟气中的二氧化硫的过程中，通过喷淋的方式向烟气喷洒吸收剂进行反应。优选地，采用填料塔作为吸收剂与烟气的反应装置，且将吸收剂与烟气进行逆流接触以进行二氧化硫吸收处理。这样可以进一步提高二氧化硫和吸收剂之间的接触面积和接触时间，有利于进一步提高二氧化硫的吸收率。

为了进一步提高液相克劳斯反应的反应效率，在一种优选的实施方式中，液相克劳斯反应的过程中，通过喷淋的方式向硫化氢喷洒吸收液进行反应。优选地，采用填料塔作为液相克劳斯反应的反应装置，且将吸收液与硫化氢进行逆流接触以进行液相克劳斯反应。这样可以进一步提高吸收液和硫化氢的接触时间和接触面积，从而进一笔改善液相克劳斯反应的效果。

在实际操作过程中，液相克劳斯反应后得到了粗产物，方法还包括对粗产物进行固液分离处理以得到硫磺的步骤；优选地，固液分离处理步骤中得到了残液，方法还包括将残液返回至液相克劳斯反应的反应体系进行循环处理的步骤。残液中难免有一些吸收剂中的二氧化硫未被硫化氢反应，返回后能够对这些中间物进行进一步处理，从而提高二氧化硫的反应率(液相克劳斯反应中的二氧化硫的单次转化率可达65％，总转化率不低于90％)，且能够进一步减少废水排放甚至不排放，更为环保。

在一种优选的实施方式中，硫化氢有以下方法制备而成：将部分液相克劳斯反应的过程中制备的硫磺与还原性气体进行反应，得到硫化氢。这样，本发明中的硫化氢能够做到自给自足，无需外采，因而可以进一步降低生产成本。优选地，还原性气体选自氢气、一氧化碳及甲烷中的一种或多种。其中氢气和硫磺可直接制取硫化氢，一氧化碳和甲烷都会形成羰基酮再经水解成硫化氢气体。

本发明的利用烟气中的二氧化硫制备硫磺的方法，使用的烟气种类广泛，比如金属冶炼烟气，优选处理对象为钢铁冶炼尾气和/或有色金属冶炼尾气。

根据本发明的另一方面，还提供了一种利用烟气中的二氧化硫制备硫磺的装置，如图1所示，该装置包括吸收装置10、反应装置20、第一pH值检测装置及流量调节装置，吸收装置10设置有吸收剂进口、烟气进口及吸收液出口，用于采用吸收剂吸收烟气A中的二氧化硫以形成吸收液；反应装置20设置有吸收液进口和硫化氢进口，吸收液进口与吸收液出口相连，用于使吸收液与硫化氢进行液相克劳斯反应以生成硫磺B；第一pH值检测装置用于检测反应装置20中液相克劳斯反应的反应体系的pH值；流量调节装置设置在吸收液进口所在的进料管路或者硫化氢进口所在的进料管路上。

利用本发明提供的上述装置，采用吸收装置10可以通过吸收剂吸收烟气A中的二氧化硫，采用反应装置20可以直接利用吸收液和硫化氢进行液相克劳斯反应制备硫磺B。二氧化硫经吸收剂反应吸收后，会以亚硫酸根离子的形式存在于吸收液中。硫化氢与吸收液接触后，会转变为硫氢根继而与亚硫酸根离子反应生成硫磺。通过第一pH值检测装置，可以有效控制液相克劳斯反应的反应体系的pH值。通过流量调节装置可以通过调节吸收液和硫化氢的相对含量进而调整液相克劳斯反应中的亚硫酸根离子、硫氢根离子之间的摩尔比。这样就能够有效改善二氧化硫转化为硫磺的转化率。与此同时，利用本发明提供的装置，在吸收装置10中吸收烟气中的二氧化硫以后，得到的吸收液无需解析处理，直接进入反应装置20进行液相克劳斯反应过程。这样既能够缩短工艺流程，还能够避免解析过程中大量的蒸汽使用，从设备和能耗上均显著降低了生产成本。

为了进一步提高反应的转化率，在一种优选的实施方式中，反应装置20中液相克劳斯反应的pH值为2～3，优选为2～2.5，反应体系中的亚硫酸根离子和硫氢根的摩尔比为4～5:1，优选为4～4.5:1。

在一种优选的实施方式中，上述装置还包括第一控温装置，第一控温装置用于控制反应装置20中的温度，从而能够进一步改善反应条件以提高反应转化率。优选地，通过第一控温装置控制反应装置20中的温度为30～50℃，更优选为45～50℃。

在一种优选的实施方式中，装置还包括吸收剂供应装置30，吸收剂供应装置30与吸收剂进口相连，用于向吸收装置10中供应有机胺类吸收剂的水溶液和/或柠檬酸类吸收剂的水溶液。优选所述有机胺类吸收剂选自乙酰胺、三乙醇胺、乙二胺、异丁胺中的一种或多种；优选所述柠檬酸类吸收剂选自柠檬酸钠、柠檬酸钾、柠檬酸铵中的一种或多种。利用上述几种吸收剂，一方面能够更充分地吸收烟气中的二氧化硫，进一步净化烟气；另一方面，还有利于液相克劳斯反应的正向进行，从而进一步提高反应的转化率。

在一种优选的实施方式中，上述装置还包括第二控温装置，第二控温装置用于控制吸收装置10中的温度。这样可以进一步优化吸收反应的工艺，提高二氧化硫的吸收率。优选地，通过第二控温装置控制吸收装置10中的温度为40～60℃。该温度条件下更有利于吸收反应的进行。

在一种优选的实施方式中，装置还包括第二pH值检测装置，用于检测吸收装置10中的反应体系的pH值。通过第二pH值检测装置可以进一步优化吸收工艺。优选地，吸收装置10中的反应体系的pH值为5～6。该pH条件下，吸收剂对烟气中的二氧化硫的吸收率更高。

在本发明一种典型的实施例中，吸收装置10包括第一塔体和第一喷淋部，吸收剂进口设置在第一塔体的上部，烟气进口设置在第一塔体的下部；第一喷淋部设置在第一塔体的内部且与吸收剂进口相连，用于喷淋吸收剂。这样就可以将吸收剂通过喷淋的方式与烟气进行逆流接触，从而提高二氧化硫的吸收率。

更优选地，第一塔体的内部还设置有第一填料层，且第一填料层位于第一喷淋部和烟气进口之间。这样可以进一步增加二氧化硫和吸收剂之间的接触面积，提高吸收效果。

在本发明的一种典型的实施例中，反应装置20包括第二塔体和第二喷淋部，吸收液进口设置在第二塔体的上部，硫化氢进口设置在第二塔体的下部；第二喷淋部设置在第二塔体的内部且与吸收液进口相连，用于喷淋吸收液。这样可以将吸收液通过喷淋的方式与硫化氢气体进行逆流接触，从而进一步提高液相克劳斯反应的效率。

更优选地，第二塔体的内部还设置有第二填料层，且第二填料层位于第二喷淋部和硫化氢进口之间。这样可以进一步增加吸收液与硫化氢气体之间的接触面积，提高反应效果。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，反应装置20还设置有粗产物出口，用于排出液相克劳斯反应得到的粗产物；装置还包括固液分离装置40，固液分离装置40设置有粗产物进口，粗产物进口与粗产物出口相连，固液分离装置40用于对粗产物进行固液分离以得到硫磺和残液。

在一种优选的实施方式中，固液分离装置40包括沉降槽41和离心机42，沉降槽41设置有粗产物进口和液相出口；离心机42与液相出口相连。这样可以先将粗产物沉降进行初步分离，然后将上清液进行进一步离心处理，实现硫磺和残液的分离。

在一种优选的实施方式中，离心机42设置有残液出口，反应装置20还设置有残液入口，残液出口与残液入口相连，用于将残液出口排出的残液返回至反应装置20中进行循环处理。残液中难免有吸收剂中的二氧化硫未参与反应，这样可以将残液返回继续处理，一方面提高二氧化硫的转化率，一方面减少废水排放。

在一种优选的实施方式中，装置还包括硫化氢制备装置50，硫化氢制备装置50设置有硫化氢出口，硫化氢出口与硫化氢进口相连，硫化氢制备装置50用于利用部分硫磺与还原性气体反应以制备硫化氢。这样可以进一步降低本发明装置的生产成本，做到硫磺自给自足。

优选地，如图1所示，上述装置还包括干燥装置60，干燥装置60用于对固液分离装置40分离出来的硫磺进行干燥。

以下通过实施例进一步说明本发明的有益效果：

实施例1

采用的装置如图1所示。

(1)采用甲醇裂解得到氢气和二氧化碳的混合气体进入硫化氢制备装置50，并与硫磺反应产生硫化氢气体，并通过管路将硫化氢气体输送至反应装置20(填料式反应塔)下部；

(2)来自硫酸净化工段的冶炼烟气经增压风机由下部进入吸收装置10(填料式吸收塔)，有机胺类吸收剂乙二胺水溶液从吸收装置10上部喷洒，与烟气逆流接触，期间控制吸收装置10中吸收温度60℃，pH为5.5，烟气中的二氧化硫被吸收形成吸收液，脱硫后的烟气从吸收装置10顶部排出；

(3)吸收液从反应装置20上部喷洒，硫化氢气体从反应装置20下部进入，控制反应温度50℃，控制液相中亚硫酸根离子浓度和硫氢根浓度的摩尔比为4，pH值为2，二氧化硫的转化率大约在64％左右，反应生成的硫磺以颗粒形态混合于吸收剂中，形成粗产物；

(4)粗产物经沉降槽41、离心机42分离后，分离得到硫磺和残液，残液中残存有未反应的二氧化硫，将残液送入反应装置20上部喷淋循环使用，硫磺含水率大约为20％，再经50℃干燥、造粒机造粒后得到硫磺中产品。

实施例2

采用的装置如图1所示。

(1)采用一氧化碳气体进入硫化氢制备装置50，并与硫磺反应产生硫化氢气体，并通过管路将硫化氢气体输送至反应装置20(填料式反应塔)下部；

(2)来自硫酸净化工段的冶炼烟气经增压风机由下部进入填料式吸收装置10(填料式吸收塔)，柠檬酸类吸收剂柠檬酸钠水溶液从吸收装置10上部喷洒，与烟气逆流接触，期间控制吸收装置10中吸收温度50℃，pH为5，烟气中的二氧化硫被吸收形成吸收液，脱硫后的烟气从吸收装置10顶部排出；

(3)吸收液从反应装置20上部喷洒，硫化氢气体从反应装置20下部进入，控制反应温度45℃，控制液相中亚硫酸根离子浓度和硫氢根浓度的摩尔比为4.5，pH值为2.5，二氧化硫的转化率大约在60％左右，反应生成的硫磺以颗粒形态混合于吸收剂中，形成粗产物；

(4)粗产物经沉降槽41、离心机42分离后，分离得到硫磺和残液，残液中残存有未反应的二氧化硫，将残液送入反应装置20上部喷淋循环使用，硫磺含水率大约为19％，再经50℃干燥、造粒机造粒后得到硫磺中产品。

实施例3

采用的装置如图1所示。

(1)采用甲醇裂解得到氢气和二氧化碳的混合气体进入硫化氢制备装置50，并与硫磺反应产生硫化氢气体，并通过管路将硫化氢气体输送至反应装置20(填料式反应塔)下部；

(2)来自硫酸净化工段的冶炼烟气经增压风机由下部进入吸收装置10(填料式吸收塔)，有机胺类吸收剂乙二胺水溶液从吸收装置10上部喷洒，与烟气逆流接触，期间控制吸收装置10中吸收温度60℃，pH为5.5，烟气中的二氧化硫被吸收形成吸收液，脱硫后的烟气从吸收装置10顶部排出；

(3)吸收液从反应装置20上部喷洒，硫化氢气体从反应装置20下部进入，控制反应温度50℃，控制液相中亚硫酸根离子浓度和硫氢根浓度的摩尔比为5，pH值为3，二氧化硫的转化率大约在56％左右，反应生成的硫磺以颗粒形态混合于吸收剂中，形成粗产物；

(4)粗产物经沉降槽41、离心机42分离后，分离得到硫磺和残液，残液中残存有未反应的二氧化硫，将残液送入反应装置20上部喷淋循环使用，硫磺含水率大约为21％，再经50℃干燥、造粒机造粒后得到硫磺中产品。

实施例4

采用的装置如图1所示。

(1)采用甲烷气体进入硫化氢制备装置50，并与硫磺反应产生硫化氢气体，并通过管路将硫化氢气体输送至反应装置20(填料式反应塔)下部；

(2)来自硫酸净化工段的冶炼烟气经增压风机由下部进入吸收装置10(填料式吸收塔)，有机胺类吸收剂异丁胺水溶液从吸收装置10上部喷洒，与烟气逆流接触，控制吸收装置10中吸收温度40℃，pH为6，烟气中的二氧化硫被吸收形成吸收液，脱硫后的烟气从吸收装置10顶部排出；

(3)吸收液从反应装置20上部喷洒，硫化氢气体从反应装置20下部进入，控制反应温度35℃，控制液相中亚硫酸根离子浓度和硫氢根浓度的摩尔比为4，pH值为3，二氧化硫的转化率大约在57％左右，反应生成的硫磺以颗粒形态混合于吸收剂中，形成粗产物；

(4)粗产物经沉降槽41、离心机42分离后，分离得到硫磺和残液，残液中残存有未反应的二氧化硫，将残液送入反应装置20上部喷淋循环使用，硫磺含水率大约为21％，再经50℃干燥、造粒机造粒后得到硫磺中产品。

实施例5

采用的装置如图1所示。

(1)采用甲烷气体进入硫化氢制备装置50，并与硫磺反应产生硫化氢气体，并通过管路将硫化氢气体输送至反应装置20(填料式反应塔)下部；

(2)来自硫酸净化工段的冶炼烟气经增压风机由下部进入吸收装置10(填料式吸收塔)，有机胺类吸收剂异丁胺水溶液从吸收装置10上部喷洒，与烟气逆流接触，控制吸收装置10中吸收温度65℃，pH为7，烟气中的二氧化硫被吸收形成吸收液，脱硫后的烟气从吸收装置10顶部排出；

(3)吸收液从反应装置20上部喷洒，硫化氢气体从反应装置20下部进入，控制反应温度35℃，控制液相中亚硫酸根离子浓度和硫氢根浓度的摩尔比为4，pH值为3，二氧化硫的转化率大约在52％左右，反应生成的硫磺以颗粒形态混合于吸收剂中，形成粗产物；

(4)粗产物经沉降槽41、离心机42分离后，分离得到硫磺和残液，残液中残存有未反应的二氧化硫，将残液送入反应装置20上部喷淋循环使用，硫磺含水率大约为20％，再经50℃干燥、造粒机造粒后得到硫磺中产品。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

不同于气相克劳斯反应制备硫磺，本发明在利用吸收剂与烟气中的二氧化硫反应形成吸收液后，直接利用吸收液和硫化氢进行液相克劳斯反应制备硫磺。二氧化硫经吸收剂反应吸收后，会以亚硫酸根离子的形式存在于吸收液中。硫化氢与吸收液接触后，会转变为硫氢根继而与亚硫酸根离子反应生成硫磺。本发明通过严格控制液相克劳斯反应的pH值条件和亚硫酸根离子、硫氢根离子之间的摩尔比，保证了二氧化硫的转化率。与此同时，本发明吸收剂在吸收烟气中的二氧化硫以后，无需解析处理，直接进入液相克劳斯反应过程。这样既能够缩短工艺流程，还能够避免解析过程中大量的蒸汽使用，从设备和能耗上均显著降低了生产成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用烟气中的二氧化硫制备硫磺的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

采用吸收剂吸收所述烟气中的二氧化硫，形成吸收液；

将所述吸收液与硫化氢进行液相克劳斯反应，得到所述硫磺；其中所述液相克劳斯反应过程中的反应条件如下：反应pH值为2～3，反应体系中的亚硫酸根离子和硫氢根的摩尔比为4～5:1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液相克劳斯反应过程中的反应温度为30～50℃。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述液相克劳斯反应过程中的反应条件如下：反应pH值为2～2.5，反应体系中的亚硫酸根离子和硫氢根的摩尔比为4～4.5:1，反应温度为45～50℃。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述吸收剂为有机胺类吸收剂的水溶液和/或柠檬酸类吸收剂的水溶液，优选所述有机胺类吸收剂选自乙酰胺、三乙醇胺、乙二胺、异丁胺中的一种或多种；优选所述柠檬酸类吸收剂选自柠檬酸钠、柠檬酸钾、柠檬酸铵中的一种或多种。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，采用所述吸收剂吸收所述烟气中的二氧化硫的过程中，反应温度为40～60℃，反应pH为5～6。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用所述吸收剂吸收所述烟气中的二氧化硫的过程中，通过喷淋的方式向所述烟气喷洒所述吸收剂进行反应；优选地，采用填料塔作为所述吸收剂与所述烟气的反应装置，且将所述吸收剂与所述烟气进行逆流接触以进行二氧化硫吸收处理。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述液相克劳斯反应的过程中，通过喷淋的方式向所述硫化氢喷洒所述吸收液进行反应；优选地，采用填料塔作为所述液相克劳斯反应的反应装置，且将所述吸收液与所述硫化氢进行逆流接触以进行所述液相克劳斯反应。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述液相克劳斯反应后得到了粗产物，所述方法还包括对所述粗产物进行固液分离处理以得到所述硫磺的步骤；

优选地，所述固液分离处理步骤中得到了残液，所述方法还包括将所述残液返回至所述液相克劳斯反应的反应体系进行循环处理的步骤。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述硫化氢有以下方法制备而成：将部分所述液相克劳斯反应的过程中制备的所述硫磺与还原性气体进行反应，得到所述硫化氢；

优选地，所述还原性气体选自氢气、一氧化碳及甲烷中的一种或多种。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述烟气为金属冶炼烟气，优选为钢铁冶炼尾气和/或有色金属冶炼尾气。