CN109911862A - 一种含硫尾气中单质硫气固分离方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含硫尾气中单质硫气固分离方法及系统，所述含硫尾气中单质硫气固分离方法是先将含硫尾气极速降温，然后分离粉尘，再回收重质液相溶剂以及单质硫；本发明方法单质硫分离效率达到90％以上，并且使得尾气得到进一步地净化，并且避免发生环境污染事故；在单质硫分离分离过程中，单质硫重质液相溶剂蒸发成气相溶剂，通过冷却即可回收为液相溶剂，可再次使用，降低脱硫成本。所述系统包括极速冷却系统、低温洗涤净化系统、轻质液相与重质液相分离系统、洗涤液回收系统、单质硫回收系统；本发明系统具有含硫尾气处理稳定高效、单质硫分离效率高以及节能环保的优点。

Description

一种含硫尾气中单质硫气固分离方法及系统
技术领域
本发明属于环境污染治理技术领域，具体涉及一种含硫尾气中单质硫气固分离方法及系统。
背景技术
作为一种重要的化工原料，硫及硫制品广泛应用于农业、化工、轻工、冶金、建材、医药等国民经济的各个部门。目前，世界生产的硫主要来自自然硫矿床、酸性天然气、高硫原油、高硫铁矿和有色金属硫化物，这些硫资源能否利用取决于其回收成本，故随着环境法规越来越严格，回收硫的量在硫资源中的比重将越来越大。目前含硫尾气中的H2S可以通过克劳斯法氧化为单质硫，SO2可以通过还原的方式制备单质硫。然而，这些方法处理后的尾气中仍然含有少量的单质硫颗粒，不仅会造成硫资源浪费，还会存在二次污染等问题。为了减少单质硫的危害，提高单质硫的利用率，研发一种含硫尾气中单质硫气固分离方法及系统是十分必要的。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种含硫尾气中单质硫气固分离方法。
本发明的第二目的在于提供一种含硫尾气中单质硫气固分离方法的系统。
本发明的第一目的是这样实现的，包括以下步骤：
S1、将含硫尾气极速降温至25℃以下，使含硫尾气中的单质硫蒸汽凝结成单质硫固体颗粒，单质硫固体颗粒与粉尘颗粒沉降至萃取槽；
S2、对尾气进行低温洗涤，洗涤液为低温重质液相溶剂，洗涤后的尾气排出，而洗涤的液体流入萃取槽，粉尘溶于萃取槽中的轻质液相中，排出轻质液，单质硫颗粒溶于萃取槽中的重质液相中；
S3、将重质液抽出，辐照加热至50~90℃，收集单质硫颗粒，同时蒸发产生重质气相溶剂；
S4、将重质气相溶剂冷却降温至25℃以下，使重质气相溶剂转变为重质液相溶剂，将重质液相溶剂抽出并送回S2步骤，补充尾气洗涤消耗的洗涤液。
本发明的第二目的是这样实现的，包括极速冷却系统、低温洗涤净化系统、轻质液相与重质液相分离系统、洗涤液回收系统、单质硫回收系统，所述极速冷却系统的尾气排出端通过管道与低温洗涤净化系统的尾气进入端连接，所述轻质液相与重质液相分离系统分别与极速冷却系统的单质硫及粉尘排放口、低温洗涤净化系统的洗涤液排放口连接，所述低温洗涤净化系统的洗涤液为低温重质液相溶剂，所述轻质液相与重质液相分离系统的重质液相排放端通过管道与洗涤液回收系统连接，所述洗涤液回收系统的洗涤液排出端与低温洗涤净化系统连接，洗涤液回收系统的单质硫排出端与单质硫回收系统连接。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、本发明方法将含硫尾气通过干法骤冷降温、低温重质液相溶剂洗涤净化、粉尘分离、单质硫分离，即得到可利用的单质硫，单质硫分离效率达到90％以上，并且使得尾气得到进一步地净化，并且避免发生环境污染事故；在单质硫分离分离过程中，单质硫重质液相溶剂蒸发成气相溶剂，通过冷却即可回收为液相溶剂，可再次使用，降低脱硫成本，具有节能环保的优点。
2、本发明系统包括极速冷却系统、低温洗涤净化系统、轻质液相与重质液相分离系统、洗涤液回收系统、单质硫回收系统；极速冷却系统起到对尾气极速降温的作用，低温洗涤净化系统一方面对烟气进行洗涤净化，另一方面将洗涤液送入轻质液相与重质液相分离系统中；轻质液相与重质液相分离系统将粉尘与单质硫分离，起到除尘的作用；而洗涤液回收系统是通过辐照加热的方式，将重质液蒸发产生重质气相溶剂，同时单质硫颗粒即可回收；重质气相溶剂通过冷却降温回收为重质液相溶剂，供低温洗涤净化系统再次使用，具有含硫尾气处理稳定高效、单质硫分离效率高以及节能环保的优点。
附图说明
图1为本发明系统的结构示意图；
图中：1-干式骤冷塔，2-防冻喷淋管，3-冷却剂储液槽，4-洗涤塔，5-低温重质液相溶剂喷淋管，6-萃取槽，7-轻质液相泵，8-重质液相泵，9-辐照塔，10-冷却塔，11-辐照器，12-受硫槽，13-冷却水储液槽，14-循环泵，15-输送泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明方法包括以下步骤：
S1、将含硫尾气极速降温至25℃以下，使含硫尾气中的单质硫蒸汽凝结成单质硫固体颗粒，单质硫固体颗粒与粉尘颗粒沉降至萃取槽；
S2、对尾气进行低温洗涤，洗涤液为低温重质液相溶剂，洗涤后的尾气排出，而洗涤的液体流入萃取槽，粉尘溶于萃取槽中的轻质液相中，排出轻质液，单质硫颗粒溶于萃取槽中的重质液相中；
S3、将重质液抽出，辐照加热至50~90℃，收集单质硫颗粒，同时蒸发产生重质气相溶剂；
S4、将重质气相溶剂冷却降温至25℃以下，使重质气相溶剂转变为重质液相溶剂，将重质液相溶剂抽出并送回S2步骤，补充尾气洗涤消耗的洗涤液。
优选地，所述萃取槽中的轻质液相溶剂为水。
优选地，所述萃取槽中的重质液相溶剂为二硫化碳。
优选地，所述极速降温是使用液氮和/或液氦进行降温。
如图1所示所述含硫尾气中单质硫气固分离方法的系统，包括极速冷却系统、低温洗涤净化系统、轻质液相与重质液相分离系统、洗涤液回收系统、单质硫回收系统，所述极速冷却系统的尾气排出端通过管道与低温洗涤净化系统的尾气进入端连接，所述轻质液相与重质液相分离系统分别与极速冷却系统的单质硫及粉尘排放口、低温洗涤净化系统的洗涤液排放口连接，所述低温洗涤净化系统的洗涤液为低温重质液相溶剂，所述轻质液相与重质液相分离系统的重质液相排放端通过管道与洗涤液回收系统连接，所述洗涤液回收系统的洗涤液排出端与低温洗涤净化系统连接，洗涤液回收系统的单质硫排出端与单质硫回收系统连接。
优选地，所述洗涤液回收系统的洗涤液排出端与低温洗涤净化系统之间设有输送泵15。
优选地，所述极速冷却系统包括干式骤冷塔1以及设于干式骤冷塔1之外的冷却剂储液槽3，所述干式骤冷塔1内设有防冻喷淋管2，防冻喷淋管2与冷却剂储液槽3连接，所述干式骤冷塔1顶部设有尾气排出口。
优选地，所述低温洗涤净化系统包括洗涤塔4以及设于洗涤塔4内的低温重质液相溶剂喷淋管5，所述洗涤塔4侧面下部设有尾气进入口。
优选地，所述轻质液相与重质液相分离系统包括萃取槽6、轻质液相泵7、重质液相泵8，所述萃取槽6的上部与干式骤冷塔1底部的单质硫及粉尘排放口、洗涤塔4底部的洗涤液排放口连接，所述萃取槽6侧面上部设有轻质液排出管，底部设有重质液排出管，所述轻质液相泵7与轻质液排出管连接，所述重质液排出管与重质液相泵8连接。
优选地，所述萃取槽6设有轻质液相溶剂补充管。
优选地，所述洗涤液回收系统包括辐照塔9、冷却塔10，所述辐照塔9内设有辐照器11，辐照塔9通过管道与重质液相分离系统的重质液相排放端连接，所述辐照塔9顶部通过管道与冷却塔10的顶部连接，所述冷却塔10通过管道与低温洗涤净化系统连接，所述单质硫回收系统为受硫槽12，受硫槽12设于辐照塔9底部排硫口。
优选地，所述冷却塔10内设有换热器，换热器通过管道与冷却塔10外的冷却水储液槽13连接，且管道设有循环泵14。
优选地，所述冷却剂储液槽3中的冷却液为液氮和/或液氦。
优选地，所述低温重质液相溶剂喷淋管5有多个，均呈水平状，低温重质液相溶剂喷淋管5的两端均设有喷淋口，上下两相邻低温重质液相溶剂喷淋管5之间错位设置。
优选地，所述辐照器11有多个，依次沿辐照塔9内壁呈环状排列设置，且辐照器11的辐照端均倾斜朝下，倾斜角度为30~60°。
本发明系统工作原理和工作过程：含硫尾气进入干式骤冷塔1中，防冻喷淋管2喷出的冷却剂将尾气极速降温至25℃以下，使尾气中的单质硫蒸汽凝结成单质硫固体颗粒，单质硫固体颗粒与粉尘颗粒沉降至萃取槽6中；尾气经干式骤冷塔1顶部进入洗涤塔4中上行，上行过程中低温重质液相溶剂喷淋管5喷出的低温重质液相溶剂对尾气进行洗涤，洗涤后的尾气从洗涤塔4顶部排出，而洗涤液落入萃取槽6中；粉尘溶于萃取槽6的轻质液相中，并通过轻质液相泵7排出，而单质硫颗粒溶于萃取槽6中的重质液相中，通过重质液相泵8输送到辐照塔9内底部的受硫槽12中，在辐照器11的加热下升温至50~90℃，单质硫颗粒从受硫槽12底部回收，而蒸发产生重质气相溶剂进入冷却塔10中在换热器的作用下降温至25℃以下，使气相溶剂转变为重质液相溶剂并沉到冷却塔10塔底，重质液相溶剂在输送泵15的作用下，送回洗涤塔4，再次用于低温重质液相溶剂喷淋管5喷淋。
下面结合实施例1~实施例3对本发明作进一步说明。
实施例1
含硫尾气中单质硫气固分离方法，包括以下步骤：
S1、将含硫尾气极速降温至25℃以下，使含硫尾气中的单质硫蒸汽凝结成单质硫固体颗粒，单质硫固体颗粒与粉尘颗粒沉降至萃取槽；
S2、对尾气进行低温洗涤，洗涤液为低温重质液相溶剂，洗涤后的尾气排出，而洗涤的液体流入萃取槽，粉尘溶于萃取槽中的轻质液相中，排出轻质液，单质硫颗粒溶于萃取槽中的重质液相中；
S3、将重质液抽出，辐照加热至90℃，收集单质硫颗粒，同时蒸发产生重质气相溶剂；
S4、将重质气相溶剂冷却降温至25℃以下，使重质气相溶剂转变为重质液相溶剂，将重质液相溶剂抽出并送回S2步骤，补充尾气洗涤消耗的洗涤液。单质硫分离效率达到98%。
实施例2
含硫尾气中单质硫气固分离方法，包括以下步骤：
S1、将含硫尾气极速降温至20℃以下，使含硫尾气中的单质硫蒸汽凝结成单质硫固体颗粒，单质硫固体颗粒与粉尘颗粒沉降至萃取槽；
S2、对尾气进行低温洗涤，洗涤液为低温重质液相溶剂，洗涤后的尾气排出，而洗涤的液体流入萃取槽，粉尘溶于萃取槽中的轻质液相中，排出轻质液，单质硫颗粒溶于萃取槽中的重质液相中；
S3、将重质液抽出，辐照加热至70℃，收集单质硫颗粒，同时蒸发产生重质气相溶剂；
S4、将重质气相溶剂冷却降温至20℃以下，使重质气相溶剂转变为重质液相溶剂，将重质液相溶剂抽出并送回S2步骤，补充尾气洗涤消耗的洗涤液。单质硫分离效率达到95%。
实施例3
含硫尾气中单质硫气固分离方法，包括以下步骤：
S1、将含硫尾气极速降温至10℃以下，使含硫尾气中的单质硫蒸汽凝结成单质硫固体颗粒，单质硫固体颗粒与粉尘颗粒沉降至萃取槽；
S2、对尾气进行低温洗涤，洗涤液为低温重质液相溶剂，洗涤后的尾气排出，而洗涤的液体流入萃取槽，粉尘溶于萃取槽中的轻质液相中，排出轻质液，单质硫颗粒溶于萃取槽中的重质液相中；
S3、将重质液抽出，辐照加热至50℃，收集单质硫颗粒，同时蒸发产生重质气相溶剂；
S4、将重质气相溶剂冷却降温至10℃以下，使重质气相溶剂转变为重质液相溶剂，将重质液相溶剂抽出并送回S2步骤，补充尾气洗涤消耗的洗涤液。单质硫分离效率达到96%。

Claims (10)

1.一种含硫尾气中单质硫气固分离方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、将含硫尾气极速降温至25℃以下，使含硫尾气中的单质硫蒸汽凝结成单质硫固体颗粒，单质硫固体颗粒与粉尘颗粒沉降至萃取槽；
S2、对尾气进行低温洗涤，洗涤液为低温重质液相溶剂，洗涤后的尾气排出，而洗涤的液体流入萃取槽，粉尘溶于萃取槽中的轻质液相中，排出轻质液，单质硫颗粒溶于萃取槽中的重质液相中；
S3、将重质液抽出，辐照加热至50~90℃，收集单质硫颗粒，同时蒸发产生重质气相溶剂；
S4、将重质气相溶剂冷却降温至25℃以下，使重质气相溶剂转变为重质液相溶剂，将重质液相溶剂抽出并送回S2步骤，补充尾气洗涤消耗的洗涤液。
2.根据权利要求1所述含硫尾气中单质硫气固分离方法的系统，其特征在于所述萃取槽中的轻质液相溶剂为水。
3.根据权利要求1所述含硫尾气中单质硫气固分离方法的系统，其特征在于所述萃取槽中的重质液相溶剂为二硫化碳。
4.根据权利要求1所述含硫尾气中单质硫气固分离方法的系统，其特征在于所述极速降温是使用液氮和/或液氦进行降温。
5.一种实现权利要求1~4任一所述含硫尾气中单质硫气固分离方法的系统，其特征在于包括极速冷却系统、低温洗涤净化系统、轻质液相与重质液相分离系统、洗涤液回收系统、单质硫回收系统，所述极速冷却系统的尾气排出端通过管道与低温洗涤净化系统的尾气进入端连接，所述轻质液相与重质液相分离系统分别与极速冷却系统的单质硫及粉尘排放口、低温洗涤净化系统的洗涤液排放口连接，所述低温洗涤净化系统的洗涤液为低温重质液相溶剂，所述轻质液相与重质液相分离系统的重质液相排放端通过管道与洗涤液回收系统连接，所述洗涤液回收系统的洗涤液排出端与低温洗涤净化系统连接，洗涤液回收系统的单质硫排出端与单质硫回收系统连接。
6.根据权利要求5所述含硫尾气中单质硫气固分离方法的系统，其特征在于所述极速冷却系统包括干式骤冷塔（1）以及设于干式骤冷塔（1）之外的冷却剂储液槽（3），所述干式骤冷塔（1）内设有防冻喷淋管（2），防冻喷淋管（2）与冷却剂储液槽（3）连接，所述干式骤冷塔（1）顶部设有尾气排出口。
7.根据权利要求5所述含硫尾气中单质硫气固分离方法的系统，其特征在于所述低温洗涤净化系统包括洗涤塔（4）以及设于洗涤塔（4）内的低温重质液相溶剂喷淋管（5），所述洗涤塔（4）侧面下部设有尾气进入口。
8.根据权利要求5所述含硫尾气中单质硫气固分离方法的系统，其特征在于所述轻质液相与重质液相分离系统包括萃取槽（6）、轻质液相泵（7）、重质液相泵（8），所述萃取槽（6）的上部与干式骤冷塔（1）底部的单质硫及粉尘排放口、洗涤塔（4）底部的洗涤液排放口连接，所述萃取槽（6）侧面上部设有轻质液排出管，底部设有重质液排出管，所述轻质液相泵（7）与轻质液排出管连接，所述重质液排出管与重质液相泵（8）连接。
9.根据权利要求8所述含硫尾气中单质硫气固分离方法的系统，其特征在于所述萃取槽（6）设有轻质液相溶剂补充管。
10.根据权利要求5所述含硫尾气中单质硫气固分离方法的系统，其特征在于所述洗涤液回收系统包括辐照塔（9）、冷却塔（10），所述辐照塔（9）内设有辐照器（11），辐照塔（9）通过管道与重质液相分离系统的重质液相排放端连接，所述辐照塔（9）顶部通过管道与冷却塔（10）的顶部连接，所述冷却塔（10）通过管道与低温洗涤净化系统连接，所述单质硫回收系统为受硫槽（12），受硫槽（12）设于辐照塔（9）底部排硫口。
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