CN109110734B - 利用含硫物料制酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用含硫物料制酸的方法。该工艺包括预处理工艺、焚烧工艺、余热回收工艺、净化工艺、干燥工艺、转化工艺、吸收工艺、尾气处理工艺；预处理工艺使用干燥机进行干燥；焚烧工艺使用焚烧炉进行；余热回收工艺使用废热锅炉进行余热回收。本发明的有益效果为：该预工艺制作硫酸节省了能量消耗，且基本消除了制备工艺过程产生的灰尘，并且能够产生热水供其他设备使用，适应当今社会需求。

Description

利用含硫物料制酸的方法
技术领域
本发明涉及脱硫废弃物处理，特别涉及一种利用含硫物料制酸的方法。
背景技术
公开号为CN102381687A的中国专利公开了一种利用含硫废料制酸的方法以及包含该方法的湿法脱硫工艺。该利用含硫废料制酸的方法包括干燥步骤、焚烧步骤、净化步骤、催化转化步骤和制酸步骤，干燥步骤是将含硫废料送入到干燥设备中干燥成粉末状含硫物质；焚烧步骤是将粉末状含硫物质送入到焚烧炉中充分燃烧后生成含有SO2的混合气体；净化步骤是将混合气体送入到净化设备中进行除尘和/或除杂质的净化；催化转化步骤是将净化后的含有SO2的混合气体送入到转化器中，在钒类催化剂的催化下，SO2氧化为SO3；制酸步骤是将所述SO3经水合、冷凝制成浓硫酸或用硫酸吸收所述SO3制成浓硫酸。
目前，干燥步骤所采用的干燥设备一般为喷雾干燥机。在喷雾干燥机工作时，人们需要先往含硫废料中加水，增加含硫废料的流动性，从而便于将含硫废料输送至喷雾干燥机中进行干燥，从而导致该利用含硫废料质酸的方法的能耗较高，并且，余热回收系统热交换效率低、除尘效果差，有待改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用含硫物料制酸的方法，该制备工艺能耗较低。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种利用含硫物料制酸的方法，包括如下工艺：预处理工艺、焚烧工艺、余热回收工艺、净化工艺、干燥工艺、转化工艺、吸收工艺、尾气处理工艺；
所述预处理工艺为原料的干燥工艺，将含硫废料投入干燥机内进行干燥；
所述焚烧工艺为将预处理工艺得到的干燥含硫废料用风机输送至储罐，然后用螺旋给料机投入沸腾炉进行焚烧，产生含有二氧化硫的过程气；
所述余热回收工艺是将含有二氧化硫的过程气通入废热锅炉进行余热回收；
所述废热锅炉包括位于两端的进气塔和出气塔，所述进气塔靠近出气塔的一侧上端高度低于远离出气塔的一侧上端高度，所述出气塔靠近进气塔的一侧上端高度和进气塔靠近出气塔的一侧上端高度相等，所述出气塔远离进气塔的一侧上端高度和进气塔远离出气塔一侧上端高端相等，所述进气塔和出气塔侧壁为中空结构，所述进气塔和出气塔侧壁的中空结构中通有冷却水，所述废热锅炉还包括封闭进气塔和出气塔上端的封闭板；其中废热锅炉的进气口位于进气塔远离出气塔的一侧的底部，废气锅炉的出气口位于出气塔远离进气塔的一侧的侧壁上；在进气塔的两侧侧壁上设置有多块引流板，引流板为中空结构且中空结构内部通有冷却水，引流板的中空结构与侧壁的中空结构连通，位于同一侧的引流板互相平行，引流板由直线段和弧形段构成，直线段与侧壁连接，直线段与侧壁的连接一端设置有漏灰孔，漏灰孔为常闭状态，当积累的灰尘重量达到一定时，依靠重力打开孔，实现落灰，在灰尘低于一定重量时又重新关闭漏灰孔；弧形段向进气塔中心方向延伸，直线段倾斜向上设置且与水平方向的夹角大于10°小于30°，弧形段的弧形方向朝下；两侧壁上的引流板交错设置，气体从进气口进入，按照蛇形路线上升后进入出气塔；直线段和弧线段进行配合设置能够增加接触面积提高换热效果同时也有利于粉尘的下落。
在出气塔的两侧侧壁上设置有多块引流板，引流板为中空结构且中空结构内部通有冷却水，引流板的中空结构与侧壁的中空结构连通，位于同一侧的引流板互相平行，引流板为直线段，直线段与侧壁连接，直线段倾斜向下设置且与水平方向的夹角大于10°小于30°，两侧壁上的引流板交错设置，从进气塔进入的气体由上向下按照蛇行路线导出。
优选引流板的表面涂覆有减摩材料，以方便灰尘依靠重力脱落。
优选所述封闭板为中空结构，所述封闭板的中空结构中通有冷却水。
优选废热锅炉包含控制器和温度传感器，控制器控制进气和出气的开闭，温度传感器设置在出气塔的出口处，当出气温度大于200℃时，控制器控制出气重新从进气塔进口处进入余热再回收。
优选所述干燥机包括通有加热介质的中空夹套，所述中空夹套内设置有转动轴，所述转动轴沿着轴心线方向固定连接有表面与转动轴轴心线倾斜相交的多块叶片，所述转动轴的一端穿透中空夹套并延伸至中空夹套外部，所述转动轴位于中空夹套外部的一端连接有用于驱动转动轴绕着转动轴轴心线转动的电机，所述中空夹套外部设置有与中空夹套内连通且沿着转动轴轴心线分布的进料口和出料口，所述中空夹套外部设置有与中空夹套连通的出气口。
优选所述转动轴内部设置有容纳腔，所述容纳腔通有加热介质，所述叶片内部设置有与容纳腔连通的连通腔，
优选所述干燥机使用的加热介质可以为废热锅炉中经过换热的冷却水。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、现有的焚烧工艺采用皮带机对干燥含硫物料进行输送，容易发生粉尘飞扬。而先将干燥含硫物料用风机输送至储罐，再用螺旋给料机投入沸腾炉，使干燥含硫物料全程未处于裸露状态，从而避免粉尘，提升生产环境的清洁度。
2、含有二氧化硫的过程气从进气塔进入并从出气塔流出。在含有二氧化硫的过程气流动过程中，含有二氧化硫的过程气与进气塔侧壁、出气塔侧壁、封闭板和引流板壁接触并发生热传递，加热冷却水。同时，含有二氧化硫的过程气从进气塔流入出气塔的过程中，含有二氧化硫的过程气携带的粉尘会沉积在进气塔和出气塔的侧壁上。而引流板的设置增强含有二氧化硫的过程气的波动，进而降低含有二氧化硫的过程气携带粉尘的能力，使粉尘尽可能掉落。由于气体路径是蛇形路径，气体能够与进气塔侧壁、出气塔侧壁、封闭板和引流板壁充分接触，增加了热交换效率，同时提高了清灰能力；另外，直线段和弧线段进行配合能够增加接触面积并增强含有二氧化硫的过程气的波动进而提高换热效果同时也有利于粉尘的下落。
3、相比于采用喷雾干燥机进行干燥，该预处理工艺可直接对含硫物料进行干燥，从而需要干燥的水分较少，能源消耗较少；该预处理工艺利用加热介质在中空夹套、转动轴的容纳腔和叶片的连通腔中的加热介质对含硫物料进行干燥，加热介质能够长时间和物料进行热传递，提高热传递效率，因此达到相同干燥效果所需的能耗较少；喷雾干燥机体积庞大，占地面积大，维护成本高；该预处理工艺采用的干燥机体积较小，占地面积小，维护成本低。由于喷雾干燥机加热后的空气上升时会带动少量含硫物料颗粒移动至喷雾干燥机外部，从而导致物料损耗，而该预处理工艺采用的干燥机能够避免将物料带出喷雾干燥机；另外，干燥机使用的加热介质可为废热锅炉中经过换热的冷却水，可充分节约能耗。
附图说明
图1为本发明实施例1中干燥机的结构示意图；
图2为本发明实施例1中转动轴和叶片的内部结构图；
图3为本发明实施例1中废热锅炉的结构示意图，箭头为含有二氧化硫的过程气流动方向。
附图标记：1、中空夹套；2、转动轴；3、容纳腔；4、叶片；5、连通腔；6、电机；7、进料口；8、出料口；9、出气口；10、进气塔；11、出气塔；12、封闭板；13、引流板；14、进气口；15、出气口；16、漏灰口；131、直线段；132、弧线段。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
以下所采用的硫膏（不含水）成分如下：单质硫为65wt%、硫氰酸铵20wt%、硫代硫酸铵13wt%、硫酸铵2wt%。
实施例1
一种利用含硫物料制酸的方法，其特征是：包括如下工艺：预处理工艺、焚烧工艺、余热回收工艺、净化工艺、干燥工艺、转化工艺、吸收工艺、尾气处理工艺；
预处理工艺，包括如下步骤：将脱硫废液经过浓缩后得到的混盐与卧式离心机离心得到的硫膏等含硫物料投入干燥机进行干燥，干燥后含硫物料含水量小于5%。
参照图1和2，干燥机包括通有加热介质的呈圆柱状的中空夹套1。中空夹套1内设置有转动轴2，转动轴2的轴心线和中空夹套1的轴心线共线。转动轴2内部设置有容纳腔3，容纳腔3通有加热介质。转动轴2沿着轴心线方向固定连接有表面与转动轴2轴心线倾斜相交的多块叶片4。叶片4内部设置有与容纳腔3连通的连通腔5，因此容纳腔3中的加热介质会流入连通腔5并充满连通腔5。中空夹套1、容纳腔3和连通腔5中的加热介质均为蒸汽、热水、电或者导热油。转动轴2的一端穿透中空夹套1并延伸至中空夹套1外部。转动轴2位于中空夹套1外部的一端连接有用于驱动转动轴2绕着转动轴2轴心线转动的电机6。电机6和中空夹套1均可固定在机架上。电机6可通过齿轮带动转动轴2转动，而加热介质从转动轴2的一端流入，另一端流出。中空夹套1外部设置有与中空夹套1内连通且沿着转动轴2轴心线分布的进料口7和出料口8。进料口7位于中空夹套1的上端，出料口8位于中空夹套1的下端。中空夹套1外部设置有与中空夹套1连通的出气口159。出气口159位于中空夹套1的上端。
焚烧工艺，包括如下步骤：先将预处理步骤得到的干燥含硫物料用风机输送至储罐，然后用螺旋给料机投入沸腾炉，用空气鼓风机往沸腾炉中鼓入预热后的空气进行焚烧，产生1000℃的含有二氧化硫的过程气。其中，风机的风源采用空气或者氮气进行输送。
余热回收工艺，包括如下步骤：将焚烧工艺得到的含有二氧化硫的过程气通入废热锅炉进行余热回收，产生3.82MPa蒸汽。产生的蒸汽部分用于空气的预热，其余减压后并入蒸汽管路。含有二氧化硫的过程气离开废热锅炉时温度降至200℃。
所述废热锅炉包括位于两端的进气塔10和出气塔11，所述进气塔10靠近出气塔11的一侧上端高度低于远离出气塔11的一侧上端高度，所述出气塔11靠近进气塔10的一侧上端高度和进气塔10靠近出气塔11的一侧上端高度相等，所述出气塔11远离进气塔10的一侧上端高度和进气塔10远离出气塔11一侧上端高端相等，所述进气塔10和出气塔11侧壁为中空结构，所述进气塔10和出气塔11侧壁的中空结构中通有冷却水，所述废热锅炉还包括封闭进气塔10和出气塔11上端的封闭板12；其中废热锅炉的进气口14位于进气塔10远离出气塔11的一侧的底部，废气锅炉的出气口159位于出气塔11远离进气塔10的一侧的侧壁上；在进气塔10的两侧侧壁上设置有多块引流板13，引流板13为中空结构且中空结构内部通有冷却水，引流板13的中空结构与侧壁的中空结构连通，引流板13由直线段131和弧形段构成，位于同一侧的引流板13直线段131互相平行，直线段131与侧壁连接，直线段131与侧壁的连接一端设置有漏灰孔，漏灰孔为常闭状态，当积累的灰尘重量达到一定时，落灰孔依靠重力打开，实现落灰，在灰尘低于一定重量时又重新关闭漏灰孔；弧形段向进气塔10中心方向延伸，直线段131倾斜向上设置且与水平方向的夹角为15°，弧形段的弧形方向朝下；两侧壁上的引流板13交错设置，气体从进气口14进入，按照蛇形路线上升后进入出气塔11；直线段131和弧线段132进行配合能够增加接触面积并增强含有二氧化硫的过程气的波动进而提高换热效果同时也有利于粉尘的下落。
在出气塔11的两侧侧壁上设置有多块引流板13，引流板13为中空结构且中空结构内部通有冷却水，引流板13的中空结构与侧壁的中空结构连通，位于同一侧的引流板13互相平行，引流板13为直线段131，直线段131与侧壁连接，直线段131倾斜向下设置且与水平方向的夹角为15°，两侧壁上的引流板13交错设置，从进气塔10进入的气体由上向下按照蛇行路线导出。
优选引流板13的表面涂覆有减摩材料，以方便灰尘依靠重力脱落。
优选所述封闭板12为中空结构，所述封闭板12的中空结构中通有冷却水。
优选废热锅炉包含控制器和温度传感器，控制器控制进气和出气的开闭，温度传感器设置在出气塔11的出口处，当出气温度大于200℃时，控制器控制出气重新从进气塔10进口处进入余热再回收。
净化工艺包括如下步骤：余热回收工艺得到的含有二氧化硫的过程气依次进入动力波洗涤器、填料洗涤塔和电除雾器，完成降温洗涤和净化除雾，脱除含有二氧化硫的过程气中含有的尘、水和硫酸雾，此时，含有二氧化硫的过程气的温度降至40℃。
干燥工艺包括如下步骤：用质量分数为93%的浓硫酸对净化工艺得到的含有二氧化硫的过程气进行干燥，进一步脱除含有二氧化硫的过程气夹带的水分及酸雾，使干燥后的含有二氧化硫的过程气含水量降至≤0.1g/Nm3。
转化工艺包括如下步骤：干燥工艺得到的含有二氧化硫的过程气进入主风机进行加压，然后经过换热器与二氧化硫转化器各段催化剂床层出来的高温气体换热至420-450℃后进入二氧化硫转化器。在五氧化二钒催化剂的作用下，经干接触法催化氧化，将二氧化硫转化为三氧化硫。从二氧化硫转化器各段催化床层出来的高温气体经与温度较低的含有二氧化硫的过程气换热降温后进入吸收工艺。经过五层触媒，（3+2）两次转化，总的转化率为99.85%。
吸收工艺包括如下步骤：三氧化硫气体进入吸收塔，用质量分数为98.5%的浓硫酸对三氧化硫气体进行吸收，浓硫酸中的水与三氧化硫反应生成硫酸。吸收塔底部的浓硫酸一部分送至干燥工艺用于干燥，另一部分经冷却后送入储槽。
尾气处理工艺包括如下步骤：从吸收塔出来的尾气进入尾气洗涤塔，用低浓度氨水吸收其中少量二氧化硫气体和硫酸雾，吸收后液体用泵送至硫铵工段制成硫酸铵。尾气洗涤塔出来的气体进入电除雾器，进一步捕集尾气中夹带的酸雾。从电除雾器出来的尾气通过标高30米的烟囱排入大气。
本实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种利用含硫物料制酸的方法，其特征是：包括如下工艺：预处理工艺、焚烧工艺、余热回收工艺、净化工艺、干燥工艺、转化工艺、吸收工艺、尾气处理工艺；
所述预处理工艺为原料的干燥工艺，将含硫废料投入干燥机内进行干燥；
所述焚烧工艺为将预处理工艺得到的干燥含硫废料用风机输送至储罐，然后用螺旋给料机投入沸腾炉进行焚烧，产生含有二氧化硫的过程气；
所述余热回收工艺是将含有二氧化硫的过程气通入废热锅炉进行余热回收；
所述废热锅炉包括位于两端的进气塔(10)和出气塔(11)，所述进气塔(10)靠近出气塔(11)的一侧上端高度低于远离出气塔(11)的一侧上端高度，所述出气塔(11)靠近进气塔(10)的一侧上端高度和进气塔(10)靠近出气塔(11)的一侧上端高度相等，所述出气塔(11)远离进气塔(10)的一侧上端高度和进气塔(10)远离出气塔(11)一侧上端高端相等，所述进气塔(10)和出气塔(11)侧壁为中空结构，所述进气塔(10)和出气塔(11)侧壁的中空结构中通有冷却水，所述废热锅炉还包括封闭进气塔(10)和出气塔(11)上端的封闭板(12)；其中废热锅炉的进气口(14)位于进气塔(10)远离出气塔(11)的一侧的底部，废气锅炉的出气口(15)(9)位于出气塔(11)远离进气塔(10)的一侧的侧壁上；在进气塔(10)的两侧侧壁上设置有多块引流板(13)，引流板(13)为中空结构且中空结构内部通有冷却水，引流板(13)的中空结构与侧壁的中空结构连通，引流板(13)由直线段(131)和弧形段构成，位于同一侧的引流板(13)直线段(131)互相平行，直线段(131)与侧壁连接，直线段(131)与侧壁的连接一端设置有漏灰孔，漏灰孔为常闭状态，当积累的灰尘重量达到一定时，依靠重力打开孔，实现落灰，在灰尘低于一定重量时又重新关闭漏灰孔；弧形段向进气塔(10)中心方向延伸，直线段(131)倾斜向上设置且与水平方向的夹角大于10°小于30°，弧形段的弧形方向朝下；两侧壁上的引流板(13)交错设置，气体从进气口(14)进入，按照蛇形路线上升后进入出气塔(11)；
在出气塔(11)的两侧侧壁上设置有多块引流板(13)，引流板(13)为中空结构且中空结构内部通有冷却水，引流板(13)的中空结构与侧壁的中空结构连通，位于同一侧的引流板(13)互相平行，引流板(13)为直线段(131)，直线段(131)与侧壁连接，直线段(131)倾斜向下设置且与水平方向的夹角大于10°小于30°，两侧壁上的引流板(13)交错设置，从进气塔(10)进入的气体由上向下按照蛇行路线导出。
2.根据权利要求1所述的利用含硫物料制酸的方法，其特征在于，引流板(13)的表面涂覆有减摩材料，以方便灰尘依靠重力脱落。
3.根据权利要求2所述的利用含硫物料制酸的方法，其特征在于，所述封闭板(12)为中空结构，所述封闭板(12)的中空结构中通有冷却水。
4.根据权利要求2-3任一项所述的利用含硫物料制酸的方法，其特征在于，废热锅炉包含控制器和温度传感器，控制器控制进气和出气的开闭，温度传感器设置在出气塔(11)的出口处，当出气温度大于200℃时，控制器控制出气重新从进气塔(10)进口处进入余热再回收。
5.根据权利要求4所述的利用含硫物料制酸的方法，其特征在于，所述干燥机包括通有加热介质的中空夹套(1)，所述中空夹套(1)内设置有转动轴(2)，所述转动轴(2)沿着轴心线方向固定连接有表面与转动轴(2)轴心线倾斜相交的多块叶片(4)，所述转动轴(2)的一端穿透中空夹套(1)并延伸至中空夹套(1)外部，所述转动轴(2)位于中空夹套(1)外部的一端连接有用于驱动转动轴(2)绕着转动轴(2)轴心线转动的电机(6)，所述中空夹套(1)外部设置有与中空夹套(1)内连通且沿着转动轴(2)轴心线分布的进料口(7)和出料口(8)，所述中空夹套(1)外部设置有与中空夹套(1)连通的出气口(9)。
6.根据权利要求5所述的利用含硫物料制酸的方法，其特征在于，所述转动轴(2)内部设置有容纳腔(3)，所述容纳腔(3)通有加热介质，所述叶片(4)内部设置有与容纳腔(3)连通的连通腔(5)。
7.根据权利要求6所述的利用含硫物料制酸的方法，其特征在于，所述干燥机使用的加热介质可为废热锅炉中经过换热的冷却水。
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