CN114432876A - 二氧化硫催化吸附再生系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种二氧化硫催化吸附再生系统及方法，涉及气体吸附及再生领域，该装置包括烟气增压机和吸附再生装置，烟气增压机与吸附再生装置连接，烟气增压机安装于灼烧炉和吸附再生装置之间，吸附再生装置包括一个或多个吸附再生反应器，吸附再生反应器内装填有催化吸附剂，多个吸附再生反应器串联和/或并联连接，所述装置还包括气体供应装置，所述气体供应装置与吸附再生装置连接。本发明实施例通过烟气增压机将实际烟气引入固定床反应器，对烟气中的二氧化硫进行吸附和再生，降低二氧化硫排放浓度，并能够在实际烟气条件下对催化吸附剂的吸附和再生性能进行检测。

Description

二氧化硫催化吸附再生系统及方法
技术领域
本发明涉及气体吸附及再生领域，具体涉及二氧化硫催化吸附再生系统及方法。
背景技术
SO2是一种常见的大气污染物，削减SO2的排放，控制大气污染已成为我国环境保护的重要课题之一。随着世界各国环境保护标准的日益严格，对硫磺回收装置产生的烟气中二氧化硫的排放也有了更严格的要求，烟气必须经过处理达标后才能排放。因此，对硫磺回收装置尾气中二氧化硫的处理具有重要的意义。
相关技术一般采用低温SCOT工艺、Cansolv工艺或碱洗工艺处理硫磺回收装置尾气，这些工艺技术均能应用于SO2达标排放的技术改造。但上述工艺的装置结构复杂，耗能大，并且，低温SCOT工艺流程复杂、投资和运行成本均较高，不适用于小规模装置；Cansolv工艺会产生酸性废水，需要加碱中和，最终有低浓度Na2SO4废水产生；碱洗工艺会产生废碱和含Na2SO4废水，需要进行再次处理。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种装置简单、工艺流程简单的用于二氧化硫催化吸附再生的系统及方法，具体技术方案如下：
本发明实施例一方面提供了一种二氧化硫催化吸附再生系统，该系统包括烟气增压机和吸附再生装置，烟气增压机与吸附再生装置连接，烟气增压机安装于灼烧炉和吸附再生装置之间，
吸附再生装置包括一个或多个吸附再生反应器，吸附再生反应器内装填有催化吸附剂，多个吸附再生反应器串联和/或并联连接，
该系统还包括气体供应装置，再生气体供应装置与吸附再生装置连接。
吸附再生反应器包括烟气入口和烟气出口，以及再生气体入口和再生气体出口，
烟气增压机通过烟气入口与吸附再生反应器连接，烟气出口与烟囱连接，再生气体入口与气体供应装置连接，再生气体出口与灼烧炉连接。
气体供应装置包括还原气体供应装置和惰性气体供应装置，还原气体供应装置用于供应还原性气体，惰性气体供应装置用于供应惰性气体。
该系统还包括第一加热装置，第一加热装置用于对吸附再生装置进行加热。
该系统还包括第二加热装置，第二加热装置安装于烟气增压机和吸附再生装置之间。
该系统还包括第三加热装置，第三加热装置安装于气体供应装置和吸附再生反应装置之间。
系统还包括用于调节进入吸附再生装置的烟气流量的流量控制装置。
本发明实施例另一方面提供了一种二氧化硫催化吸附再生方法，该方法采用本发明实施例第一方面提供的二氧化硫催化吸附再生系统进行，该方法包括以下步骤：
将系统安装至烟气管道中；
开启烟气增压机，烟气管道中的烟气通过烟气增压机进入吸附再生反应器；
吸附再生反应器中的催化吸附剂对进入吸附再生反应器的烟气进行吸附处理，直至催化吸附剂吸附饱和；
开启气体供应装置，对吸附饱和的催化吸附剂进行再生处理。
在开启烟气增压机之前还还包括：开启第二加热装置，对由烟气增压机进入吸附再生反应器的烟气进行加热，加热温度为300～600℃；和/或
吸附再生反应器中的催化吸附剂对进入吸附再生反应器的烟气进行吸附处理，包括：在吸附再生反应器的烟气出口处的取样口取样，当烟气出口处的烟气中二氧化硫浓度低于预设浓度时，吸附再生反应器中的催化吸附剂吸附饱和，停止烟气进入催化吸附剂吸附饱和的吸附再生反应器。
开启气体供应装置，对吸附饱和的催化吸附剂进行再生处理，包括：
开启惰性气体供应装置，向吸附再生反应器中通入惰性气体，对吸附再生反应器中的残留气体进行置换；
开启第三加热装置，进行加热；
开启还原气体供应装置，还原性气体经过第三加热装置加热后进入吸附再生反应器，催化吸附剂进行再生；
再生完成后，关闭还原气体供应装置和第三加热装置，采用惰性气体供应装置向吸附再生反应器中通入惰性气体。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供了一种二氧化硫催化吸附再生系统及方法，该系统和方法能够对烟气中的二氧化硫进行吸附和再生处理，使得含二氧化硫的烟气达到排放标准，并且能够实现催化吸附剂的再生循环利用；本发明实施例所提供的系统及方法能够将实际烟气引入到系统中对二氧化硫进行吸附和再生，且该系统结构简单、方法流程简单，对工业化生产应用具有指导意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种二氧化硫催化吸附再生系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种二氧化硫催化吸附再生系统的结构示意图。
图中的附图标记分别表示为：
1-灼烧炉；
2-烟气增压机；
3-机械分离装置；
4-流量控制装置；
5-压力监测装置；
6-温度监测装置；
7-第二加热装置；
8-吸附再生装置；
9-烟囱；
10-流量计III；
11-二氧化硫供应装置；
12-第三加热装置；
13-流量计I；
14-还原气体供应装置；
15-流量计II；
16-惰性气体供应装置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。除非另有定义，本发明实施例中所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。
本发明实施例提供一种二氧化硫催化吸附再生系统，该系统安装于现场烟气管道中，用于对硫磺回收装置的尾气即灼烧炉排放的烟气中的二氧化硫进行吸附和再生。
本发明实施例中，灼烧炉排放的烟气的成分包括氮气、二氧化碳、水蒸气和二氧化硫等，为削减二氧化硫的排放及对二氧化硫的回收利用，对烟气中的二氧化硫进行吸附和再生处理。
根据本发明实施例，如图1所示，该系统包括烟气增压机2和吸附再生装置8，烟气增压机2用于将现场烟气管道中的烟气引入到吸附再生装置8中，从而使得吸附再生装置8对烟气中的二氧化硫进行吸附和再生处理。
烟气增压机2安装于灼烧炉1和吸附再生装置8之间，吸附再生装置8与烟囱9连接，从灼烧炉1和烟囱9之间的现场管道上引出支路，与烟气增压机2连接，从而现场管道中的负压的烟气进入烟气增压机2，烟气增压机2对烟气增压后进入吸附再生装置8，以使得吸附过程顺利进行。
该烟气增压机2具有耐高温的特征，以使得该系统能够安全稳定的运行。
该系统还包括用于调节进入吸附再生装置的烟气流量的流量控制装置4，流量控制装置4为流量计、调节阀和控制烟气增压机电源的变频器中的至少一种，其中，控制烟气增压机电源的变频器能够通过调节烟气增压机的用电频率而调节烟气的流量。
在一种可选的实施方式中，流量控制装置4设于烟气增压机2和吸附再生装置8之间，选自流量计和调节阀中的至少一种。
在一种可选的实施方式中，在烟气增压机2和吸附再生装置8之间还设有机械分离装置3，用于分离烟气中的液态水或粉尘等，可选地，机械分离装置3位于烟气增压机2和流量控制装置4之间，以保护流量控制装置，防止对流量控制装置造成腐蚀或堵塞。
机械分离装置3为能够分离液态水或粉尘的装置，如过滤罐等。
吸附再生装置8包括一个或多个吸附再生反应器，吸附再生反应器内装填有催化吸附剂，多个吸附再生反应器串联和/或并联连接。
在一种可选的实施方式中，吸附再生装置8包括一至三个吸附再生反应器，每个吸附再生反应器包括烟气入口和烟气出口，以及再生气体入口和再生气体出口，烟气增压机通过烟气入口与吸附再生反应器连接，烟气出口与烟囱连接，再生气体入口与气体供应装置连接，再生气体出口与灼烧炉连接。
根据本发明实施例，吸附再生反应器为固定床反应器，利用固定床反应器对二氧化硫进行吸附和再生处理。
吸附再生反应器中装填二氧化硫催化吸附剂，二氧化硫催化吸附剂的种类不做特别限定，可选地，该二氧化硫催化吸附剂通过以下方法制得：将0.5g-15g的氧化类金属盐、0.5g-15g的过渡金属盐、0.01g-5g的碱金属盐溶解于水中，得到混合盐溶液；将65g-99g含镁铝物和0.5g-5g的助挤剂与混合盐溶液混合均匀，得到中间料；对中间料进行捏合及挤出成型，依次经干燥、焙烧处理后，得到二氧化硫催化吸附剂；挤出成型通过在挤出机中安装孔径为1mm-6mm的孔板来实现。
本发明实施例中，通过使氧化类金属盐、过渡金属盐、碱金属盐以及含镁铝物在助挤剂作用下进行挤出成型，依次经干燥、焙烧处理后，制备得到二氧化硫催化吸附剂，该二氧化硫吸附剂基于不同功能元素的优化组合，性能得以显著改善，所制备得到的二氧化硫催化吸附剂在保持硫容基本不变的前提下，其吸附和再生温度由500℃降低至350℃及以下，在实际应用时会大幅降低能耗，便于规模化推广应用。
进一步地，挤出成型通过在挤出机中安装孔径为1mm-6mm的孔板来实现，能够使二氧化硫吸附剂挤出物的直径达到应用要求，便于直接利用。
氧化类金属盐、过渡金属盐、碱金属盐溶解于水中，均匀混合后得到混合盐溶液，其中，为了便于后续捏合及挤出成型的顺利进行，需要对混合盐溶液的浓度进行控制，在一种可能的示例中，本发明实施例可以使0.5g-15g的氧化类金属盐、0.5g-15g的过渡金属盐、0.01g-5g的碱金属盐溶解于80-100ml水中，例如，溶解于80ml水、90ml水、100ml水中等等。
其中，为了使混合盐溶液中各成分混合均匀，可以将0.5g-15g的氧化类金属盐、0.5g-15g的过渡金属盐、0.01g-5g的碱金属盐不分先后顺序的依次溶解于水中，每次溶解一种盐后，搅拌均匀，然后再加入下一种盐即可。
氧化类金属盐可选自铈盐、铁盐、铬盐和钒盐中的至少一种；铈盐包括但不限于：硝酸铈铵、硝酸铈等；铬盐包括但不限于：硝酸铬、重铬酸钠、重铬酸钾等；钒盐包括但不限于：偏钒酸铵、偏钒酸钾，偏钒酸钠，正钒酸钠等。
本发明实施例中，过渡金属盐选自铜盐、锌盐和镍盐中的至少一种；铜盐包括但不限于：硝酸铜、醋酸铜等；锌盐包括但不限于：硝酸锌、醋酸锌等；镍盐包括但不限于：硝酸镍、醋酸镍等。
本发明实施例中，碱金属盐可选自氯化锂、氯化钠、硫酸钠、氯化钾中的至少一种。
本发明实施例中，含镁铝物用来同时提供镁元素和铝元素。
一种可选地实施方式，含镁铝物为镁铝水滑石。
另一种可选的实施方式，含镁铝物为含镁物与含铝物的混合物，其中，含镁物为硝酸镁或碳酸镁，含铝物为薄水铝石或拟薄水铝石。
本发明实施例中，所适用的助挤剂可以为田菁粉或者羧甲基纤维素，采用该类助挤剂可有效提高混合物料的可挤出性，便于二氧化硫吸附剂的成型。
将65g-99g含镁铝物和0.5g-5g的助挤剂与混合盐溶液混合均匀，可得到中间料，在制备中间料的过程中，如若中间料过于粘稠，还可以向混合体系中加入适量的水，以得到粘度适中的中间料，便于后续的成型处理。
对中间料进行捏合及挤出成型，依次经干燥、焙烧处理后，来获得二氧化硫催化吸附剂。其中，为了使各成分捏合均匀，根据实际捏合效果，上述捏合过程可以是多次捏合，例如两次，三次或以上，如此可达到使各个成分充分混合均匀的目的。
可以采用捏合设备进行捏合作业，以实现对中间料的充分捏合，然后采用挤出成型机进行挤出成型，本发明实施例中，作为示例，挤出成型机可以是本领域常见的单螺杆挤出机或者双螺杆挤出机，两种类型的挤出成型机均可以实现对中间料的充分挤出成型。
本领域技术人员可以理解的是，在挤出成型过程中，通过在挤出成型机内安装孔板来进行挤出，根据挤出要求，孔板的类型包括但不限于：圆形孔板、三叶草形孔板等。
对于不同类型的孔板来说，其上可以有多个通孔，并且通孔的直径(即孔径)为1mm-6mm，例如1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm等，以使二氧化硫吸附剂的挤出物直径达到应用要求，便于直接利用。
为了使成型后的物料得以充分且彻底的干燥，以防止在焙烧过程发生干裂，本发明实施例中，对成型后的物料进行的干燥过程包括：依次进行的阴干处理和烘干处理，且烘干处理的温度为60℃-150℃，例如，60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、110℃、130℃、140℃、150℃等。
其中，阴干处理可以在室内暴露，于空气中阴干即可，并且阴干时长可以为1-72小时，例如，5小时、10小时、15小时、20小时、30小时、40小时、50小时、60小时、70小时等。
烘干处理可以在烘箱中进行，并且，烘干时长可以为1-12小时，例如1小时、3小时、5小时、7小时、10小时、12小时等。
焙烧处理可以在马弗炉中进行，焙烧处理的温度为400℃-600℃，例如，400℃、450℃、500℃、550℃、600℃等；焙烧时间可以为1-6小时，例如，1小时、2小时、4小时、6小时等。通过上述焙烧过程，能够使二氧化硫吸附剂完全固化，显著提高所制备的二氧化硫吸附剂的强度。
本发明实施例中，二氧化硫催化吸附剂吸附二氧化硫的类型为化学吸附，也即在吸附剂作用下，二氧化硫转化为硫酸盐，固定在吸附剂上，在再生过程中，还原性气体与吸附有二氧化硫的吸附剂发生氧化还原反应，反应后生成含硫气体，该含硫气体中包括二氧化硫，可能还包括硫化氢。
本发明实施例中，由烟气增压机2增压后的烟气依次经过机械分离装置3、流量控制装置4后，通过烟气入口进入吸附再生反应器，吸附后，通过烟气出口，由烟囱排放。
在一种可选的实施方式中，吸附再生装置8包括一个吸附再生反应器，吸附和再生过程分别进行，即该吸附再生反应器吸附完成后再进行再生处理。
在另一种可选的实施方式中，吸附再生装置8包括2个吸附再生反应器，可选地，2个吸附再生反应器并联，切换使用，即在进行吸附时，其中1个吸附再生反应器进行吸附，吸附饱和后，切换至另一个吸附再生反应器进行吸附，同时对吸附饱和的吸附再生反应器进行再生处理，再生处理结束后可切换再进行吸附。
又一种可选的实施方式中，吸附再生装置8包括3个吸附再生反应器，3个吸附再生反应器串联或并联，或其中2个吸附再生反应器串联用于吸附，再与1个吸附再生反应器并联，其中，第1个串联的吸附再生反应器吸附饱和后作为再生反应器使用。
本发明实施例中，通过对多个吸附再生反应器的连接方式进行设计，能够提高催化吸附剂的吸附和再生的效率。
吸附再生装置8与灼烧炉1连接，再生过程中，吸附再生装置排出的再生尾气返回灼烧炉1中，在实际工业化生产中，吸附再生装置8也可与其他设备连接，对再生尾气进行回收利用。
在吸附过程中，烟气进入吸附再生装置8，吸附后由烟囱排出；在再生过程中，烟气停止进入吸附再生装置8，再生尾气返回灼烧炉中。
该系统还包括分析仪器，用于吸附再生反应器吸附前后的烟气以及由吸附再生反应器排出的再生尾气(如再生过程中吸附再生装置出口的气体)的组成的分析，以获得吸附或再生效果。
在一种可选的实施方式中，分析仪器包括色谱分析仪、质谱分析仪、烟气分析仪等中的至少一种。
吸附再生反应器的烟气入口和烟气出口处均设有取样口，再生气体入口和再生气体出口处也均设有取样口，可手动取样分析，也可以连接在线分析仪器进行在线分析，即与分析仪器在线连接进行分析。
根据本发明实施例，该系统还包括气体供应装置，气体供应装置与吸附再生装置8连接。
进一步地，气体供应装置包括还原气体供应装置14和惰性气体供应装置16，还原气体供应装置14用于供应还原性气体，惰性气体供应装置16用于供应惰性气体；更进一步地，还原性气体包括氢气、甲烷、一氧化碳中的至少一种，惰性气体包括氮气、氩气中的至少一种。
在一种可选的实施方式中，还原气体供应装置14为氢气钢瓶，惰性气体供应装置16如氮气钢瓶。
该系统还包括第一加热装置，第一加热装置用于对吸附再生装置8进行加热，第一加热装置为电加热器和蒸汽换热器中的至少一种。
在一种可选的实施方式中，该系统还包括第二加热装置7，第二加热装置7安装于烟气增压机2和吸附再生装置8之间，第二加热装置7为电加热器和蒸汽换热器中的至少一种。
在一种可选的实施方式中，该系统还包括第三加热装置12，第三加热装置12安装于气体供应装置和吸附再生装置8之间，第三加热装置12为电加热器和蒸汽换热器中的至少一种。
进一步地，还原气体供应装置14通过第三加热装置12与吸附再生反应器的再生气体入口连接，惰性气体供应装置16通过第三加热装置12与吸附再生反应器的再生气体入口连接。
在还原气体供应装置14与第三加热装置12之间设有流量计I13，用于控制进入吸附再生装置8的还原性气体的流量；在惰性气体16供应装置与第三加热装置12之间设有流量计II 15，用于控制进入吸附再生装置8的惰性气体的流量。
本发明实施例中，在再生过程中，还原气体供应装置14的还原性气体和惰性气体供应装置16的惰性气体经过第三加热装置12加热后通过再生气体入口进入吸附再生反应器中，二氧化硫催化吸附剂进行再生后，产生的再生尾气由再生气体出口返回至灼烧炉1中。
该系统还包括保温装置，保温装置用于对该系统的所有管线进行保温处理，使得管线温度在120℃以上，确保该系统中无液态水析出，保证装置安全稳定运行。
根据本发明实施例可选实施方式，在该系统的管道上还装有压力监测装置5和温度监测装置6，以分别对管道的压力和温度进行监测，保证系统安全稳定的运行。
可选地，压力监测装置5和温度监测装置6设于烟气增压机和吸附再生装置8之间，可选地，设于流量控制装置和第二加热装置7之间。
本发明实施例中，压力监测装置5和温度监测装置6不作特别限定，分别为能够进行压力监测和温度监测的仪器。
根据本发明实施例的一种可选实施方式，如图2所示，该系统还可以用于研究二氧化硫浓度对吸附过程或二氧化硫催化吸附剂性能的影响，因此，该系统还包括二氧化硫供应装置11，二氧化硫供应装置11与吸附再生装置8连接。可选地，二氧化硫供应装置11通过流量计III 10与第二加热装置7连接，第二加热装置7与吸附再生装置连接，二氧化硫供应装置11提供二氧化硫气体，经过流量计III 10调节流量后，进入第二加热装置7，经过加热后进入吸附再生装置8。通过二氧化硫供应装置11调节进入吸附再生装置8的烟气中的二氧化硫的浓度，以使得催化吸附剂迅速吸附饱和，缩短吸附时间。
本发明实施例中，该系统并联安装于灼烧炉1与烟囱9的现场烟气管道中，采用固定床反应器用于对二氧化硫催化吸附再生，以处理硫磺回收装置的尾气，产生的二氧化硫可用于回收利用，二氧化硫催化吸附剂能够重复进行吸附和再生，循环多次利用，提高利用率，该系统结构简单，且能够用于检测催化吸附剂的吸附和再生性能。
本发明实施例的另一方面提供一种用于二氧化硫吸附再生的方法，采用本发明实施例第一方面所提供的系统进行，该方法包括以下步骤：
步骤1、将所述系统安装至烟气管道中。
步骤1中，首先将系统安装至烟气管道中，可选地，将系统安装至硫磺回收装置中灼烧炉1之后的烟气管道中，具体地，将烟气增压机2安装在灼烧炉1之后的烟气管道的支路上，吸附再生装置8安装在烟囱9之前的烟气管道上，吸附再生反应器的再生气体出口与灼烧炉1连接。
本发明实施例中，步骤1中，在吸附再生反应器中装填催化吸附剂，装填量不做特别限定，所采用的催化吸附剂如本发明第一方面所述。
在吸附再生反应器中装填催化吸附剂包括：依次向吸附再生反应器中装填瓷球(如氧化铝瓷球)、催化吸附剂和瓷球，以保证催化吸附剂位于吸附再生反应器的中间部分的恒温区。
步骤2、开启烟气增压机，烟气管道中的烟气通过烟气增压机进入吸附再生反应器。
本发明实施例中，步骤2中，开启烟气增压机2和第二加热装置7，可选地，先开启第二加热装置7，再开启烟气增压机2，第二加热装置7对由烟气增压机进入吸附再生反应器的烟气进行加热。
现场烟气管道中负压的烟气经过烟气增压机2的增压后，并通过流量控制装置4调节烟气流量，经过第二加热装置7加热后，进入到吸附再生装置8中的吸附再生反应器。
步骤2中，流量控制装置4调节烟气的流量为0.5～20m3/h，可选为1～15m3/h，为1～10m3/h。在吸附剂装填量一定的条件下，烟气流量过大则造成烟气与吸附剂的接触时间过短，造成二氧化硫直接穿透，无法实现对二氧化硫的吸附。
步骤2中，烟气增压机2增压后的压力为2～20kPa，优选为5～20kPa；和/或烟气增压机2的功率为0.5～10kW。
步骤2中，第二加热装置7的加热温度为300～600℃，优选为400～600℃，例如400℃、500℃和600℃，以使得进入吸附再生反应器的烟气达到二氧化硫与催化吸附剂进行吸附反应所需的温度。
步骤2中，开启烟气增压机之前还包括开启保温装置，使得整个系统的管线(即由灼烧炉1至吸附再生装置8的所有管线)的温度在120℃以上，避免管线中出现液态水。
本发明实施例中，灼烧炉1排出的烟气由烟气增压机2引入到该系统中，经过流量控制装置4调节流量后，进入吸附再生装置8，以保证吸附再生装置中的催化吸附剂与二氧化硫充分接触，以保证对二氧化硫的充分吸收。
在一种可选的实施方式中，步骤2中，在研究二氧化硫浓度对催化吸附剂的吸附性能的影响时，还包括：开启二氧化碳供应装置11(如二氧化硫钢瓶)，向吸附再生反应器中通入二氧化硫，能够使得吸附再生反应器迅速吸附饱和，缩短吸附时间，以探究二氧化硫浓度对吸附过程的影响。
步骤3、吸附再生反应器中的催化吸附剂对进入吸附再生反应器的烟气进行吸附处理，直至催化吸附剂吸附饱和，任选地，切换至另一个吸附再生反应器。
步骤3中，烟气进入吸附再生反应器，吸附再生反应器中的催化吸附剂对烟气中的二氧化硫进行吸附，吸附后的烟气满足排放标准，由吸附再生反应器出口进入烟囱，由烟囱排出。
步骤3中，通过吸附再生反应器烟气入口和烟气出口处的取样口取样，对进出吸附再生反应器的烟气进行分析，可以采用分析仪器在线取样(或手动取样)分析烟气入口处和烟气出口处烟气中二氧化硫的浓度，当烟气出口处的烟气中二氧化硫的浓度大于预设浓度(预设浓度一般可以为400mg/m3、100mg/m3或50mg/m3等，依据为《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015)等国家相关标准或企业自定的排放控制标准)时，说明吸附再生反应器中的催化吸附剂吸附饱和，停止烟气进入催化吸附剂吸附饱和的吸附再生反应器中。
步骤3中，若吸附再生装置仅包括1个吸附再生反应器，吸附和再生过程分别进行，若吸附反应再生装置8包括多个吸附再生反应器，其中一个吸附再生反应器吸附饱和后，可切换至其他吸附再生反应器进行吸附，提高吸附效率。
步骤4、开启气体供应装置，对吸附饱和的催化吸附剂进行再生处理。
本发明实施例中，步骤4，开启气体供应装置，对吸附饱和的催化吸附剂进行再生处理，包括：
步骤4.1、开启惰性气体供应装置16，向吸附再生反应器中通入惰性气体，对吸附再生反应器中的残留气体进行置换；
步骤4.2、开启第三加热装置12，进行加热；
步骤4.3、开启还原气体供应装置14，还原性气体经过第三加热装置12加热后进入吸附再生反应器，对催化吸附剂进行再生；
步骤4.4、再生完成后，关闭还原气体供应装置和第三加热装置，采用惰性气体供应装置16向吸附再生反应器中通入惰性气体。
吸附反应再生器中的催化吸附剂吸附饱和后，需要对其进行再生处理，以使得催化吸附剂重复循环使用，并同时能够对该催化吸附剂的吸附和再生性能进行检测。
步骤4中，在对吸附反应器中吸附饱和的催化吸附剂进行再生处理时，烟气入口和烟气出口关闭，再生气体入口和再生气体出口开启。
步骤4.1中，首先开启惰性气体供应装置16，惰性气体通过再生气体入口进入吸附再生反应器，对装填有吸附饱和的催化吸附剂的吸附再生反应器中的残留气体进行置换，其中，残留气体包括残留的氧气等气体，采用惰性气体进行置换能够除去吸附再生反应器中残留气体如氧气，防止后续通入的还原性气体与氧气反应，影响再生过程。
步骤4.1中，置换的时间不作特别限定，以除去残留氧气即可，优选地，置换时间为1～60分钟，例如1分钟、30分钟、60分钟。
步骤4.2中，开启第三加热装置12，进行加热，加热温度为300-600℃，优选为400～600℃，例如400℃，500℃、600℃，以实现对进入吸附再生反应器的还原性气体以及惰性气体进行加热，实现对催化吸附剂的再生。
步骤4.3，开启还原气体供应装置14，向吸附再生反应器中通入还原气体，优选地，通过流量计I13调节通入还原气体的流量。
本发明实施例中，还原性气体和惰性气体的混合气体经过第三加热装置12加热后进入吸附再生反应器，与催化吸附剂反应，所得再生尾气(如氢气、硫化氢、二氧化硫等)由吸附再生反应器的再生气体出口返回灼烧炉。
步骤4.3中，向吸附反应器中通入的还原性气体与惰性气体的体积比为1：(4-9)，例如1:5，能够使得还原性气体对催化吸附剂完成再生过程且不会造成浪费。
步骤4.3中，分别对吸附再生反应器的再生气体入口和出口处的取样口进行取样分析，可手动取样分析，也可在线分析，例如采用色谱、质谱、烟气分析仪等分析仪器进行在线分析。
可选地，对再生气体出口处的氢气、二氧化硫和硫化氢的浓度进行分析，当再生气体出口处二氧化硫和硫化氢的浓度不能检出(即浓度为0)时，再生处理完成。
步骤4.4中，再生处理完成后，关闭还原气体供应装置14和第三加热装置12，采用惰性气体供应装置16向吸附再生反应器中通入惰性气体，采用惰性气体对吸附再生反应器中的气体进行吹扫(或置换)，吹扫时间为1～60分钟，例如1分钟、30分钟、60分钟，对吸附再生反应器及管路中残留的气体进行置换，如对残留的氢气和氧气进行置换，防止影响后续的吸附过程。
本发明实施例中，在吸附和再生过程切换前后均需要采用惰性气体对吸附反应再生器和管路中的残留气体或再生气体残留的氢气和/或氧气进行置换，以避免影响后续的吸附和再生过程。
根据本发明实施例的一种可选的实施方式，该方法还包括：重复步骤3-4，使得吸附再生反应器中的催化吸附剂重复吸附和再生过程，对二氧化硫进行吸附，同时也可以考察催化吸附剂的性能稳定性，优选地，重复步骤3-4的次数为2次以上。
在本申请实施例中，通过吸附再生反应器中的催化吸附剂可以实现对尾气中二氧化硫的吸附和再生，当吸附再生反应器吸附饱和时，进行再生处理后可以继续进行吸附，从而实现对尾气中二氧化硫的不间断吸附，且吸附和再生过程都是气体和固体的反应，投资及运行成本低，无额外三废产生。另外，相关技术中，硫磺回收装置开停工阶段，产生的二氧化硫浓度较大，污染较严重。而通过本申请实施例提供的工艺，可以吸附硫磺回收装置开停工阶段产生的二氧化硫，避免大量的二氧化硫排放到环境中，对环境造成污染。
本发明实施例提供的用于二氧化硫催化吸附再生的方法，通过烟气增压机将灼烧炉尾气引入到吸附再生装置中，对二氧化硫进行吸附再生处理，该方法工艺流程简单，对二氧化硫的吸附效率高，催化吸附剂能够循环利用，具有明显的节能降耗、节约投资、减少操作成本的优势，并且，该方法能够在真实烟气条件下对催化吸附剂全周期的催化吸附和再生性能进行检测，真实烟气条件使得检测结果客观、准确，从而规避催化吸附剂在真实烟气条件下无效使用的风险，同时，该方法也能对工艺过程属性进行检测，以探索该方法的较佳工艺条件。
以下将通过具体实施例进行详细阐述：
实施例A
将0.5g的硝酸铈铵、15g的硝酸铜和0.01g的氯化锂依次溶解于80mL水中，得混合盐溶液。将84.5g镁铝水滑石和0.5g的田菁粉混合均匀，得混合粉体，将混合盐溶液和混合粉体混合，搅拌均匀得到中间料。
将混合物料置于捏合设备中对物料进行充分捏合，然后在单螺杆挤出机中采用1mm孔径的圆形孔板进行挤出成型，挤出成型后的样品在在空气中阴干1h后，在150℃的烘箱内干燥1h，随后在600℃的马弗炉中焙烧1h，得到二氧化硫催化吸附剂。
实施例B
一种用于二氧化硫催化吸附再生的系统，该系统安装于灼烧炉之后，包括依次连接的烟气增压机、过滤罐、调节阀、烟气电加热器、吸附再生反应器，吸附再生反应器的烟气入口与烟气电加热器连接，烟气出口与烟囱连接，氮气钢瓶和氮气钢瓶分别通过氢气/氮气电加热器与吸附再生反应器的再生气体入口连接，吸附再生反应器的再生气体出口与灼烧炉连接，吸附再生反应器的烟气入口和烟气出口处以及再生气体入口和再生气体出口处均设有取样口，氮气钢瓶和氢气/氮气电加热器之间设有流量计I，氮气钢瓶和氢气/氮气电加热器之间设有流量计II。
实施例1
采用实施例B的系统，区别在于，吸附再生装置包括1个吸附再生反应器。
在吸附再生反应器中装填1L实施例A制得的催化吸附剂，将烟气加热器升温至400℃，开启烟气增压机，通过调节阀调节烟气流量为1m3/h，烟气进入吸附再生反应器，经吸附后由烟囱排出；
在吸附再生反应器的入口和出口取样口分别取样，采用离线色谱分析出口二氧化硫浓度，当出口二氧化硫浓度大于50mg/m3时，关闭烟气增压机，开启氮气钢瓶，采用氮气对吸附再生反应器进行置换1分钟，将氢气/氮气电加热器升温至500℃，开启氢气钢瓶，向吸附再生反应器中通入氢气，使得吸附剂在氢气/氮气混合气体气氛中进行再生，氢气与单体的体积比为5:1；
再生过程中在吸附再生反应器的入口和出口取样口分别取样，采用离线色谱分析氢气、二氧化硫和硫化氢的浓度，当出口二氧化硫和硫化氢的浓度不能检出时，再生过程完成，再采用氮气进行吹扫1分钟，重新用于吸附过程，如此循环2次。
实施例2
采用实施例B的系统，区别在于，吸附再生装置包括2个并联的吸附再生反应器，2个吸附再生反应器切换使用。
在每个吸附再生反应器中装填3L实施例A制得的催化吸附剂，将烟气加热器升温至600℃，开启烟气增压机，通过调节阀调节烟气流量为9m3/h，烟气进入吸附再生反应器，经吸附后由烟囱排出；
在进行吸附的吸附再生反应器的入口和出口取样口分别取样，采用离线色谱分析出口二氧化硫浓度，当出口二氧化硫浓度大于100mg/m3时，吸附饱和，切换至另一个吸附再生反应器进行吸附；
开启氮气钢瓶，采用氮气对吸附饱和的吸附再生反应器进行置换1小时，将氢气/氮气电加热器升温至400℃，开启氢气钢瓶，向吸附再生反应器中通入氢气，使得吸附剂在氢气/氮气混合气体气氛中进行再生，其中氮气与氢气的体积比为5:1；
再生过程中在吸附饱和的吸附再生反应器的入口和出口取样口分别取样，采用离线色谱分析氢气、二氧化硫和硫化氢的浓度，当出口二氧化硫和硫化氢的浓度不能检出时，再生过程完成，再采用氮气进行吹扫1小时后可切换至该反应器进行吸附，如此循环2次。
实施例3
采用实施例A的系统，区别在于，吸附再生装置包括3个吸附再生反应器，包括第一吸附再生反应器、第二吸附再生反应器和第三吸附再生反应器，第一吸附再生反应器与第二吸附再生反应器并联后再与第三吸附再生反应器串联，第一吸附再生反应器与第二吸附再生反应器切换使用；
在每个吸附再生反应器中装填2L实施例A制得的催化吸附剂，将烟气加热器升温至500℃，开启烟气增压机，通过调节阀调节烟气流量为5m3/h，烟气进入吸附再生反应器，经吸附后由烟囱排出；
在进行吸附的第一吸附再生反应器入口和第三吸附再生反应器的出口取样口分别取样，采用烟气分析仪在线分析二氧化硫浓度，当第三吸附再生反应器出口二氧化硫浓度大于200mg/m3时，吸附饱和，采用第二吸附再生反应器和第三吸附再生反应器串联进行吸附；
开启氮气钢瓶，采用氮气对吸附饱和的第一吸附再生反应器进行置换0.5小时，将氢气/氮气电加热器升温至600℃，开启氢气钢瓶，向吸附再生反应器中通入氢气，使得吸附剂在氢气/氮气混合气体气氛中进行再生，其中氮气与氢气的体积比为5:1；
再生过程中在吸附饱和的第一吸附再生反应器的入口和出口取样口分别取样，采用离线色谱分析氢气、二氧化硫和硫化氢的浓度，当出口二氧化硫和硫化氢的浓度不能检出时，再生过程完成，再采用氮气进行吹扫0.5小时后可切换至该反应器进行吸附，如此循环2次。
由以上实施例可以看出，通过烟气增压机将烟气引入到吸附再生装置中，对烟气中的二氧化硫进行吸附再生处理，使得烟气达到排放标准，该二氧化硫催化吸附再生系统结构简单、工艺流程简单、无三废产生，具有广阔的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，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)

1.一种二氧化硫催化吸附再生系统，其特征在于，所述系统包括烟气增压机和吸附再生装置，所述烟气增压机与所述吸附再生装置连接，所述烟气增压机安装于灼烧炉和所述吸附再生装置之间，
所述吸附再生装置包括一个或多个吸附再生反应器，所述吸附再生反应器内装填有催化吸附剂，所述多个吸附再生反应器串联和/或并联连接，
所述系统还包括气体供应装置，所述气体供应装置与吸附再生装置连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述吸附再生反应器包括烟气入口和烟气出口，以及再生气体入口和再生气体出口，
所述烟气增压机通过烟气入口与吸附再生反应器连接，所述烟气出口与烟囱连接，所述再生气体入口与气体供应装置连接，所述再生气体出口与灼烧炉连接。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气体供应装置包括还原气体供应装置和惰性气体供应装置，所述还原气体供应装置用于供应还原性气体，所述惰性气体供应装置用于供应惰性气体。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一加热装置，所述第一加热装置用于对所述吸附再生装置进行加热。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第二加热装置，所述第二加热装置安装于烟气增压机和吸附再生装置之间。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第三加热装置，所述第三加热装置安装于所述气体供应装置和所述吸附再生装置之间。
7.根据权利要求1至6之一所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于调节进入所述吸附再生装置的烟气流量的流量控制装置。
8.一种二氧化硫催化吸附再生的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1至7之一所述的系统进行，所述方法包括以下步骤：
将所述系统安装至烟气管道中；
开启烟气增压机，所述烟气管道中的烟气通过所述烟气增压机进入吸附再生反应器；
所述吸附再生反应器中的催化吸附剂对进入所述吸附再生反应器的烟气进行吸附处理，直至所述催化吸附剂吸附饱和；
开启气体供应装置，对吸附饱和的催化吸附剂进行再生处理。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在开启烟气增压机之前还包括：开启第二加热装置，对由所述烟气增压机进入所述吸附再生反应器的烟气进行加热，加热温度为300～600℃；和/或
所述吸附再生反应器中的催化吸附剂对进入所述吸附再生反应器的烟气进行吸附处理，包括：在所述吸附再生反应器的烟气出口处的取样口取样，当所述烟气出口处的烟气中二氧化硫浓度低于预设浓度时，所述吸附再生反应器中的催化吸附剂吸附饱和，停止烟气进入催化吸附剂吸附饱和的吸附再生反应器。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述开启气体供应装置，对吸附饱和的催化吸附剂进行再生处理，包括：
开启惰性气体供应装置，向所述吸附再生反应器中通入惰性气体，对所述吸附再生反应器中的残留气体进行置换；
开启第三加热装置，进行加热；
开启还原气体供应装置，还原性气体经过所述第三加热装置加热后进入所述吸附再生反应器，对催化吸附剂进行再生；
再生完成后，关闭还原气体供应装置和第三加热装置，采用惰性气体供应装置向吸附再生反应器中通入惰性气体。
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