CN110606497A - 一种利用废热氧化蒸发结晶回收硫酸钠的系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用废热氧化蒸发结晶回收硫酸钠的系统，包括燃硫单元、转化单元、蒸汽热水单元和蒸发结晶单元，燃硫单元和转化单元产生的热风汇集于热风输送管，热风输送管依次与蒸汽热水单元和蒸发结晶单元相连，或者热风输送管分别与蒸汽热水单元和蒸发结晶单元相连，蒸发结晶单元由蒸发塔、碱吸收液循环槽和碱吸收液循环泵组成，蒸发塔一侧的下端设有热风入口，热风输送管输送的热风经蒸汽热水单元降温后经热风入口进入蒸发塔，或者热风输送管输送的热风直接经热风入口进入蒸发塔。本发明回收燃硫和SO₂转化的反应热产生热空气，进而产生蒸汽用于熔硫、产热水用于伴热，剩余热风则用于含硫酸钠及亚硫酸钠吸收液的氧化蒸发结晶。

Description

一种利用废热氧化蒸发结晶回收硫酸钠的系统

技术领域

本发明属于SO₃膜式磺化技术领域，具体涉及一种利用废热氧化蒸发结晶回收硫酸钠的系统。

背景技术

在三氧化硫膜式磺化技术中的尾气处理阶段，通常采用氢氧化钠溶液吸收尾气中的二氧化硫，使尾气达到排放标准，因而导致全国每年产生13-14万吨的废液，此废液中除去微量的在环境中可以自行降解表面活性剂成分外，主要成分是10％(wt％)硫酸钠—亚硫酸钠混合盐，该废液若得不到进一步有效处理，排放后的废液会导致水体中溶解氧消耗、土地盐碱化程度加剧等问题，此外，传统磺化技术对废热的利用率低。因而针对上述不足，现需要一种无需额外消耗能量，合理巧妙地、平衡有余地利用装置自身的废热去氧化蒸发结晶回收硫酸钠的系统，该系统能够使得废热得到有效利用，使废液中COD化学需氧量降低，且废液中硫酸钠得到回收利用，减少废液排放。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用废热氧化蒸发结晶回收硫酸钠的系统，该装置回收燃硫和SO₂转化的反应热产生热空气，进而产生蒸汽用于熔硫、产热水用于伴热，剩余热风则用于碱洗塔排放的含硫酸钠及亚硫酸钠吸收液的氧化蒸发结晶生成有商品价值的芒硝，具有较高的经济效益和环境效益。

本发明提供了如下的技术方案：

一种利用废热氧化蒸发结晶回收硫酸钠的系统，包括燃硫单元、转化单元、蒸汽热水单元和蒸发结晶单元，所述燃硫单元和所述转化单元产生的热风汇集于热风输送管，所述热风输送管依次与所述蒸汽热水单元和所述蒸发结晶单元相连，或者所述热风输送管分别与所述蒸汽热水单元和所述蒸发结晶单元相连，所述蒸发结晶单元由蒸发塔、碱吸收液循环槽和碱吸收液循环泵组成，碱吸收液为碱洗塔排放的含硫酸钠及亚硫酸钠吸收液，所述蒸发塔一侧的下端设有热风入口，所述热风输送管输送的热风经所述蒸汽热水单元降温后经所述热风入口进入所述蒸发塔，或者所述热风输送管输送的热风直接经所述热风入口进入所述蒸发塔。

优选的，所述燃硫单元由熔硫槽、燃硫炉、SO₂冷却器、开工炉和预热风机组成，所述熔硫槽、所述燃硫炉和所述SO₂冷却器依次相连，硫磺在所述熔硫槽熔化后，进入到所述燃硫炉中与空气进行充分燃烧，产生的SO₂烟道气进入所述SO₂冷却器进行换热冷却。

优选的，所述转化单元由转化器、一段冷却器、第一SO₃冷却器、第二SO₃冷却器和冷却风机组成，所述转化器、所述第一SO₃冷却器和所述第二SO₃冷却器依次相连，所述SO₂冷却器流出的冷却后的SO₂烟道气进入所述转化器进行催化转化，产生的SO₃—空气混合气体依次进入到所述第一SO₃冷却器和所述第二SO₃冷却器换热冷却，所述冷风风机向所述一段冷却器、所述第一SO₃冷却器和所述第二SO₃冷却器输送空气，空气经换热加热后汇集于热风输送管。

优选的，所述预热风机的出口与所述开工炉相连，所述冷风风机的出口也与所述开工炉相连，所述开工炉的顶部与所述SO₂冷却器相连，所述开工炉排出的气体经所述SO₂冷却器加热后也汇集于所述热风输送管。

优选的，所述转化器一侧的中部设有循环冷却进管和循环冷却出管，所述循环冷却进管和所述循环冷却出管与所述一段冷却器相连。

优选的，所述蒸汽热水单元由热管换热器、预加热器、纯水罐、纯水输送泵、蒸汽发生器、热水发生器、热水罐和热水循环泵组成，所述热风输送管与所述热管换热器的进口相连，经过所述热管换热器的热风再依次经过所述预加热器和所述热水发生器进行换热冷却。

优选的，所述热水发生器和所述预加热器自上而下设于同一装置内，所述预加热器上设有第一加热进口和第一加热出口，所述纯水输送泵的进口与所述纯水罐相连，所述纯水输送泵的出口与所述第一加热进口相连，所述第一加热出口通过管道依次与所述蒸汽发生器和所述熔硫槽相连。

优选的，所述热水发生器上还设有第二加热进口和第二加热出口，所述热水循环泵的进口与所述热水罐相连，所述热水循环泵的出口与所述第二加热进口相连，所述第二加热出口通过管道与伴热装置相连。

优选的，所述蒸发塔内设有喷淋管，所述蒸发塔顶部和底部分别设有排空管和排液管，所述排液管的出口位于所述碱吸收液循环槽内，所述碱吸收液循环泵的进口通过管道与所述碱吸收液循环槽的下端相连，所述碱吸收液循环泵的出口通过管道与所述喷淋管相连。

本发明的有益效果是：

本发明在使用过程中，硫磺在熔硫槽内熔化，再进入燃硫炉内进行充分燃烧，产生的SO₂烟道气经SO₂冷却器回收部分热量后，进入到转化器内，在钒基催化剂的作用下，与干燥空气反应生成SO₃—空气混合气体，SO₃—空气混合气体经多次冷却回收热量后，进入膜式磺化反应器反应，产生的尾气利用氢氧化钠溶液吸收，产生的碱吸收液则输入碱吸收液循环槽；SO₂冷却器、一段冷却器、第一SO₃冷却器和第二SO₃冷却器回收燃硫和SO₂转化反应热产生热风，汇集于热风输送管，然后进入热管换热器，热交换后的热风经预加热器回收部分热量，进而经蒸汽发生器产生蒸汽而用于熔硫槽内的固体硫磺的融化，部分热量则通过热水发生器产生热水用于伴热装置的伴热，剩余热量则通过热风提供给蒸发塔以用于碱吸收液的氧化蒸发结晶，提纯生产芒硝，芒硝可作为工业品外销，从而为企业带来额外的收入；利用本发明的工艺，回收热量约为3.04万吨标准煤/年(热效率90％)，产生芒硝的产量为2.5万吨/年，不仅提高了经济效益，且也能减少大量污水的排放，具有较高的环境效益。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例1的构成示意图；

图2是本发明实施例1的工艺流程图；

图3是本发明实施例2的构成示意图。

图中标记为：1、燃硫单元；11、熔硫槽；12、燃硫炉；13、SO₂冷却器；14、开工炉；15、预热风机；2、转化单元；21、转化器；211、循环冷却进管；212、循环冷却出管；22、一段冷却器；23、第一SO₃冷却器；24、第二SO₃冷却器；25、冷却风机；26、热风输送管；3、蒸汽热水单元；31、热管换热器；32、预加热器；321、第一加热进口；322、第一加热出口；33、纯水罐；34、纯水输送泵；35、蒸汽发生器；36、热水发生器；361、第二加热进口；362、第二加热出口；37、热水罐；38、热水循环泵；39、伴热装置；391、冷却水出口；4、蒸发结晶单元；41、蒸发塔；411、热风入口；412、喷淋管；413、排空管；414、排液管；42、碱吸收液循环槽；43、碱吸收液循环泵。

具体实施方式

实施例1

如图1和图2所示，一种利用废热氧化蒸发结晶回收硫酸钠的系统，包括燃硫单元1、转化单元2、蒸汽热水单元3和蒸发结晶单元4，燃硫单元1和转化单元2产生的热风汇集于热风输送管26，热风输送管26依次与蒸汽热水单元3和蒸发结晶单元4相连。在实际使用过程中，燃硫单元1和转化单元2反应热回收转化为热风，热风经蒸汽热水单元3回收部分热量，剩余热风则输送至蒸发结晶单元4，转化单元2输出的SO₃—空气混合气体经膜式磺化产生的尾气，则采用氢氧化钠溶液进行尾气吸收，生成主要成分是10％(wt％)硫酸钠—亚硫酸钠混合盐废液，剩余热风对废液进行蒸发结晶，从而有助于生成产品芒硝。

燃硫单元1由熔硫槽11、燃硫炉12、SO₂冷却器13、开工炉14和预热风机15组成，熔硫槽11、燃硫炉12和SO₂冷却器13依次相连，硫磺在熔硫槽11熔化后，进入到燃硫炉12中与空气进行充分燃烧，产生的SO₂烟道气进入SO₂冷却器13进行换热冷却，预热风机15的出口与开工炉14相连，冷风风机的出口也与开工炉14相连，开工炉14的顶部与SO₂冷却器13相连，开工炉14排出的气体经SO₂冷却器13加热后汇集于热风输送管26。

转化单元2由转化器21、一段冷却器22、第一SO₃冷却器23、第二SO₃冷却器24和冷却风机25组成，转化器21、第一SO₃冷却器23和第二SO₃冷却器24依次相连，转化器21一侧的中部设有循环冷却进管211和循环冷却出管212，循环冷却进管211和循环冷却出管212与一段冷却器22相连，SO₂冷却器13流出的冷却后的SO₂烟道气进入转化器21进行催化转化，产生的SO₃—空气混合气体依次进入到第一SO₃冷却器23和第二SO₃冷却器24换热冷却，冷风风机向一段冷却器22、第一SO₃冷却器23和第二SO₃冷却器24输送空气，空气经换热加热后汇集于热风输送管26。

蒸汽热水单元3由热管换热器31、预加热器32、纯水罐33、纯水输送泵34、蒸汽发生器35、热水发生器36、热水罐37和热水循环泵38组成，热风输送管26与热管换热器31的进口相连，热管换热器31热交换后的热风依次经过预加热器32和热水发生器36进行换热冷却。热水发生器36和预加热器32自上而下设于同一装置内，预加热器32上设有第一加热进口321和第一加热出口322，纯水输送泵34的进口与纯水罐33相连，纯水输送泵34的出口与第一加热进口321相连，第一加热出口322通过管道依次与蒸汽发生器35和熔硫槽11相连。热水发生器36上还设有第二加热进口361和第二加热出口362，热水循环泵38的进口与热水罐37相连，热水循环泵38的出口与第二加热进口361相连，第二加热出口362通过管道与伴热装置39相连。

蒸发结晶单元4由蒸发塔38、碱吸收液循环槽42和碱吸收液循环泵43组成，蒸发塔38一侧的下端设有热风入口411，经过蒸汽热水单元3降温后的剩余热风经热风入口411进入蒸发塔38，蒸发塔38内设有喷淋管412，蒸发塔38顶部和底部分别设有排空管413和排液管414，排液管414的出口位于碱吸收液循环槽42内，碱吸收液循环泵43的进口通过管道与碱吸收液循环槽42的下端相连，碱吸收液循环泵43的出口通过管道与喷淋管412相连。

本实施例在使用过程中，硫磺在熔硫槽11内熔化，再进入燃硫炉12内进行充分燃烧，产生的SO₂烟道气经SO₂冷却器13回收部分热量后，进入到转化器21内，在钒基催化剂的作用下，与干燥空气反应生成SO₃—空气混合气体，SO₃—空气混合气体经多次冷却回收热量后，进入膜式磺化反应器反应，产生的尾气利用氢氧化钠溶液吸收，产生的碱吸收液则输入碱吸收液循环槽42；SO₂冷却器13、一段冷却器22、第一SO₃冷却器23和第二SO₃冷却器24回收燃硫和SO₂转化反应热产生热空气，汇集于热风输送管26，然后进入热管换热器31，热交换好的热风经预加热器32回收部分热量，进而经蒸汽发生器35产生蒸汽而用于熔硫槽11内的固体硫磺的融化，部分热量则通过热水发生器36回收产生热水用于伴热装置39的伴热，剩余热量则通过热风提供给蒸发塔41以用于碱吸收液的氧化蒸发结晶，提纯生产芒硝，芒硝可作为工业品外销，从而为企业带来额外的收入；本实施例在开工前及转化器21预热时，可利用开工炉14燃烧产生柴油产生的热空气产生蒸汽去进行熔硫，无需外供蒸汽源；利用本发明的工艺，回收热量约为3.04万吨标准煤/年(热效率90％)，产生芒硝的产量为2.5万吨/年，不仅提高了经济效益，且也能减少大量污水的排放，具有较高的环境效益。

实施例2

如图3所示，一种利用废热氧化蒸发结晶回收硫酸钠的系统，包括燃硫单元1、转化单元2、蒸汽热水单元3和蒸发结晶单元4，燃硫单元1和转化单元2产生的热风汇集于热风输送管26，热风输送管26分别与蒸汽热水单元3和蒸发结晶单元4相连，蒸汽热水单元3和蒸发结晶单元4是热风的热量的回收利用单元，燃硫单元1和转化单元2反应热回收转化为热风，将热风可分为两部分，分别用于对蒸汽热水单元3和蒸发结晶单元4，或者单独为蒸汽热水单元3或蒸发结晶单元4提供热量。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (9)

1.一种利用废热氧化蒸发结晶回收硫酸钠的系统，其特征在于，包括燃硫单元、转化单元、蒸汽热水单元和蒸发结晶单元，所述燃硫单元和所述转化单元产生的热风汇集于热风输送管，所述热风输送管依次与所述蒸汽热水单元和所述蒸发结晶单元相连，或者所述热风输送管分别与所述蒸汽热水单元和所述蒸发结晶单元相连，所述蒸发结晶单元由蒸发塔、碱吸收液循环槽和碱吸收液循环泵组成，所述蒸发塔一侧的下端设有热风入口，所述热风输送管输送的热风经所述蒸汽热水单元降温后经所述热风入口进入所述蒸发塔，或者所述热风输送管输送的热风直接经所述热风入口进入所述蒸发塔。

2.根据权利要求1的一种利用废热氧化蒸发结晶回收硫酸钠的系统，其特征在于，所述燃硫单元由熔硫槽、燃硫炉、SO₂冷却器、开工炉和预热风机组成，所述熔硫槽、所述燃硫炉和所述SO₂冷却器依次相连，硫磺在所述熔硫槽熔化后，进入到所述燃硫炉中与空气进行充分燃烧，产生的SO₂烟道气进入所述SO₂冷却器进行换热冷却。

3.根据权利要求2的一种利用废热氧化蒸发结晶回收硫酸钠的系统，其特征在于，所述转化单元由转化器、一段冷却器、第一SO₃冷却器、第二SO₃冷却器和冷却风机组成，所述转化器、所述第一SO₃冷却器和所述第二SO₃冷却器依次相连，所述SO₂冷却器流出的冷却后的SO₂烟道气进入所述转化器进行催化转化，产生的SO₃—空气混合气体依次进入到所述第一SO₃冷却器和所述第二SO₃冷却器换热冷却，所述冷风风机向所述一段冷却器、所述第一SO₃冷却器和所述第二SO₃冷却器输送空气，空气经换热加热后汇集于热风输送管。

4.根据权利要求3的一种利用废热氧化蒸发结晶回收硫酸钠的系统，其特征在于，所述预热风机的出口与所述开工炉相连，所述冷风风机的出口也与所述开工炉相连，所述开工炉的顶部与所述SO₂冷却器相连，所述开工炉排出的气体经所述SO₂冷却器加热后也汇集于所述热风输送管。

5.根据权利要求3的一种利用废热氧化蒸发结晶回收硫酸钠的系统，其特征在于，所述转化器一侧的中部设有循环冷却进管和循环冷却出管，所述循环冷却进管和所述循环冷却出管与所述一段冷却器相连。

6.根据权利要求5的一种利用废热氧化蒸发结晶回收硫酸钠的系统，其特征在于，所述蒸汽热水单元由热管换热器、预加热器、纯水罐、纯水输送泵、蒸汽发生器、热水发生器、热水罐和热水循环泵组成，所述热风输送管与所述热管换热器的进口相连，经过所述热管换热器的热风再依次经过所述预加热器和所述热水发生器进行换热冷却。

7.根据权利要求6的一种利用废热氧化蒸发结晶回收硫酸钠的系统，其特征在于，所述热水发生器和所述预加热器自上而下设于同一装置内，所述预加热器上设有第一加热进口和第一加热出口，所述纯水输送泵的进口与所述纯水罐相连，所述纯水输送泵的出口与所述第一加热进口相连，所述第一加热出口通过管道依次与所述蒸汽发生器和所述熔硫槽相连。

8.根据权利要求7的一种利用废热氧化蒸发结晶回收硫酸钠的系统，其特征在于，所述热水发生器上还设有第二加热进口和第二加热出口，所述热水循环泵的进口与所述热水罐相连，所述热水循环泵的出口与所述第二加热进口相连，所述第二加热出口通过管道与伴热装置相连。

9.根据权利要求1的一种利用废热氧化蒸发结晶回收硫酸钠的系统，其特征在于，所述蒸发塔内设有喷淋管，所述蒸发塔顶部和底部分别设有排空管和排液管，所述排液管的出口位于所述碱吸收液循环槽内，所述碱吸收液循环泵的进口通过管道与所述碱吸收液循环槽的下端相连，所述碱吸收液循环泵的出口通过管道与所述喷淋管相连。