CN204237569U - 利用煤气脱硫产生的废硫生产硫铵的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用煤气脱硫产生的废硫生产硫铵的装置，包括连续熔硫净化器、沉清精硫槽连接，沉清精硫槽通过精硫泵与一级氧化器连接，一级氧化器与二级氧化器连接，二级氧化器与冷-热换热器，冷-热换热器与第一吸收塔顶部连接，第一吸收塔与吸收换热器连接，第一吸收塔与水槽连接，水槽通过循环水泵向吸收换热器、第一吸收塔供水，一级氧化器、二级氧化器、换热器与干燥塔出气口连接，干燥塔与风机连接，换热器与母液吸收塔连接，母液吸收塔与母液饱和器连接，母液吸收塔顶部与尾气塔底部连接，母液吸收塔底部与硫铵系统连接，尾气通过尾气烟囱排放。本实用新型解决废硫的滞销和由于堆放带来的污染，实现废物转化为产品，变废为宝。

Description

利用煤气脱硫产生的废硫生产硫铵的装置

技术领域

本实用新型涉及炼焦化工技术领域，特别涉及一种利用煤气脱硫产生的废硫生产硫铵的装置，广泛应用于焦化厂和煤气厂的煤气脱硫领域。

背景技术

HPF是焦化装置常见的煤气脱硫方法。该方法以氨为碱源，HPF为催化剂(醌、钴、铁复合物)通过液相催化氧化反应，将煤气中的硫化氢等含硫杂质转化为单质硫。脱硫液中的单质硫由于通过泡沫浮选回收，回收的单质硫中还含有大量的水分以及焦粉、煤粉、焦油、硫氰酸盐、硫代硫酸盐和脱硫催化剂残留物等杂质。传统工艺通常采用压滤法和熔融法回收其中的硫磺。采用压滤法回收，由于受压滤设备过滤效率所限，压滤法回收的硫磺中水含量通常不低于20％，仍含有不少水溶性物质，硫氰酸氨、硫代硫酸铵、硫酸铵和脱硫催化剂等；采用熔融法回收，由于停留时间设计偏小和设备侧线位置设计不当，界面污物往往会带入硫磺，如焦油、硫氰酸盐和硫代硫酸盐等。而且传统压滤法和熔融法均采用间歇法操作，分离效果不稳定，操作现场环境较差，因此通过传统工艺得到的硫磺往往呈膏状，杂质含量多、颜色灰色或黑色，市场销售困难，生产现场大量堆放，污染严重。造成焦化厂硫元素的大量浪费和损失。

而另一方面，焦炉煤气在脱氨净化的过程中又需要外购硫酸，其原理是在喷淋式饱和器中加入硫酸，和煤气中的氨进行中和反应，生成硫酸铵，其反应式为：

NH₃+2H₂SO₄→2NH₄HSO₄，

NH₄HSO₄+NH₃→(NH₄)₂SO₄

饱和器中通过硫和氨的比例控制，最终生成中性盐硫酸铵，然后通过结晶得到硫酸铵结晶产品，每生产1吨硫酸铵耗硫酸约750kg/t。

针对煤气脱硫获得废硫无法利用，同时饱和器生产硫酸铵需要补硫的情况，本实用新型提出一种利用煤气脱硫产生含有焦油、副盐的废硫与饱和器联产生产硫酸铵的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为解决现有技术存在的上述问题，提供一种利用煤气脱硫产生的废硫生产硫酸铵的装置；本实用新型利用煤气脱硫产生含有焦油、副盐的废硫与饱和器联产生产硫酸铵，解决废硫的滞销和由于堆放带来的污染，实现废物转化为产品，变废为宝。

本实用新型解决技术问题的技术方案为：

一种利用煤气脱硫产生的废硫生产硫铵的装置，包括连续熔硫净化器，所述连续熔硫净化器包括上部的破泡段，中间的脱清段，下部的脱渣段，所述连续熔硫净化器底部与沉清精硫槽连接，沉清精硫槽与精硫泵连接，精硫泵通过管道与一级氧化器连接，产生高温气体的一级氧化器与回收高温气体余热的余热锅炉连接，余热锅炉与二级氧化器连接，二级氧化器分别与冷-热换热器、热-热换热器、预热换热器连接，所述冷-热换热器与第一吸收塔顶部连接，第一吸收塔底部与冷-热换热器底部连接，第一吸收塔上部与吸收换热器连接，第一吸收塔底部与第一水槽连接，吸收换热器与循环上水、循环回水连接，第一水槽通过循环水泵向吸收换热器、第一吸收塔供水，第一水槽与第二水槽连接，第二水槽通过循环酸泵与干燥塔上部连接，干燥塔下部与第一水槽连接，第二 水槽与储水槽连接，储水槽直接通过水泵连接用户端，二级氧化器、预热换热器分别与干燥塔出气口连接，一级氧化器与干燥塔出气口连接，来自干燥塔的空气经过预热换热器预热后再进入一级氧化器，干燥塔与风机连接，预热换热器与母液吸收塔底部连接，母液吸收塔与母液饱和器连接，母液吸收塔顶部与尾气塔底部连接，母液吸收塔底部与硫铵系统连接，尾气塔分别与硫酸铵系统、浓氨水容器、蒸氨系统连接，尾气塔还与蒸氨前剩余氨水容器连接，尾气通过尾气烟囱排放。

所述二级氧化器包括四段催化反应结构，从上到下依次包括第一阶段反应结构、第二阶段反应结构、第三阶段反应结构、第四阶段反应结构，第一阶段反应结构与热-热换热器连接，经第一阶段反应结构催化剂反应后的炉气经过管道进入热-热换热器，降温后进入第二阶段反应结构，经第二阶段反应结构催化剂反应后的炉气经用干燥后的冷空气冷激降温后进入第三阶段反应结构，反应后经过冷-热换热器降温后进入第一吸收塔，经过第一吸收塔吸收三氧化硫SO₃后的炉气经冷-热换热器、热-热换热器，利用二级氧化器的反应热加热至420℃进入第四阶段反应结构，第四阶段反应与预热换热器连接，经第四阶段反应结构催化剂反应后的炉气，经过预热换热器降温后进入母液吸收塔进行循环母液吸收。

所述连续熔硫净化器的冷凝水与焦化厂冷凝水总管连接，连续熔硫净化器产生的蒸汽与焦化厂蒸汽总管连接，连续熔硫净化器的脱硫清液与焦化厂脱硫工序的脱硫液槽连接，所述连续熔硫净化器的硫渣输送到焦化厂的煤场配煤。

所述沉清精硫槽的蒸汽冷凝水与冷凝水管连接。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型利用煤气脱硫产生含有焦油、副盐的废硫与饱和器联产生产硫酸铵，解决废硫的滞销和由于堆放带来的污染，可使焦化厂的硫酸铵增产30％左右，实现废物转化为产品，变废为宝。

2.本实用新型采用连续熔硫净化器，与传统焦化熔硫釜相比，生产可实现连续化，硫磺色泽明显改观，纯度由原来的70-85％提高至95％，熔硫净化效率明显提高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合附图来详细解释本实用新型的实施方式。

实施例1：

如图1所示，将含硫15.5％、含水80.9％，其他杂质3.6％(包括焦粉、煤粉、焦油、硫氰酸氨、硫代硫酸铵、硫酸铵，催化剂残渣)，用连续熔硫净化器净化后，得到硫磺的纯度为99.6％。

将含硫99.5％的硫磺经过二级氧化后(包括一级吸收塔)，得到气体的组成(体积％)为SO₂：0.059％、SO₃：0.308％、O₂：12.023％、N₂：87.61％。

将上述组成为SO₂：0.059％、SO₃：0.308％、O₂：12.023％、N₂：87.61％的气体用硫铵循环母液吸收(母液比重1.26g/cm³，结晶比小于10％，母液酸度3.5-4.5％，液气比(V/V)1：10；然后再用浓氨水(10％，wt)吸收后，气体的组成为SO₂浓度﹤400mg/Nm³、硫酸雾﹤30mg/Nm³、颗粒物﹤50mg/Nm³。

一种利用煤气脱硫产生的废硫生产硫铵的装置，包括连续熔硫净化器1，所 述连续熔硫净化器1包括上部的破泡段，中间的脱清(液)段，下部的脱渣段，所述连续熔硫净化器底部与沉清精硫槽2连接，沉清精硫槽2与精硫泵11连接，精硫泵11通过管道与一级氧化器3连接，产生高温气体的一级氧化器3与回收高温气体余热的余热锅炉12连接，余热锅炉12与低温吸收的二级氧化器4连接，二级氧化器4分别与冷-热换热器13、热-热换热器14、预热换热器15连接，所述冷-热换热器13与第一吸收塔5顶部连接，第一吸收塔5底部与冷-热换热器13底部连接，第一吸收塔5上部与吸收换热器16连接，第一吸收塔5底部与第一水槽17连接，吸收换热器16与循环上水、循环回水连接，第一水槽17通过循环水泵22向吸收换热器16、第一吸收塔5供水，第一水槽17与第二水槽18连接，第二水槽18通过循环酸泵23与干燥塔6上部连接，干燥塔6下部与第一水槽17连接，第二水槽18与储水槽19连接，储水槽19也可以直接通过水泵21连接用户端，二级氧化器4、预热换热器15分别与干燥塔6出气口连接，一级氧化器3与干燥塔6出气口连接，来自干燥塔6的空气经过预热换热器15预热后再进入一级氧化器3，干燥塔6与风机9连接，预热换热器15与母液吸收塔7底部连接，母液吸收塔7与母液饱和器连接，母液吸收塔7顶部与尾气塔8底部连接，母液吸收塔7底部与硫铵系统连接，同时母液循环是从母液吸收塔底部通过管道与母液吸收塔上部连接，尾气塔8分别与硫酸铵系统、浓氨水容器、蒸氨系统连接，同时尾气塔还与蒸氨前剩余氨水容器连接，尾气通过尾气烟囱81排放。

所述二级氧化器4包括四段催化反应结构，从上到下依次包括第一阶段反应结构41、第二阶段反应结构42、第三阶段反应结构43、第四阶段反应结构44，第一阶段反应结构41与热-热换热器14连接，经第一阶段反应结构41催 化剂反应后的炉气经过管道进入热-热换热器14，降温后进入第二阶段反应结构42，经第二阶段反应结构42催化剂反应后的炉气经用干燥后的冷空气冷激降温后进入第三阶段反应结构43，反应后经过冷-热换热器13降温后进入第一吸收塔5，经过第一吸收塔5吸收三氧化硫(SO₃₎后的炉气经冷-热换热器13、热-热换热器14、利用二级氧化器的反应热加热至420℃进入第四阶段反应结构，第四阶段反应44与预热换热器15连接，经第四阶段反应44结构催化剂反应后的炉气，经过预热换热器15降温后进入母液吸收塔7进行循环母液吸收。

本实用新型的工作原理是：

1)废硫的净化 

煤气脱硫过程产生的废硫(或称硫泡沫)由于含有大量的水分以及焦粉、煤粉、焦油、硫氰酸盐、硫代硫酸盐和脱硫催化剂残留物等杂质，首先需要净化。由于传统压滤法和熔融法回收效果不佳，本专利采用连续熔硫净化器进行废硫的净化。连续熔硫净化器由三部分组成，第一部分为破泡段，来自硫泡沫泵的硫泡沫在泡沫段通过蒸汽或导热油加热至70℃-80℃，使硫泡沫破碎，硫颗粒逐步下沉。破泡段流出的液体进入直立的脱清(液)段，在此段下部将硫颗粒加热至120℃-150℃，使硫磺熔化成液体，硫泡沫带入的清液由于密度较小，上浮至脱清(液)段上部连续采出，采出的清液返回煤气脱硫工段补充脱硫液使用。硫泡沫破裂后形成的空气自此段顶部放出，放出速率视液面上部气相压力确定，通常高于3-5kg/cm2则开启排气阀；脱清(液)段由于下部盘管加热形成自下而上的逐步降低的温度分布，下部液化的硫渣流入脱渣段，将含有的密度较小的硫渣从脱渣段部采出，硫渣采出返回煤场配煤使用。硫磺段底部连续流出的硫磺纯度可达到99％-99.5％，进入一级氧化器前以搅拌器连续搅拌熔融 为液体硫磺溢流进入沉清槽，沉清后的液硫溢流进入精硫槽，所述沉清精硫槽为一个整体结构的设备，分沉清和精馏两部分，其中沉清精硫槽的蒸汽冷凝水回冷凝水管。液硫通过精硫泵送入氧化器进行氧化。另外连续熔硫净化器的冷凝水返回焦化厂冷凝水总管、产生蒸汽并入焦化厂蒸汽总管，脱硫清液返回焦化厂脱硫工序的脱硫液槽、硫渣去焦化厂的煤场配煤。

(2)精馏的氧化。 

经过净化的精硫(液)经机械喷咀送入一级氧化炉内，用空气氧化制取SO₂气体；一级氧化所需空气由空气鼓风机，送入干燥塔干燥后送入一级氧化器内。出一级氧化器后的SO₂炉气经余热锅炉回收余热降温、然后持续控制通入空气调节SO₂浓度至9-9.5％、温度420℃左右后进入二级氧化器，将其中的SO₂继续氧化成SO₃。二级氧化器采用四段催化氧化。经第一段催化剂反应后的炉气进入热-热换热器，降温后进入第二段催化剂。经第二段催化剂反应后的炉气经用干燥后的冷空气冷激降温后进入第三段催化剂。反应后经过冷-热换热器，降温后进入第一吸收塔。吸收其中的SO₃后的炉气经冷-热换热器、热-热换热器与利用二级氧化器的反应热加热至420℃进入转化器进行第四段催化剂，经第四段催化剂反应后的炉气，以空气换热器降温后进入母液吸收塔进行循环母液吸收。

(3)母液吸收及尾气吸收

因为硫铵饱和器的循环母液中含有(NH₄)₂SO₄，可以发生如下的反应，

(NH₄)₂SO₄+SO₃+H₂O→2NH₄HSO₄    (1) 

根据式(1)，本实用新型采用硫铵饱和器的循环母液，在母液吸收塔内吸收来自二级氧化器降温后尾气中的SO₃。然后再经过尾气吸收塔吸收其中的SO₂。尾气吸收塔分为两个部分，上部分为剩余氨水吸收段，下部分为浓氨水吸收段。 进入尾气吸收塔下部的母液吸收塔尾气与循环吸收氨水逆流接触，气体中的SO₂被循环液吸收生成亚硫酸氢铵，如式(2)所示。

NH₃+SO₂+H₂O→NH₄HSO₃    (2) 

同时在补入空气的条件下在塔内被氧化成硫酸氢铵，如式(3)所示。

2NH₄HSO₃+O₂→2NH₄HSO₄    (3) 

硫酸氢铵与补入系统的10％氨水反应生成硫酸铵，如式(4)所示。

NH₄HSO₄+NH₃→(NH₄)₂SO₄    (4) 

根据补入10％氨水的量，待循环液中硫酸铵达到一定浓度(约10％)，将此循环液部分排出至硫铵饱和器系统的硫铵结晶器，通过结晶得到硫酸铵。

经过尾气吸收塔下段吸收后的气体进入尾气吸收塔上段，用剩余氨水吸收捕集气体中的酸雾和挥发氨，吸收后的液体从尾气吸收塔中部采出去蒸氨工序。

经过尾气吸收塔后气体中的SO₂含量为﹤400mg/Nm³，低于国家排放标准GB2132-2010，由烟囱放空。

(4)空气的干燥段 

氧化过程所需空气经鼓风机加压后入干燥塔，经98％硫酸吸收水分，使含水降至≤0.1g/Nm³,并经除沫后进入空气预热器预热至300℃后进入一级氧化器。干燥塔内喷淋酸出塔后进行酸循环槽，加水调节其浓度，以循环酸泵送入干燥塔酸冷却器冷却降温后进干燥塔喷淋。

第一吸收塔也采用98％硫酸吸收二级氧化器三段催化采出气中生成硫酸，继续送入饱和器中喷淋，和煤气中的氨进行中和反应，生成硫铵。

上述虽然结合附图对实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员 不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种利用煤气脱硫产生的废硫生产硫铵的装置，其特征是，包括连续熔硫净化器，所述连续熔硫净化器包括上部的破泡段，中间的脱清段，下部的脱渣段，所述连续熔硫净化器底部与沉清精硫槽连接，沉清精硫槽与精硫泵连接，精硫泵通过管道与一级氧化器连接，产生高温气体的一级氧化器与回收高温气体余热的余热锅炉连接，余热锅炉与二级氧化器连接，二级氧化器分别与冷-热换热器、热-热换热器、预热换热器连接，所述冷-热换热器与第一吸收塔顶部连接，第一吸收塔底部与冷-热换热器底部连接，第一吸收塔上部与吸收换热器连接，第一吸收塔底部与第一水槽连接，吸收换热器与循环上水、循环回水连接，第一水槽通过循环水泵向吸收换热器、第一吸收塔供水，第一水槽与第二水槽连接，第二水槽通过循环酸泵与干燥塔上部连接，干燥塔下部与第一水槽连接，第二水槽与储水槽连接，储水槽直接通过水泵连接用户端，二级氧化器、预热换热器分别与干燥塔出气口连接，一级氧化器与干燥塔出气口连接，来自干燥塔的空气经过预热换热器预热后再进入一级氧化器，干燥塔与风机连接，预热换热器与母液吸收塔底部连接，母液吸收塔与母液饱和器连接，母液吸收塔顶部与尾气塔底部连接，母液吸收塔底部与硫铵系统连接，尾气塔分别与硫酸铵系统、浓氨水容器、蒸氨系统连接，尾气塔还与蒸氨前剩余氨水容器连接，尾气通过尾气烟囱排放。

2.如权利要求1所述的利用煤气脱硫产生的废硫生产硫铵的装置，其特征是，所述二级氧化器包括四段催化反应结构，从上到下依次包括第一阶段反应结构、第二阶段反应结构、第三阶段反应结构、 第四阶段反应结构，第一阶段反应结构与热-热换热器连接，经第一阶段反应结构催化剂反应后的炉气经过管道进入热-热换热器，降温后进入第二阶段反应结构，经第二阶段反应结构催化剂反应后的炉气经用干燥后的冷空气冷激降温后进入第三阶段反应结构，反应后经过冷-热换热器降温后进入第一吸收塔，经过第一吸收塔吸收三氧化硫SO₃后的炉气经冷-热换热器、热-热换热器，利用二级氧化器的反应热加热至420℃进入第四阶段反应结构，第四阶段反应与预热换热器连接，经第四阶段反应结构催化剂反应后的炉气，经过预热换热器降温后进入母液吸收塔进行循环母液吸收。

3.如权利要求1所述的利用煤气脱硫产生的废硫生产硫铵的装置，其特征是，所述连续熔硫净化器的冷凝水与焦化厂冷凝水总管连接，连续熔硫净化器产生的蒸汽与焦化厂蒸汽总管连接，连续熔硫净化器的脱硫清液与焦化厂脱硫工序的脱硫液槽连接，所述连续熔硫净化器的硫渣输送到焦化厂的煤场配煤。

4.如权利要求1所述的利用煤气脱硫产生的废硫生产硫铵的装置，其特征是，所述沉清精硫槽的蒸汽冷凝水与冷凝水管连接。