CN115888380A - 一种高温含硫尾气的处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高温含硫尾气的处理系统，其包括换热器、补气组件、急冷塔、催化反应塔和稀硫酸循环单元，将尾气中的硫转化为稀硫酸。本发明中的高温含硫尾气处理方法处理效率高、回收充分、能耗低，工艺成本低，占地少，有利于在工业生产中的推广应用。

Description

一种高温含硫尾气的处理系统及方法

技术领域

本发明属于含硫尾气处理技术领域，具体涉及一种含硫尾气的处理系统及方法。

背景技术

含硫尾气大气污染物中的主要污染因素，严重影响环境，威胁人类健康。我国钢铁、冶金、有色冶炼、化工等行业的高度发展，带来了严重的二氧化硫污染，引起人们的广泛关注，近几年各行业的排放标准步步紧缩，给各行业的发展带来制约。

目前，含硫尾气，尤其是含二氧化硫尾气的处理方法的脱硫方法大致分为两类，一类是湿法脱硫，采用液体吸收剂，如碱溶液等去除二氧化硫；另一类是干法脱硫，用粉状或粉状吸收剂、吸附剂或催化剂以出去二氧化硫。其中，吸收或吸附的方法主要包括石灰石/石灰法、氨法(NH₃、铵盐)、钠碱法(碳酸钠、氢氧化钠、硫酸钠)、铝法(碱性硫酸铝)、金属氧化物法、柠檬酸钠吸收法、活性炭吸附法、分子筛吸附法；催化氧化法主要有干式氧化法和液相氧化法；另外，还有催化还原法。

大多数技术还处于实验室或中试阶段，较为成熟的是石灰石-石膏湿法脱硫技术，脱硫效率高，但设备投资大，运行成本高，脱硫副产物应用受限，容易造成二次污染等问题。

并且，高温含硫尾气多采用降温后碱洗或双氧水洗涤，采用碱洗会产生硫酸盐、尾气还需要消除白羽；采用双氧水洗涤，反应剧烈需要额外考虑酸雾脱除设备。另外，采用碱洗或双氧水洗涤的操作费用高。因此，还需继续开发一种成本低，脱硫效果好的高温含硫尾气的处理方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种高温含硫尾气的处理系统，采用催化反应塔氧化含硫尾气，将其中的二氧化硫转化为稀硫酸进行回收。工艺过程中，合理设计换热器、急冷塔，实现从催化反应塔流出的稀硫酸与含硫尾气在急冷塔中急冷并进行水汽交换，使待处理含硫尾气中的水分达到饱和状态，同时，提高产品稀硫酸的浓度。并且，利用脱硫后的尾气对原始待处理含硫尾气进行热交换，冷却原始尾气，消除脱硫后尾气的白羽，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供一种高温含硫尾气的处理系统，其包括换热器、补气组件、急冷塔、催化反应塔和稀硫酸循环单元。

所述换热器壳程通入原始高温含硫尾气，管程通入从催化反应塔排出的脱硫尾气，进行热交换，实现高温含硫尾气的初次降温。

所述补气组件包括过滤器、补充空气风机和含氧检测回路。

所述急冷塔的底部设置尾气进口，内部设置填料层，外部设置急冷喷淋循环管路，使含硫尾气进入急冷塔3后，进入填料层，使尾气均匀分布，上升冷却。优选地，急冷塔3的填料层上方设置循环稀硫酸喷淋器，含硫尾气经过填料层后，在冷却过程中，与进入急冷塔的稀硫酸液滴进行气液接触。

所述催化反应塔包括塔体、催化剂床层、喷头式分布器和稀硫酸抽出塔盘。

本发明的目的还在于提供一种高温含硫尾气的处理方法，优选地，所述方法利用所述高温含硫尾气的处理系统进行。所述方法中，高温含硫尾气依次进行初级降温和空气补入，进入急冷塔进行二次降温，然后在催化反应塔中氧化转化为稀硫酸回收，脱硫后尾气经热交换后排出。

所述方法具体包括以下步骤：

步骤1、使高温含硫尾气进行初次降温，补入空气，得到混合气Ⅰ；

步骤2、使混合气Ⅰ二次降温，调整水分含量，得到混合气Ⅱ；

步骤3、使混合气Ⅱ在催化剂表面液膜进行传质并氧化后，得到稀硫酸，并排放脱硫尾气。

本发明提供的高温含硫尾气的处理系统具有以下有益效果：

(1)本发明提供的高温含硫尾气的处理系统，设计使原始的高温含硫尾气与处理后的脱硫尾气进行热交换，既对进料尾气进行了冷却，同时回收的热量加热脱硫尾气，消除白羽。

(2)本发明中设计采用急冷塔，既对待处理尾气进行了急冷冷却，并使得循环进入急冷塔的稀硫酸中的水汽化进入尾气，使尾气中的水分达到饱和态，同时又使稀硫酸浓度提高。

(3)采用催化反应塔进行转化尾气中的SO₂，硫回收率高，能耗低，无其它废物产生。可采用立式急冷塔和催化反应塔布置紧凑合理，系统占地面积小。

(4)本发明中的系统能耗少，采用绿色环保工艺，将尾气中的SO₂转化为质量分数为8％～18％的稀硫酸，排放指标满足SO₂浓度＜30mg/Nm³，酸雾小于5mg/Nm³。

附图说明

图1示出本发明中一种高温含硫尾气的处理系统组成示意图；

图2示出本发明中一种催化反应塔4结构示意图；

图3示出本发明中一种稀硫酸抽出塔盘404结构示意图；

图4示出本发明中一种升气孔4402结构示意图。

附图标号说明

1-换热器；

2-补气组件；

201-过滤器；

202-补充空气风机；

203-含氧检测回路；

3-急冷塔；

301-进料风机；

4-催化反应塔；

401-塔体；

402-催化剂床层；

403-喷头式分布器；

404-稀硫酸抽出塔盘；

4401-受液盘；

4401-1-凹槽；

4402-升气孔；

4402-1-升气孔侧壁；

4402-2-上帽；

4402-3-导流滴板；

4403-排出口；

5-稀硫酸循环单元；

501-稀硫酸存储罐；

5011-循环泵；

502-液位控制回路。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

本发明提供的高温含硫尾气的处理系统，采用催化反应塔高效氧化含硫尾气，设计换热器、急冷塔和催化反应塔，将尾气中的硫转化为稀硫酸，同时，提高产品稀硫酸的浓度。本发明中的高温含硫尾气处理方法处理效率高、回收充分、能耗低，工艺成本低，占地少，有利于在工业生产中的推广应用。

本发明提供了一种高温含硫尾气的处理系统，其包括换热器1、补气组件2、急冷塔3、催化反应塔4和稀硫酸循环单元5。具体如图1所示。

所述换热器1使原始高温含硫尾气和从催化反应塔4排出的脱硫尾气进行热交换。本发明中不对换热器1的结构做具体限定，能够实现热交换的换热器均可，如列管式换热器，壳程通入原始高温含硫尾气，管程通入从催化反应塔4排出的脱硫尾气，进行热交换，实现高温含硫尾气的初次降温，便于后续工艺的进行，并对脱硫尾气进行加热，消除白羽。

经过换热器1后，所述高温含硫尾气温度为120-180℃，优选为135-170℃，更优选为150-160℃。

所述补气组件2包括过滤器201、补充空气风机202和含氧检测回路203。含硫尾气经过换热器1后，通过含氧检测回路203对尾气的含氧量进行检测，并根据检测结果，定量补入空气。补入的空气先通过过滤器201进行过滤，去除颗粒物等，再通过补充空气风机202控制加压，进入尾气输送管路与含硫尾气混合。

所述急冷塔3的底部设置尾气进口，内部设置填料层，外部设置急冷喷淋循环管路，使含硫尾气进入急冷塔3后，进入填料层，使尾气均匀分布，上升冷却。优选地，所述冷却水为去除盐分后的除盐水。优选地，在临近急冷塔3尾气进口的管线处设置进料风机301，便于控制含硫尾气的压力。

在本发明的一种优选实施方式中，急冷塔3的填料层上方设置稀硫酸喷淋器，含硫尾气经过填料层后，在冷却过程中，与进入急冷塔3的稀硫酸液滴相遇，水分在含硫尾气和稀硫酸雾气间平衡，增加含硫尾气的含水量，优选地，使含硫尾气的含水量达到饱和状态。本发明中，不对稀硫酸喷淋器做具体限定，能够实现稀硫酸喷淋即可。

含硫尾气经冷却后，优选地，还经过水分调节后，从急冷塔3顶部的排气口流出，然后进入催化反应塔4。稀硫酸与含硫尾气进行水分交换后，滴入填料层，然后在急冷塔3底部聚集排出。

所述从急冷塔3顶部排出的含硫尾气温度为40～75℃，优选为50～65℃。

所述催化反应塔4包括塔体401、催化剂床层402、喷头式分布器403和稀硫酸抽出塔盘404，具体如图2所示。

所述塔体401下部设置尾气进气口，顶部设置脱硫尾气排放口。所述脱硫尾气排放口设置除雾器，内部装有聚结填料，脱除脱硫尾气中的酸雾，保证达标排放。优选地，尾气进气口高度高于积累在塔底的硫酸液面的高度。

所述催化剂床层402间隔设置在塔体401内部，最后一层催化剂床层402距塔底底部的高度高于积累在塔底的硫酸液面的高度。优选设置1-5个催化剂床层402，更优选地，设置2-3个催化剂床层402。

所述催化剂床层402包括支撑梁、支撑栅格和陶瓷支撑砖层。所述支撑梁固定于塔体401内壁，支撑栅格固定设置于支撑梁上，陶瓷支撑砖层设置于支撑栅格上。将催化剂均匀铺设在陶瓷支撑砖层上，形成催化剂层。所述催化剂层厚度为500-1100mm，优选为600-1000mm，更优选为700-900mm。从催化反应塔下部上来的尾气能够通过支撑栅格和陶瓷支撑砖层到达催化剂层，进行催化氧化；从催化反应塔4上部流下的稀硫酸可通过催化剂床层402向下流出。

所述喷头式分布器403设置在每个催化剂床层402上方。喷头式分布器403上设置若干个均匀分布的喷头，其喷淋范围能够覆盖临近其下方的催化剂床层402。含硫尾气进入反应塔后，经过催化剂床层402的催化剂表面液膜进行传质并氧化，上部的喷头式分布器403喷淋出来的水向下喷到催化剂床层402表面，提供液膜，同时将反应放出的热量带走，使反应持续进行，向下流出催化剂床层402得到反应产物稀硫酸。本发明中不对喷头式分布器403做具体限定，能够实现均匀分布水的均匀喷淋均可。

在本发明的一种优选实施方式中，所述喷头式分布器403包括若干个横向和竖向分布的喷头式分布器管路，内部相连通，管路上均匀设置若干向下喷淋的喷头。水进入喷头式分布器403后，通过管路上的喷头喷淋出。管路连接进水口，再通过管路将水传输至支路上的喷头喷出。所述喷头个数为5-65个，优选为7-61个，例如为7、19、37或61个。

所述稀硫酸抽出塔盘404设置在每个催化剂床层402的下方，承接从催化剂床层402上流下的稀硫酸，最底下一层催化剂床层402下方可选择设置稀硫酸抽出塔盘404。

所述稀硫酸抽出塔盘404包括受液盘4401、升气孔4402和排出口4403。若干个升气孔4402均匀设置在受液盘4401上，所述排出口4403设置在稀硫酸抽出塔盘404的底部侧面，使受液盘4401上的稀硫酸随时从排出口4403排出，具体如图3所示。

所述受液盘4401的圆周外沿固定在塔体401内壁上，上部设置若干个均匀分布的升气孔4402。优选地，所述受液盘4401与排出口4403的连接处设置凹槽4401-1，使排出口4403与凹槽4401-1的底部相连通，使受液盘4401上的稀硫酸流入凹槽4401-1，便于通过排出口4403排出，具体如图3所示。优选地，受液盘4401向排出口4403方向，向下倾斜10°～55°，优选为30°～45°，便于稀硫酸流入排出口4403。

所述升气孔4402优选为长方体形，包括升气孔侧壁4402-1、上帽4402-2和导流滴板4402-3，具体如图4所示。

所述升气孔侧壁4402-1固定在受液盘4401上，与受液盘4401形成一体，底部为空，形成矩形孔，尾气到达受液盘4401后，可通过升气孔后，向上进入催化剂床层402。所述矩形孔的长度方向与稀硫酸的流动方向平行。

所述上帽4402-2设置在临近升气孔侧壁4402-1的上方，其截面大于等于由升气孔侧壁4402-1围成的矩形孔的截面，能够遮挡矩形孔。上帽4402-2三面设置侧壁，一面设置向下倾斜的导流滴板4402-3，形成一侧可导出稀硫酸的围槽，与导流滴板4402-3同侧的升气孔侧壁4402-1向上延伸与上帽4402-2连接，用于固定上帽，并防止从导流滴板4402-3流出的稀硫酸外溢进入矩形孔。优选地，上帽4402-2与升气孔侧壁4402-1可设置加强支撑杆，用于支撑上帽4402-2。

所述升气孔侧壁4402-1高度高于受液盘4401上稀硫酸的液面，上帽4402-2侧壁高于上帽中稀硫酸的液面，避免稀硫酸从矩形孔中流出。

本发明中，稀硫酸抽出塔盘404上设置的升气孔4402，便于将未反应完全的混合尾气向上导流进入催化剂床层402，进行再次氧化，同时，能够承接从上层流下的稀硫酸，并通过受液盘4401随时导出，提高尾气的处理效果。

所述稀硫酸循环单元5包括稀硫酸存储罐501和液位控制回路502。

本发明中，从催化反应塔4排出的稀硫酸进入稀硫酸存储罐501进行混合及存储，同时，通过管线将稀硫酸送入急冷塔3进行循环使用，急冷塔3排出的稀硫酸循环回到稀硫酸存储罐501进行混合及存储，形成稀硫酸循环回路。

临近所述稀硫酸存储罐501排出口管线处，设置循环泵5011，从而便于将稀硫酸输出循环，并控制流量。

所述液位控制回路502在稀硫酸存储罐501内存储的稀硫酸达到设定量后，将稀硫酸输送至外存储罐，排出系统。

本发明中，高温含硫尾气先进入换热器1降低温度，随后通过补气组件2补入空气，控制含硫尾气中氧气含量；然后含硫尾气进入急冷塔3，进一步降低温度，并与经过稀硫酸循环单元5循环进入急冷塔3的稀硫酸相遇，补入水分后，进入催化反应塔4进行催化氧化，转化为稀硫酸，排出催化反应塔4外，经稀硫酸循环单元5分别循环至急冷塔3或稀硫酸存储罐501。脱硫后的尾气排出催化反应塔4后进入换热器1的外循环管与原始高温含硫尾气进行热交换，提高温度，消除白羽，实现高温含硫尾气的脱硫净化和稀硫酸回收。

本发明还提供了一种高温含硫尾气的处理方法，优选地，所述方法利用所述高温含硫尾气的处理系统进行。所述方法中，高温含硫尾气依次进行初级降温和空气补入，进入急冷塔3进行二次降温，然后在催化反应塔4中氧化转化为稀硫酸回收，脱硫后尾气经热交换后排出。

所述高温含硫尾气温度为120-300℃，优选为180-260℃。所述高温含硫尾气中，SO₂质量分数为0.08％-0.3％，优选为0.12％-0.18％，O₂质量分数为2％-12％，优选为5％-8％。

所述方法具体包括以下步骤：

步骤1、使高温含硫尾气进行初次降温，补入空气，得到混合气Ⅰ。

所述高温含硫尾气经初次降温后，温度为120-180℃，优选为135-170℃，更优选为150-160℃。

优选地，通过高温含硫尾气的处理系统的换热器1进行降温，所述换热器1中，高温含硫尾气的进气流量为1.0×10⁵～2.0×10⁵kg/h，优选为1.2×10⁵～1.8×10⁵kg/h，更优选为1.4×10⁵～1.6×10⁵kg/h。在高温含硫尾气的处理系统中，如果进气量过大，换热不完全，不能使高温含硫尾气的温度降低至目标温度，还可能导致系统后续环节中处理补充的问题；如果进气量过小，会降低处理效率，延长处理周期。

补入空气后，使所述混合气Ⅰ中，氧气的体积分数为7-15％，优选为8-10％。氧气含量太低会影响后面催化反应塔的反应效果；浓度太高无法进一步提高反应速率及脱硫效果，还会增大设备尺寸，增加能耗。

含硫尾气经过换热器1后，通过含氧检测回路203对尾气的含氧量进行检测，并根据检测结果，定量补入空气。补入的空气先通过过滤器201进行过滤，去除颗粒物等，再通过补充空气风机202控制加压，进入尾气输送管路与含硫尾气混合，得到混合气Ⅰ。

步骤2、使混合气Ⅰ二次降温，调整水分含量，得到混合气Ⅱ。

经二次降温后，混合气体Ⅰ的温度为40～75℃，优选为50～65℃，混合气体Ⅰ的压强为3-7kPag，优选为4-6kPag。在该条件下，能够使混合气体Ⅰ中的水分含量达到饱和状态，有利于后续工艺中含硫尾气的催化氧化，并且在该压力下保证尾气压力，实现脱硫后尾气的顺利排放。

二次降温过程中，使混合气体Ⅰ与稀硫酸混合接触，调整混合气体Ⅰ中的水分含量，优选地，使混合气体Ⅰ的水分含量达到饱和状态。所述稀硫酸的质量浓度为8-18％，优选为10％-15％，优选地，使用本发明中得到的稀硫酸，提高混合气体Ⅰ中的水分含量的同时，提高回收稀硫酸的浓度。

优选地，通过高温含硫尾气的处理系统的急冷塔3对混合气Ⅰ进行步骤2，即进行二次降温和水分含量的调整。所述急冷塔3内气体压强为3-7kPag，优选为4-6kPag，急冷塔3出气口气体温度为40～75℃，优选为50～65℃。

所述急冷塔3的底部设置尾气进口，内部设置填料层，外部设置急冷喷淋循环管路，使混合气Ⅰ进入急冷塔3后，进入填料层，使尾气均匀分布，上升冷却。优选地，所述冷却水为去除盐分后的除盐水。优选地，在临近急冷塔3尾气进口的管线处设置进料风机301，便于控制含硫尾气的压力。

在本发明的一种优选实施方式中，急冷塔3的填料层上方设置稀硫酸喷淋器，喷淋循环的稀硫酸，混合气Ⅰ经过填料层后，在冷却过程中，与进入急冷塔3的稀硫酸进行气液接触，水分在含硫尾气和稀硫酸雾气间平衡，增加含硫尾气的含水量，优选地，使含硫尾气的含水量达到饱和状态。

含硫尾气经冷却后，经过水分调节后，从急冷塔3顶部的排气口流出，然后进入催化反应塔4。稀硫酸与含硫尾气在填料层进行气液接触，然后在急冷塔3底部聚集排出。

所述急冷塔3内，稀硫酸的喷淋密度为50～120m³/h.m²，优选为70～110m³/h.m²，更优选为90-100m³/h.m²。稀硫酸的喷淋密度过低，混合气Ⅰ和稀硫酸的水分交换不充分，稀硫酸的喷淋密度过高，混合气Ⅰ的含水量达到饱和状态后，无法进一步吸收稀硫酸的水分，还会额外增加稀硫酸的循环量，加重系统运行负担。

步骤3、使混合气Ⅱ在催化剂表面液膜进行传质并氧化后，得到稀硫酸，并排放脱硫尾气。

所述氧化温度为45-80℃，优选为50-70℃。本发明中不对催化剂做具体限定，能够催化混合气Ⅱ进行氧化即可。

本发明中，混合气Ⅱ在催化剂存在下进行氧化后，与喷淋的水相遇接触，被水吸收，得到稀硫酸。根据实际需要调节水相进入催化反应塔4的流量，以满足混合气Ⅱ水分饱和时的用量。

优选地，通过高温含硫尾气的处理系统的催化反应塔4对混合气Ⅱ进行催化氧化，并转化为稀硫酸进行回收。

所述催化反应塔4中，内气体压强为2.5-5kPag，优选为3-4kPag，如3.5kPag。水相的喷淋密度为70-110m³/h.m²，优选为80-100m³/h.m²，更优选为90m³/h.m²。水相的喷淋密度过低，催化剂表面的液膜不均匀，从而催化反应不充分，导致尾气中硫含量过高，降低稀硫酸的回收率；喷淋密度过高，无法进一步提高吸收量，还会导致得到稀硫酸浓度过低，不利于产品的使用。

混合气Ⅱ从所述催化反应塔4的塔体401下部设置的尾气进气口进入，最后从顶部设置脱硫尾气排放口流出。排放口处设置除雾器，内部装有聚结填料，脱除脱硫尾气中的酸雾，保证达标排放。尾气进气口高度高于积累在塔底的硫酸液面的高度。

所述催化反应塔4的催化剂床层402间隔设置在塔体401内部，最后一层催化剂床层402距塔底底部的高度高于积累在塔底的硫酸液面的高度。优选设置1-5个催化剂床层402，更优选地，设置2-3个催化剂床层402。

所述催化剂床层402包括支撑梁、支撑栅格和陶瓷支撑砖层。所述支撑梁固定于塔体401内壁，支撑栅格固定设置于支撑梁上，陶瓷支撑砖层设置于支撑栅格上。将催化剂均匀铺设在陶瓷支撑砖层上，形成催化剂层，催化剂层厚度为500-1100mm，优选为600-1000mm，更优选为700-900mm。

所述催化反应塔4的喷头式分布器403设置在每个催化剂床层402上方。喷头式分布器403上设置若干个均匀分布的喷头，其喷淋范围能够覆盖临近其下方的催化剂床层402。含硫尾气进入反应塔后，先经过催化剂床层402的催化氧化，向上被喷头式分布器403喷淋出来的水吸收，形成稀硫酸，流入稀硫酸抽出塔盘404。

所述稀硫酸抽出塔盘404设置在每个催化剂床层402的下方，最底下一层催化剂床层402下方可选择设置稀硫酸抽出塔盘404。

所述稀硫酸抽出塔盘404包括受液盘4401、升气孔4402和排出口4403。若干个升气孔4402均匀设置在受液盘4401上，所述排出口4403设置在稀硫酸抽出塔盘404的底部侧面，使受液盘4401上的稀硫酸随时从排出口4403排出。

所述受液盘4401的圆周外沿固定在塔体401内壁上，上部设置若干个均匀分布的升气孔4402。优选地，所述受液盘4401与排出口4403的连接处设置凹槽4401-1，使排出口4403与凹槽4401-1的底部相连通，使受液盘4401上的稀硫酸流入凹槽4401-1，便于通过排出口4403排出。优选地，受液盘4401向排出口4403方向，向下倾斜10°～55°，优选为30°～45°，便于稀硫酸流入排出口4403。

所述升气孔4402优选为长方体形，包括升气孔侧壁4402-1、上帽4402-2和导流滴板4402-3。

所述升气孔侧壁4402-1固定在受液盘4401上，与受液盘4401形成一体，底部为空，形成矩形孔，混合气Ⅱ到达受液盘4401后，通过升气孔，向上进入催化剂床层402。

本发明中，稀硫酸抽出塔盘404上设置的升气孔4402，便于将未反应完全的混合尾气向上导流进入催化剂床层402，进行再次氧化，同时，能够承接从上层流下的稀硫酸，并通过受液盘4401随时导出，提高尾气的处理效果。

含硫尾气经催化反应塔4的氧化，转化为稀硫酸回收利用，脱硫后尾气经除雾器后，排出催化反应塔4，进入换热器1的管程升温至80-100℃，消除白羽后，排放。

所述脱硫尾气中SO₂浓度小于30mg/Nm³，硫酸浓度小于5mg/Nm³。依据国家标准GB31570-2015石油炼制工业污染物排放标准，脱硫尾气中SO₂浓度和硫酸浓度排放指标为基准含氧量为3％(体积分数)的大气污染物基准排放浓度，具体根据标准GB31570-2015中5.1.4中方法进行计算。

催化反应塔4排出的稀硫酸进入稀硫酸循环单元5的稀硫酸存储罐501进行混合及存储，同时，通过管线将稀硫酸送入急冷塔3进行循环使用，急冷塔3排出的稀硫酸循环回到稀硫酸存储罐501进行混合及存储，形成稀硫酸循环回路。

通过临近所述稀硫酸存储罐501排出口管线处的循环泵5011使稀硫酸输出或循环，并控制流量。

通过液位控制回路502将在稀硫酸存储罐501内存储的稀硫酸达到设定量后，输送至外存储罐，排出系统。

回收得到的稀硫酸的质量浓度为8-18％，优选为10％-15％。

本发明提供的高温含硫尾气的处理系统，设计使原始的高温含硫尾气与处理后的脱硫尾气进行热交换，采用急冷塔，既对待处理尾气进行冷却，并使得循环进入急冷塔的稀硫酸中的水汽化进入尾气，使尾气中的水分达到饱和态，同时又使稀硫酸浓度提高。采用催化反应塔进行转化尾气中的SO₂，硫回收率高，能耗低，无其它废物产生。布置紧凑合理，采用绿色环保工艺，将尾气中的SO₂转化为质量分数为8％～18％的稀硫酸。

实施例

实施例1

利用本发明中的高温含硫尾气的处理系统进行处理。使200℃高温含硫尾气以140700kg/h的流量先进入换热器1壳程降低温度，压力为0.5kPag，经过换热器1后，温度冷却到约150℃，再通过含氧检测回路203对检测含氧量为9417kg/h。以448950kg/h流量补入的空气，先通过过滤器201进行过滤，去除颗粒物等，再通过补充空气风机202，进入尾气输送管路与含硫尾气混合，混合后混合气中氧气体积分数约为8％。

混合气通过进料风机301提压至5kPag，然后进入急冷塔3，进一步降低温度，并与经过稀硫酸循环单元5循环进入急冷塔3的稀硫酸相遇，补入水分至饱和状态，进入催化反应塔4进行催化氧化。急冷塔3出口的混合气温度约为52℃。

所述急冷塔3的底部设置尾气进口，内部设置填料层，填料层中排布低压降散堆填料(聚丙烯材质的鲍尔环散堆填料，规格为50mm，厂家为Sulzer)，外部设置急冷喷淋循环管路，使含硫尾气进入急冷塔3后，进入填料层，使尾气均匀分布，上升冷却。所述冷却水为去除盐分后的除盐水。急冷塔3的填料层上方设置稀硫酸喷淋器，进入急冷塔3的稀硫酸的喷淋密度为80m³/h.m²。

催化反应塔4塔体401下部设置尾气进气口，顶部设置脱硫尾气排放口，排放口设置除雾器，内部装有板波纹聚结填料(聚丙烯填料，型号为KnitMesh mist eliminator，供应商为Sulzer)，脱除脱硫尾气中的酸雾。尾气进气口高度高于积累在塔底的硫酸液面的高度。

催化反应塔4内设置两个催化剂床层402。

所述催化剂床层402包括支撑梁、支撑栅格和陶瓷支撑砖层。所述支撑梁固定于塔体401内壁，支撑栅格固定设置于支撑梁上，陶瓷支撑砖层设置于支撑栅格上。将催化剂均匀铺设在陶瓷支撑砖层上，形成催化剂层，厚度为800mm。从催化反应塔4下部上来的尾气能够通过支撑栅格和陶瓷支撑砖层到达催化剂层，进行催化氧化；从催化反应塔4上部流下的稀硫酸可通过催化剂床层402向下流出。催化剂为DONAU CARBON公司的Desorex系列K33A催化剂。

所述喷头式分布器403设置在每个催化剂床层402上方。水相的喷淋密度为90m³/h.m²，塔内氧化温度为52℃。进入催化反应塔4的含硫尾气和水相的流量分别为166249kg/h和5028kg/h，塔内气体压强为3.5kPag

所述稀硫酸抽出塔盘404设置在每个催化剂床层402的下方，最底下一层催化剂床层402下方不设置稀硫酸抽出塔盘404。

所述稀硫酸抽出塔盘404包括受液盘4401、升气孔4402和排出口4403。在受液盘4401上均匀设置8个升气孔4402，所述排出口4403设置在稀硫酸抽出塔盘404的底部侧面，使受液盘4401上的稀硫酸随时从排出口4403排出。

所述受液盘4401的圆周外沿固定在塔体401内壁上，受液盘4401与排出口4403的连接处设置凹槽4401-1，使排出口4403与凹槽4401-1的底部相连通，使受液盘4401上的稀硫酸流入凹槽4401-1，便于通过排出口4403排出。受液盘4401向排出口4403方向，向下倾斜45°。

升气孔4402为长方体形，包括升气孔侧壁4402-1、上帽4402-2和导流滴板4402-3。

所述升气孔侧壁4402-1固定在受液盘4401上，与受液盘4401形成一体，底部为空，形成矩形孔，含硫尾气到达受液盘4401后，通过升气孔，向上进入催化剂床层402。所述矩形孔的长度方向与稀硫酸的流动方向平行。

所述上帽4402-2设置在临近升气孔侧壁4402-1的上方，其截面略大于由升气孔侧壁4402-1围成的矩形孔的截面，能够遮挡矩形孔。上帽4402-2三面设置侧壁，一面设置向下倾斜的导流滴板4402-3，形成一侧可导出稀硫酸的围槽，与导流滴板4402-3同侧的升气孔侧壁4402-1向上延伸与上帽4402-2连接，用于固定上帽，并防止从导流滴板4402-3流出的稀硫酸外溢进入矩形孔。

所述升气孔侧壁4402-1高度高于受液盘4401上稀硫酸的液面，上帽4402-2侧壁高于上帽中稀硫酸的液面，避免稀硫酸从矩形孔中流出。

稀硫酸抽出塔盘404上设置的升气孔4402，便于将未反应完全的混合尾气向上导流进入催化剂床层402，进行再次氧化，同时，能够承接从上层流下的稀硫酸，并通过受液盘4401随时导出，提高尾气的处理效果。

催化反应塔4排出的稀硫酸进入稀硫酸循环单元5的稀硫酸存储罐501进行混合及存储，同时，通过管线将稀硫酸送入急冷塔3进行循环使用，急冷塔3排出的稀硫酸循环回到稀硫酸存储罐501进行混合及存储，形成稀硫酸循环回路。

通过临近所述稀硫酸存储罐501排出口管线处的循环泵5011使稀硫酸输出循环，并控制流量。

通过液位控制回路502将在稀硫酸存储罐501内存储的稀硫酸达到设定量后，将稀硫酸输送至外存储罐，排出系统。

在催化反应塔4反应后的混合尾气经过催化反应塔4顶部的除雾器脱除微量的酸雾；处理后的脱硫尾气经过尾气排放风机提压至2kPag左右，进入换热器1管程进行换热升温至95℃，升温后该尾气中水处于非饱和态，即消除了白羽。最终换热器1管程出口的干净尾气通过烟囱排放至大气中，排放的尾气中，SO₂浓度为37mg/Nm³O₂体积分数为7.77％，酸雾浓度为2mg/Nm³。依据国家标准GB31570-2015石油炼制工业污染物排放标准中5.1.4中方法进行计算。脱硫尾气中SO₂浓度和硫酸浓度排放指标为基准含氧量为3％(体积分数)的大气污染物基准排放浓度。

催化反应塔4底部产生的质量浓度为10.2％稀硫酸，流量为3540kg/h，流入稀硫酸存储罐501，稀硫酸存储罐501内的稀硫酸经过稀硫酸循环泵5011升压后，进入急冷塔3进行循环冷却混合气，再循环回到稀硫酸存储罐501。通过液位控制回路502控制稀硫酸存储罐501内的液位，到达液位后，以约3542kg/h的流量作为产品送至指定存储罐，稀硫酸质量浓度为10.5％。

以上结合具体实施方式和/或范例性实例以及附图对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高温含硫尾气的处理方法，所述方法中，高温含硫尾气依次进行初级降温和空气补入，进入急冷塔(3)进行二次降温，然后在催化反应塔(4)中氧化转化为稀硫酸回收，脱硫后尾气经热交换后排出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法通过高温含硫尾气的处理系统进行，所述系统包括换热器(1)、补气组件(2)、急冷塔(3)、催化反应塔(4)和稀硫酸循环单元(5)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

步骤1、使高温含硫尾气进行初次降温，补入空气，得到混合气Ⅰ；

步骤2、使混合气Ⅰ二次降温，调整水分含量，得到混合气Ⅱ；

步骤3、使混合气Ⅱ在催化剂表面液膜进行传质并氧化后，得到稀硫酸，并排放脱硫尾气。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1中，

通过高温含硫尾气的处理系统的换热器(1)进行降温，所述高温含硫尾气经初次降温后，温度为120-180℃，优选为135-170℃；

补入空气后，使所述混合气Ⅰ中，氧气的体积分数为7-15％，优选为8-10％。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2中，通过高温含硫尾气的处理系统的急冷塔(3)对混合气Ⅰ进行步骤2；

所述急冷塔(3)的底部设置尾气进口，内部设置填料层，外部设置急冷喷淋循环管路，使混合气Ⅰ进入急冷塔(3)后，进入填料层，经过喷淋气液接触后，使尾气均匀分布，上升冷却。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述急冷塔(3)的填料层上方设置稀硫酸喷淋器，喷淋循环的稀硫酸，混合气Ⅰ经过填料层后，在冷却过程中，与进入急冷塔(3)的稀硫酸液滴气液接触。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2中，

所述急冷塔(3)内气体压强为3-7kPag，优选为4-6kPag；

所述急冷塔(3)出气口气体温度为40～75℃，优选为50～65℃；

所述急冷塔(3)内，稀硫酸的喷淋密度为50～120m³/h.m²，优选为70～110m³/h.m²。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3中，通过高温含硫尾气的处理系统的催化反应塔(4)对混合气Ⅱ进行催化氧化，并转化为稀硫酸进行回收；

所述催化反应塔(4)的催化剂床层(402)间隔设置在塔体(401)内部，优选设置1-5个催化剂床层(402)，更优选地，设置2-3个催化剂床层(402)；

所述催化反应塔(4)的喷头式分布器(403)设置在每个催化剂床层(402)上方；

所述稀硫酸抽出塔盘(404)设置在催化剂床层(402)的下方，最底下一层催化剂床层(402)下方选择设置稀硫酸抽出塔盘(404)；稀硫酸抽出塔盘(404)上设置的升气孔(4402)，将未反应完全的混合气Ⅱ向上导流进入上一催化剂床层(402)，进行再次氧化，同时，能够承接从上层流下的稀硫酸，并通过受液盘(4401)随时导出。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3中，

含硫尾气经催化反应塔(4)的氧化，转化为稀硫酸回收，脱硫后尾气经除雾器后，排出催化反应塔(4)，进入换热器(1)的管程升温至80-100℃，消除白羽后，排放。

10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3中，

催化反应塔(4)排出的稀硫酸进入稀硫酸循环单元(5)的稀硫酸存储罐(501)进行混合及存储，并通过管线将稀硫酸送入急冷塔(3)进行循环使用，同时稀硫酸浓度得到提高，急冷塔(3)排出的稀硫酸循环回到稀硫酸存储罐(501)进行混合及存储，形成稀硫酸循环回路；

通过液位控制回路(502)将在稀硫酸存储罐(501)内存储的稀硫酸达到设定量后，排出。

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