CN110182764B - 硫磺回收装置以及硫磺回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化工技术领域,公开了一种硫磺回收装置以及硫磺回收方法,硫磺回收装置(1)包括净化单元(10)和设置于所述净化单元(10)的下游且与所述净化单元(10)相连的热分解单元(12),所述净化单元(10)配置为能够去除硫化氢气体中的杂质;所述热分解单元(12)配置为能够接收并加热分解由所述净化单元(10)净化后的硫化氢气体以生成氢气和单质硫。该硫磺回收装置的结构较为简单,不仅节省了占地面积,而且使得整个硫磺回收的过程较为简单。硫磺回收方法,包括:步骤S10、去除硫化氢气体中的杂质;步骤S20、加热分解去除杂质后的硫化氢气体以生成氢气和单质硫。

Description

硫磺回收装置以及硫磺回收方法
技术领域
本发明涉及化工技术领域,具体地涉及硫磺回收装置以及硫磺回收方法。
背景技术
克劳斯法回收硫磺的方法广泛用于煤、石油、天然气的加工过程(如合成氨原料气生产、炼厂气加工等),在脱硫产生的含硫化氢气体中回收硫,并可解决炼厂废气对大气的污染问题;其原理是使硫化氢不完全燃烧,再使生成的二氧化硫与硫化氢反应而生成硫磺。
在采用克劳斯法回收硫磺时,在整个回收装置中相应的设置有两级或三级克劳斯反应器以提高硫收率,并使得进入尾气处理系统的尾气中的H2S和SO2含量较低。因此,采用传统克劳斯法回收硫磺的装置较为复杂,且整个回收装置占地面积较大,增加了投资成本,并且回收硫磺的工艺流程也较为繁琐。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的采用传统克劳斯法回收硫磺的装置较为复杂的问题,提供硫磺回收装置,该硫磺回收装置的结构较为简单,不仅节省了占地面积,而且使得整个硫磺回收的过程较为简单。
为了实现上述目的,本发明一方面提供一种硫磺回收装置,所述硫磺回收装置包括:
净化单元,所述净化单元配置为能够去除硫化氢气体中的杂质;以及
热分解单元,所述热分解单元设置于所述净化单元的下游且与所述净化单元相连,并且所述热分解单元配置为能够接收并加热分解由所述净化单元净化后的硫化氢气体以生成氢气和单质硫。
在上述技术方案中,通过设置能够去除硫化氢气体中的杂质的净化单元和能够加热分解硫化氢气体以得到氢气和单质硫的热分解单元,从而提供了一种不同于传统克劳斯法回收硫磺的设备的硫磺回收装置,该硫磺回收装置的结构更加简单,不仅节省了占地面积,降低了投资成本,而且使得整个硫磺回收的过程较为简单,便于操作。
优选地,所述净化单元包括多个彼此相互连接的膜分离器,多个所述膜分离器配置为依次去除硫化氢气体中的杂质;和/或
所述热分解单元包括热分解炉,所述热分解炉配置为能够接收并加热分解净化后的硫化氢气体。
优选地,所述热分解单元包括热分解炉,所述硫磺回收装置包括设置在所述膜分离器和所述热分解炉之间的用于将所述膜分离器分离出的杂质通入到所述热分解炉燃烧的管路。
优选地,所述硫磺回收装置包括设置于所述净化单元上游且与所述净化单元相连的第一分液罐,所述第一分液罐配置为能够去除硫化氢气体中的液体。
优选地,所述硫磺回收装置包括设置于所述热分解单元下游且与所述热分解单元相连的第一换热单元,所述第一换热单元配置为能够接收并吸收加热分解得到的产物氢气和单质硫的热量。
优选地,所述第一换热单元包括多个彼此相互连接的制硫余热锅炉,多个所述制硫余热锅炉配置为依次吸取氢气和单质硫的热量;和/或
所述硫磺回收装置包括设置于所述第一换热单元下游且与所述第一换热单元相连的第二分液罐,所述第二分液罐配置为能够接收并将产物氢气和单质硫彼此相互分离开。
优选地,所述硫磺回收装置包括设置于所述热分解单元下游且与所述热分解单元相连的第二换热单元,所述第二换热单元配置为能够接收并吸收加热分解得到的副产气的热量。
优选地,所述第二换热单元包括设置于所述热分解单元下游且与所述热分解单元相连的蒸汽过热器、设置于所述蒸汽过热器下游且与所述蒸汽过热器相连的第一副产气余热锅炉以及设置于所述第一副产气余热锅炉下游且与所述第一副产气余热锅炉相连的第二副产气余热锅炉;和/或
所述硫磺回收装置包括设置于所述第二换热单元下游且与所述第二换热单元相连的副产气净化单元,所述副产气净化单元配置为能够去除副产气中的二氧化硫。
优选地,所述硫磺回收装置包括副产气净化单元,所述副产气净化单元包括设置于所述第二换热单元下游且与所述第二换热单元相连的脱硫塔。
本发明第二方面提供一种硫磺回收方法,包括:
步骤S10、去除硫化氢气体中的杂质;
步骤S20、加热分解去除杂质后的硫化氢气体以生成氢气和单质硫。
附图说明
图1是本发明优选实施方式的硫磺回收装置的局部结构示意图;
图2是本发明优选实施方式的硫磺回收装置的副产气净化单元的结构示意图。
附图标记说明
1-硫磺回收装置;10-净化单元;100-膜分离器;12-热分解单元;120-热分解炉;14-第一分液罐;15-冷却器;16-第一换热单元;160-制硫余热锅炉;17-第二换热单元;170-蒸汽过热器;172-第一副产气余热锅炉;174-第二副产气余热锅炉;18-第二分液罐;19-副产气净化单元;190-脱硫塔;191-进气口;192-氨水贮存罐;193-喷淋组件;194-氨水泵;196-氧化罐;198-污水输送泵;199-脱硫液循环泵。
具体实施方式
在本发明中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指结合附图和实际应用中的方位理解,“内、外”是指部件的轮廓的内、外。
本发明提供了一种硫磺回收装置,硫磺回收装置1包括净化单元10,净化单元10配置为能够去除硫化氢气体中的杂质;硫磺回收装置1还包括热分解单元12,热分解单元12设置于净化单元10的下游且与净化单元10相连,并且热分解单元12配置为能够接收并加热分解由净化单元10净化后的硫化氢气体以生成氢气和单质硫。通过设置能够去除硫化氢气体中的杂质的净化单元10和能够加热分解硫化氢气体以得到氢气和单质硫的热分解单元12,从而提供了一种不同于传统克劳斯法回收硫磺的设备的硫磺回收装置,该硫磺回收装置的结构更加简单,不仅节省了占地面积,降低了投资成本,而且使得整个硫磺回收的过程较为简单,便于操作。
其中,热分解单元12可包括热分解炉120,热分解炉120可配置为能够接收并加热分解净化后的硫化氢气体。
如图1中所示,净化单元10可包括多个彼此相互连接的膜分离器100,多个膜分离器100可配置为依次去除硫化氢气体中的杂质,这样,硫化氢可依次通过多个膜分离器100以去除硫化氢中的二氧化碳、氮气等杂质,提纯后的硫化氢通入到热分解炉120中以被加热分解,例如可将热分解炉120的温度维持在1250℃以上以使得硫化氢分解为氢气和硫单质,而分离出的杂质又可作为燃料气通入到热分解炉120中,例如,可在膜分离器100和热分解炉120之间设置用于将膜分离器100分离出的杂质通入到热分解炉120燃烧的管路11,由此节约了能源,降低了能耗。具体来讲,可设置两个膜分离器100,硫化氢可依次经过两个膜分离器100以被提纯。
另外,硫磺回收装置1可包括设置于净化单元10上游且与净化单元10相连的第一分液罐14,第一分液罐14可配置为能够去除硫化氢气体中的液体,这样,在利用净化单元10对硫化氢进行提纯前可去除硫化氢气体中的较多的水分,不仅延长了净化单元10如膜分离器100的使用寿命,而且有利于硫化氢的提纯,使得净化后的硫化氢纯度更高。其中,第一分液罐14的种类可根据实际需求进行选择,并不受到具体的限制。
为了便于得到单质硫和利用加热分解得到的产物的热量,可在热分解单元12下游设置与热分解单元12相连的第一换热单元16,第一换热单元16配置为能够接收并吸收加热分解得到的产物氢气和单质硫的热量。如图1中所示,第一换热单元16可包括多个例如两个彼此相互连接的制硫余热锅炉160,多个制硫余热锅炉160配置为依次吸取氢气和单质硫的热量,这样,加热分解得到的产物依次经过多个制硫余热锅炉160后,产物自身的热量降低,与此同时,每个制硫余热锅炉160可分别得到相应压力的蒸汽,例如当设置两个制硫余热锅炉160时,其中一个制硫余热锅炉160可得到4.1MPa的蒸汽,另一个制硫余热锅炉160可得到0.46MPa的蒸汽,相应压力的蒸汽被送往相应的蒸汽管网。
另外,可在第一换热单元16的下游设置与第一换热单元16相连的第二分液罐18,第二分液罐18可配置为能够接收并将产物氢气和单质硫彼此相互分离开,分离所得到的氢气被送入氢气管网,也可作为燃料气送入热分解炉120中,而分离所得到的单质硫被收集。
为了降低加热分解得到的副产气的温度,硫磺回收装置1可包括设置于热分解单元12下游且与热分解单元12相连的第二换热单元17,第二换热单元17可配置为能够接收并吸收加热分解得到的副产气的热量。可以理解的是,在加热分解硫化氢的过程中会产生副产气,由于副产气自身的热量较高,因此为了利用副产气的热量,可将副产气通入到第二换热单元17中,这样,还能够使得副产气自身的温度得到降低以便于回收利用。
如图1中所示,第二换热单元17可包括设置于热分解单元12下游且与热分解单元12如热分解炉120相连的蒸汽过热器170、设置于蒸汽过热器170下游且与蒸汽过热器170相连的第一副产气余热锅炉172以及设置于第一副产气余热锅炉172下游且与第一副产气余热锅炉172相连的第二副产气余热锅炉174,这样,副产气依次经过蒸汽过热器170、第一副产气余热锅炉172和第二副产气余热锅炉174后被吸热,与此同时,蒸汽过热器170可得到相应压力的蒸汽,第一副产气余热锅炉172可得到压力为4.1MPa的蒸汽,第二副产气余热锅炉174可得到压力为0.46MPa的蒸汽,得到的蒸汽可被送往相应的蒸汽管网。
为了实现副产气的无污染排放,如图2中所示,可在第二换热单元17下游设置与第二换热单元17相连的副产气净化单元19,副产气净化单元19配置为能够去除副产气中的二氧化硫。其中,副产气净化单元19的结构形式并不受到具体的限制,只要能够去除副产气中的二氧化硫即可。优选地,副产气净化单元19可包括设置于第二换热单元17下游且与第二换热单元17相连的脱硫塔190。可以理解的是,脱硫塔190的外壳上分别开设有进气口191和出气口,进气口191位于所述出气口的下方,进气口191可供副产气进入,此外,可在进气口191处设置烟道,并在烟道内设置喷嘴以能够向副产气喷射盐水使得副产气中的水分达到饱和,同时也能够降低副产气的温度,例如可将副产气的温度降低至58℃,所述出气口可供净化后的副产气排出;脱硫塔190的外壳内可设置有喷淋组件193以向副产气喷射脱硫剂,需要说明的是,可利用设置在脱硫塔190外的氨水贮存罐192和氨水泵194向脱硫塔190的塔底连续不断的通入氨水,由此保持脱硫剂的pH值以满足吸收二氧化硫的要求;可在脱硫塔190外设置脱硫液循环泵199,以将位于脱硫塔190的塔底的液体泵入喷淋组件193,脱硫液循环泵199还可将塔底的液体泵入设置于脱硫塔190外的氧化罐196,向氧化罐196中通入工业风以氧化液体,氧化得到的液体最终由污水输送泵198抽出以制备硫酸铵。
另外,还可在脱硫塔190和第二换热单元17之间设置冷却器15,冷却器15配置为能够冷却由第二换热单元17排出的副产气以及冷却由脱硫塔190的出气口排出的净化后的副产气。可以理解的是,冷却器15位于第二换热单元17的下游。
本发明还提供了一种硫磺回收方法,包括:步骤S10、去除硫化氢气体中的杂质;步骤S20、加热分解去除杂质后的硫化氢气体以生成氢气和单质硫。上述硫磺回收方法较为简单,便于操作。优选地,该硫磺回收方法可利用本发明所提供的硫磺回收装置1回收硫磺。首先,可将硫化氢通入净化单元10中去除硫化氢气体中的杂质;然后利用热分解单元12加热分解去除杂质后的硫化氢气体以生成氢气和单质硫。
如图1中所示,热分解单元12可包括热分解炉120,热分解炉120可配置为能够接收并加热分解净化后的硫化氢气体。净化单元10可包括多个彼此相互连接的膜分离器100,多个膜分离器100可配置为依次去除硫化氢气体中的杂质。这样,可使得硫化氢依次通过多个膜分离器100以去除硫化氢中的二氧化碳、氮气等杂质,之后,将提纯后的硫化氢通入到热分解炉120中以被加热分解,例如可将热分解炉120的温度维持在1250℃以上以使得硫化氢分解为氢气和硫单质,而分离出的杂质又可作为燃料气通入到热分解炉120中,例如,可在膜分离器100和热分解炉120之间设置管路11,由此可将膜分离器100分离出的杂质通入到热分解炉120中进行燃烧,由此节约了能源,降低了能耗。具体来讲,可设置两个膜分离器100,可使得硫化氢依次经过两个膜分离器100以被提纯。
另外,硫磺回收装置1可包括设置于净化单元10上游且与净化单元10相连的第一分液罐14,第一分液罐14可配置为能够去除硫化氢气体中的液体。由此,在对硫化氢进行提纯前可将硫化氢通入到第一分液罐14中以去除硫化氢气体中的较多的水分,这样有利于硫化氢的提纯,使得净化后的硫化氢纯度更高。
此外,可在热分解单元12下游设置与热分解单元12相连的第一换热单元16,第一换热单元16配置为能够接收并吸收加热分解得到的产物氢气和单质硫的热量。如图1中所示,第一换热单元16可包括多个例如两个彼此相互连接的制硫余热锅炉160,多个制硫余热锅炉160配置为依次吸取氢气和单质硫的热量。这样,可使得加热分解得到的产物依次通过多个制硫余热锅炉160,与此同时,每个制硫余热锅炉160可分别得到相应压力的蒸汽,例如当设置两个制硫余热锅炉160时,其中一个制硫余热锅炉160可得到4.1MPa的蒸汽,另一个制硫余热锅炉160可得到0.46MPa的蒸汽,相应压力的蒸汽被送往相应的蒸汽管网。
另外,可在第一换热单元16的下游设置与第一换热单元16相连的第二分液罐18。可将降温后的产物氢气和单质硫通入到第二分液罐18中进行彼此相互分离,分离所得到的氢气被送入氢气管网,也可作为燃料气送入热分解炉120中,而分离所得到的单质硫被收集。
此外,硫磺回收装置1可包括设置于热分解单元12下游且与热分解单元12相连的第二换热单元17,第二换热单元17可配置为能够接收并吸收加热分解得到的副产气的热量。如图1中所示,第二换热单元17可包括设置于热分解单元12下游且与热分解单元12如热分解炉120相连的蒸汽过热器170、设置于蒸汽过热器170下游且与蒸汽过热器170相连的第一副产气余热锅炉172以及设置于第一副产气余热锅炉172下游且与第一副产气余热锅炉172相连的第二副产气余热锅炉174。由此,可使得副产气依次经过蒸汽过热器170、第一副产气余热锅炉172和第二副产气余热锅炉174以降低自身的温度,与此同时,蒸汽过热器170可得到相应压力的蒸汽,第一副产气余热锅炉172可得到压力为4.1MPa的蒸汽,第二副产气余热锅炉174可得到压力为0.46MPa的蒸汽,得到的蒸汽可被送往相应的蒸汽管网。
如图2中所示,可在第二换热单元17下游设置与第二换热单元17相连的副产气净化单元19,副产气净化单元19配置为能够去除副产气中的二氧化硫。优选地,副产气净化单元19可包括设置于第二换热单元17下游且与第二换热单元17相连的脱硫塔190。另外,还可在脱硫塔190和第二换热单元17之间设置冷却器15,冷却器15配置为能够冷却由第二换热单元17排出的副产气以及冷却由脱硫塔190的出气口排出的净化后的副产气。可以理解的是,脱硫塔190的外壳上分别开设有进气口191和出气口,进气口191位于所述出气口的下方,进气口191可供副产气进入,此外,可在进气口191处设置烟道,并在烟道内设置喷嘴以能够向副产气喷射盐水使得副产气中的水分达到饱和,同时也能够降低副产气的温度,例如可将副产气的温度降低至58℃,所述出气口可供净化后的副产气排出;脱硫塔190的外壳内可设置有喷淋组件193以向副产气喷射脱硫剂,需要说明的是,可利用设置在脱硫塔190外的氨水贮存罐192和氨水泵194向脱硫塔190的塔底连续不断的通入氨水,由此保持脱硫剂的pH值以满足吸收二氧化硫的要求;可在脱硫塔190外设置脱硫液循环泵199,以将位于脱硫塔190的塔底的液体泵入喷淋组件193,脱硫液循环泵199还可将塔底的液体泵入设置于脱硫塔190外的氧化罐196,向氧化罐196中通入工业风以氧化液体,氧化得到的液体最终由污水输送泵198抽出以制备硫酸铵。由此,可将由第二换热单元17排出的副产气通入到脱硫塔190的进气口191中脱除其中的二氧化硫,脱除二氧化硫的副产气可由所述出气口排出并可通入到冷却器15中进行冷却后进行排放;而脱硫塔190的塔底得到的液体可排出进行氧化,之后可将氧化后的液体泵入污水输送泵198中并输送出以制备硫酸铵。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种硫磺回收装置,其特征在于,所述硫磺回收装置(1)包括:
净化单元(10),所述净化单元(10)配置为能够去除硫化氢气体中的杂质,所述净化单元(10)包括多个彼此相互连接的膜分离器(100),多个所述膜分离器(100)配置为依次去除硫化氢气体中的杂质;以及
热分解单元(12),所述热分解单元(12)设置于所述净化单元(10)的下游且与所述净化单元(10)相连,并且所述热分解单元(12)配置为能够接收并加热分解由所述净化单元(10)净化后的硫化氢气体以生成氢气和单质硫,所述热分解单元(12)包括热分解炉(120),所述热分解炉(120)配置为能够接收并加热分解净化后的硫化氢气体;
所述热分解单元(12)包括热分解炉(120),所述硫磺回收装置(1)包括设置在所述膜分离器(100)和所述热分解炉(120)之间的用于将所述膜分离器(100)分离出的杂质通入到所述热分解炉(120)燃烧的管路(11);
所述硫磺回收装置(1)包括设置于所述热分解单元(12)下游且与所述热分解单元(12)相连的第二换热单元(17),所述第二换热单元(17)配置为能够接收并吸收加热分解得到的副产气的热量;
所述硫磺回收装置(1)包括设置于所述第二换热单元(17)下游且与所述第二换热单元(17)相连的副产气净化单元(19),所述副产气净化单元(19)配置为能够去除副产气中的二氧化硫,所述硫磺回收装置(1)包括副产气净化单元(19),所述副产气净化单元(19)包括设置于所述第二换热单元(17)下游且与所述第二换热单元(17)相连的脱硫塔(190)。
2.根据权利要求1所述的硫磺回收装置,其特征在于,所述硫磺回收装置(1)包括设置于所述净化单元(10)上游且与所述净化单元(10)相连的第一分液罐(14),所述第一分液罐(14)配置为能够去除硫化氢气体中的液体。
3.根据权利要求1所述的硫磺回收装置,其特征在于,所述硫磺回收装置(1)包括设置于所述热分解单元(12)下游且与所述热分解单元(12)相连的第一换热单元(16),所述第一换热单元(16)配置为能够接收并吸收加热分解得到的产物氢气和单质硫的热量。
4.根据权利要求3所述的硫磺回收装置,其特征在于,所述第一换热单元(16)包括多个彼此相互连接的制硫余热锅炉(160),多个所述制硫余热锅炉(160)配置为依次吸取氢气和单质硫的热量;和/或
所述硫磺回收装置(1)包括设置于所述第一换热单元(16)下游且与所述第一换热单元(16)相连的第二分液罐(18),所述第二分液罐(18)配置为能够接收并将产物氢气和单质硫彼此相互分离开。
5.根据权利要求1所述的硫磺回收装置,其特征在于,所述第二换热单元(17)包括设置于所述热分解单元(12)下游且与所述热分解单元(12)相连的蒸汽过热器(170)、设置于所述蒸汽过热器(170)下游且与所述蒸汽过热器(170)相连的第一副产气余热锅炉(172)以及设置于所述第一副产气余热锅炉(172)下游且与所述第一副产气余热锅炉(172)相连的第二副产气余热锅炉(174)。
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