CN205653162U - 一种利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统 - Google Patents

一种利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,其包括预处理单元、焚烧单元、余热回收单元、湿式净化单元、干燥单元、干式接触催化氧化单元、吸收单元及尾气除害单元。所述预处理单元包括离心机(1)、滤液槽(2)、浆液槽(4)、浓缩塔(6)及冷却装置(9);所述离心机(1)的入口通过管路与含硫废液储罐相连;所述离心机(1)的液体出口、固体出口通过管路分别与所述滤液槽(2)和浆液槽(4)相连。本实用新型所提供的系统具有运行成本低、环保效果好等显著优点;其对完善焦化行业的煤气液相催化氧化脱硫工艺、保护环境及资源循环利用具有重要意义,其是一种可以消减二氧化硫、解决废液污染问题的高效、节能、环保的系统。

Description

一种利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统
技术领域
本实用新型涉及一种利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,属于化工技术领域。
背景技术
焦炉煤气中的H2S和HCN等具有很强的腐蚀性及毒性,在煤气作为合成气的后续加工过程中,其不仅会对生产设备和管道等产生很强的腐蚀性,而且还会使催化剂中毒失活,进而严重影响最终产品的收率和质量;煤气作为工业和民用燃料时,其燃烧过程产生的废气中含有的硫、氮化合物也会严重污染环境,危害人民健康。因此,不论是用于工业合成原料气,还是用作燃料,都应该对煤气施行脱硫脱氰净化工艺。
目前焦炉煤气脱硫脱氰工艺比较多,特别是以NH3为碱源,以酞菁钴磺酸盐类复合催化剂为催化剂的煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺最为常用。该工艺不需外来碱源的补充,以自身煤气中的氨为碱源吸收煤气中的H2S和HCN,降低了生产成本,吸收液与氧在催化剂的作用下解吸脱硫,生成的硫泡沫颗粒大,易于与溶液分离,脱硫脱氰效率都很高。
煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺的工艺合理、运行经济,因此成为研究者普遍重视和研究的课题,其反应方程式如下:
NH4OH+H2S→NH4HS+H2O;
NH4OH+HCN→NH4CN+H2O;
(NH4)2S+0.5O2→S↓+2NH3+H2O。
该工艺产生的硫泡沫浮于再生塔顶部的扩大部分,利用位差自流入硫泡沫槽内,通过硫泡沫泵连续送入熔硫釜生产硫磺,另外该工艺吸收液中会累积大量的硫氰酸铵、硫代硫酸铵、硫酸铵和多硫代铵等无机盐,吸收液中的这些无机盐的含量达到30wt%时,脱硫脱氰效率就会大大降低,必须排放掉一部分脱硫脱氰液,再补充新的脱硫脱氰液。排放出的脱硫脱氰废液中含有较高的硫氰酸铵(NH4CNS)、硫代硫酸铵((NH4)2S2O3)和硫酸铵((NH4)2SO4。事实上,脱硫脱氰废液由于使用的催化剂不同,废液中的组分波动很大,一般地,氨法脱硫脱氰排放的废液中主要含有NH4CNS、(NH4)2S2O3、(NH4)2SO4和少量的多硫代铵。如果脱硫脱氰废液直接回兑炼焦配煤,其中的盐对炼焦设备腐蚀严重,硫氮化合物在生产过程中还会造成有毒物质的恶性循环;如果直接排放,既浪费了NH4CNS等相当有价值的化工原料,也会对环境造成严重的污染。因此,目前国内焦化行业的解决办法就是从脱硫脱氰废液中回收NH4CNS等化工产品,不仅可以解决废液对环境的污染问题,而且还可以产生很好的经济效益和社会效益,意义重大。
但从整体上看,以上工艺仍不完善:第一:脱硫后产生的硫磺纯度低、颜色深、质量差,销售价格低;
第二:因国内焦化行业大多采用脱硫废液提盐技术,由此提盐产生的副产品的市场不景气,硫氰酸铵销路不畅通,硫代硫酸铵(其夹带有少量的硫氰酸铵,不容易分离,导致其用途范围狭窄,无销售市场,给企业带来二次污染)销售不出去,这给企业带来较大的环保压力;
第三:用于生产硫磺、硫氰酸铵及硫代硫酸铵等副产品的生产环境差,容易造成污染。以上三点制约了该脱硫工艺技术的应用及发展,亟待解决及完善。
实用新型内容
为了解决上述的缺点和不足,本实用新型的目的在于提供一种利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统。
为达到上述目的,本实用新型提供一种利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,该系统包括预处理单元、焚烧单元、余热回收单元、湿式净化单元、干燥单元、干式接触催化氧化单元、吸收单元及尾气除害单元;
所述预处理单元包括离心机1、滤液槽2、浆液槽4、浓缩塔6及冷却装置9;所述离心机1的入口通过管路与含硫废液储罐相连;所述离心机1的液体出口、固体出口通过管路分别与所述滤液槽2和浆液槽4相连;
所述滤液槽2通过管路经由滤液泵3、加热器8与浓缩塔6的入口相连,所述浓缩塔6的出口通过管路经由循环泵7与所述浆液槽4的液体入口相连;所述浓缩塔6通过管路与所述冷却装置9相连;
所述焚烧单元包括焚烧炉11,该焚烧炉11包括焚烧废液喷枪和燃烧器;所述浆液槽4的液体出口通过管路经由离心泵5与该焚烧炉11的焚烧废液喷枪相连;该焚烧炉11的焚烧废液喷枪通过管路与压缩空气储罐相连;燃料气储罐通过管路经由煤气升压机10与所述焚烧炉11的燃烧器的入口相连;
所述余热回收单元包括余热锅炉12和空气预热器13,所述焚烧炉11的气体出口通过管路与该余热锅炉12的入口相连;所述余热锅炉12的出口通过管路与所述空气预热器13的过程气入口相连,该空气预热器13的空气入口通过管路与第燃烧风机14相连;
所述湿式净化单元包括第一动力波洗涤器15、第一填料冷却塔16及第一电除雾器17,所述空气预热器13的过程气出口通过管路与所述第一动力波洗涤器15的气体入口相连,该第一动力波洗涤器15的气体出口通过管路与所述第一填料冷却塔16的气体入口相连,所述第一填料冷却塔16的气体出口通过管路与所述第一电除雾器17的气体入口相连;
所述干燥单元包括干燥塔18,所述第一电除雾器17的气体出口通过管路与所述干燥塔18的入口相连;
所述干式接触催化氧化单元包括转化器19,该转化器19设置有气气换热器;所述干燥塔18的出口通过管路经由二氧化硫风机与该转化器19的入口相连;
所述吸收单元包括吸收塔20,所述转化器19的出口通过管路与该吸收塔20的入口相连;
所述尾气除害单元包括第二动力波洗涤器21、第二填料冷却塔22及第二电除雾器23,所述吸收塔20的气体出口通过管路与所述第二动力波洗涤器21的入口相连,该第二动力波洗涤器21的气体出口通过管路与所述第二填料冷却塔22的气体入口相连,该第二填料冷却塔22的气体出口通过管路与第二电除雾器23的入口相连。
根据本实用新型所述的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,所用的冷却装置9为本领域常规的冷却装置,如冷却塔等等。
根据本实用新型所述的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,优选地,所述焚烧炉11为由两个焚烧段组成的焚烧炉11。
根据本实用新型所述的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,优选地,所述空气预热器13的空气出口通过管路经由三通接头分别与所述焚烧炉11的燃烧器的入口及焚烧炉11的二次风入口相连。
根据本实用新型所述的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,优选地,所述空气预热器13包括热气预热器和冷空气预热器。
根据本实用新型所述的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,焚烧炉所用的燃料气为焦炉煤气,两段焚烧过程所用的助燃空气来自于空气预热器,因此,空气预热器13的空气出口通过管路经由三通接头分别与所述焚烧炉11的燃烧器的入口及焚烧炉11的二次风入口相连以分别完成第一段燃烧以第二段燃烧。
根据本实用新型所述的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,优选地,所述转化器19为装填有多层干式接触催化氧化催化剂的转化器19。
根据本实用新型所述的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,所述吸收塔20设置有液体出口,该液体出口与废液储罐相连以回收吸收塔20的废液。
根据本实用新型所述的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,所述第二填料冷却塔22设置有液体入口,该液体入口与稀硫酸(浓度为1%)储罐或水罐相连以向第二填料冷却塔22中补充稀硫酸或水,补给的稀硫酸或水用来吸收尾气中的挥发氨。
根据本实用新型所述的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,优选地,所述第二填料冷却塔22的液体出口通过管路与所述第二动力波洗涤器21的液体入口相连,且第二填料冷却塔22液体出口的垂直高度高于第二动力波洗涤器21液体入口的垂直高度。
其中,第二填料冷却塔22液体出口的垂直高度高于第二动力波洗涤器21液体入口的垂直高度的目的是使第二填料冷却塔22液体出口与第二动力波洗涤器21液体入口之间存在一定的位差,进一步使得第二填料冷却塔中生成的硫酸铵溶液通过位差进入第二动力波洗涤器。所述第二填料冷却塔22液体出口的“垂直高度”与第二动力波洗涤器21液体入口的“垂直高度”是以同一水平面为基准进行定义的。
本实用新型对第二填料冷却塔22液体出口与第二动力波洗涤器21液体入口的垂直高度差不做具体要求,本领域技术人员可以根据现场作业需要设置合适的高度差,只要能够实现本实用新型将第二填料冷却塔中生成的硫酸铵溶液通过位差进入第二动力波洗涤器的目的即可。
根据本实用新型所述的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,优选地,该系统还包括烟囱24,所述第二电除雾器23的出口通过管路与烟囱24相连。
根据本实用新型所述的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,所用的滤液泵3、离心泵5及循环泵7均为本领域使用的常规泵,但是上述泵必须为耐腐蚀、防堵的泵。
根据本实用新型所述的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,该系统所用的设备均为本领域使用的常规设备,本领域技术人员可以根据现场作业需要选择合适的设备,只要能够实现本实用新型的目的即可。
本实用新型还提供了一种利用焦化煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生的含硫废液制取硫酸的方法,其是采用本实用新型所提供的系统实现的。该方法包括预处理、硫浆焚烧、余热回收、湿式净化、干燥、干式接触转化、吸收、尾气除害,具体地,该方法包括以下步骤:以煤气湿式氧化法脱硫脱氰产生的含硫废液(其主要成份为硫磺以及含有硫元素的铵盐类溶液)为原料,经预处理、硫浆焚烧、余热回收、湿式净化、干燥、干式接触催化氧化、吸收、尾气除害八个工艺过程制取硫酸:
1)预处理:将焦化煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生的含硫废液首先进入硫磺离心机进行离心分离,分别得到硫磺和滤液,其中90%的滤液返回焦化煤气脱硫脱氰车间,10%的滤液经浓缩工艺进行脱水后与离心机分离出的硫磺混合,配成硫浆,以该硫浆作为制酸的原料;
2)硫浆焚烧:将步骤1)中所述硫浆送入焚烧工序的焚烧炉内,经压缩空气雾化后,在约750-1300℃的温度下进行焚烧和分解,发生反应如下:
NH4SCN+3O2=2H2O+N2+SO2+CO2
(NH4)2S2O3+2.5O2=4H2O+N2+2SO2
(NH4)2S+3O2=4H2O+N2+SO2
(NH4)2SO4+O2=4H2O+N2+SO2
(NH4)2CO3+1.5O2=4H2O+N2+CO2
S+O2=SO2
NH3+0.75O2=0.5N2+1.5H2O;
3)余热回收:从焚烧炉出来的含SO2高温过程气体进入余热锅炉,对其热量进行回收,温度降至400-650℃,回收的热量产生4.0-5.0MPa的中压蒸汽;从余热锅炉出来的过程气经空气预热器降温至260-450℃,进入湿式净化单元;
4)湿式净化过程:经余热锅炉、空气预热器回收余热后的工艺过程气依次进入湿式净化单元的第一动力波洗涤器、第一填料冷却塔、第一电除雾器,对高温过程气依次进行净化、增湿降温、冷却脱水、除雾,以脱除过程气中含有的矿尘、水、硫酸雾及砷、硒、氟、氯等对转化工序催化剂有害的杂质;
5)干燥过程:步骤4)除去粉尘及雾滴后的工艺过程气体进入干燥单元的干燥塔进一步脱除过程气中夹带的水分及酸雾;
6)干式接触催化氧化过程:步骤5)脱水后的工艺过程气进入干式接触催化氧化单元的转化器,在350-650℃的条件下,将工艺过程气中的SO2在钒催化剂或铯催化剂的作用下被催化氧化为SO3,其反应式如下所示:
SO2+1/2O2=SO3
7)吸收过程:转化单元产生的约150-200℃的含有SO3的过程气进入吸收单元的吸收塔,用98%的浓H2SO4对SO3气体进行吸收,浓硫酸中的H2O与SO3反应生成H2SO4。SO3吸收反应如下:
SO3(g)+H2O(l)→H2SO4(l)+134.2kJ/mol;
8)尾气除害过程;从吸收塔出来的制酸尾气经第二动力波洗涤器、第二填料冷却塔及第二电除雾器三级串联除害,可有效脱除制酸尾气中残留的SO2、逃逸NH3及H2SO4雾,洁净尾气经烟囱排入大气。
根据本实用新型所提供的利用焦化煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生的含硫废液制取硫酸的方法,具体地,所述的预处理过程为:首先使焦化煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生的含硫废液进入硫磺离心机进行离心分离,分别得到硫磺和滤液,其中90%的滤液返回焦化煤气脱硫脱氰车间,10%的滤液经浓缩工艺进行脱水后与离心机分离出的硫磺混合配成硫浆,该硫浆作为制酸的原料。本实用新型采用硫磺离心分离及废液浓缩工艺对制酸原料硫浆成分进行调整,保证了原料焚烧及节能效果。
根据本实用新型所提供的利用焦化煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生的含硫废液制取硫酸的方法,具体地,所述的焚烧过程为:以预处理调整后的硫浆为原料,将该原料通入焚烧废液喷枪中,经压缩空气雾化后送入焚烧炉,炉内通入燃料气及助燃空气,含硫废液在约750-1300℃的温度下采用两段控制焚烧技术,一段为缺氧燃烧,二段为补氧燃烧,可最大限度减少工艺气中NOx的生成。本实用新型采用液相浆液进料焚烧,与现有技术中的硫磺和副盐固相进料工艺相比,其具有原料预处理流程短,进料稳定,生产操作环境环保、安全等优点。
根据本实用新型所提供的利用焦化煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生的含硫废液制取硫酸的方法,具体地,所述的余热回收为:从焚烧炉出来的约750-1300℃含SO2高温过程气体进入自然式循环余热锅炉,对其热量进行回收,产生蒸汽,经余热锅炉换热后的过程气出口温度降至400-650℃,再分别进入热气预热器和冷空气预热器,经换热后的过程气温度降至260-350℃,再进行湿式净化工序,余热锅炉产生的压力为4.0-5.0MPa的中压饱和蒸汽,经过热器过热后生成265-300℃的过热蒸汽,经减压后并入蒸汽管网。
根据本实用新型所提供的利用焦化煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生的含硫废液制取硫酸的方法,具体地,所述的湿式净化过程为:经余热锅炉、空气预热器回收余热后的260-350℃的含SO2工艺过程气进入湿式净化单元的第一动力波洗涤器、第一填料冷却塔、第一电除雾器,对高温过程气依次进行净化、增湿降温、冷却脱水、除雾,以脱除过程气中的矿尘、水、硫酸雾及砷、硒、氟、氯等杂质;本实用新型采用湿法净化工艺脱除SO2工艺气中的有害杂质,净化效率更高,有利于保证转化工序催化剂的催化活性,延长催化剂使用寿命,解决了干式净化工艺过程砷、硒、氟、氯等不容易脱除,容易造成转化催化剂中毒的问题。
根据本实用新型所提供的利用焦化煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生的含硫废液制取硫酸的方法,具体地,所述的干式接触催化氧化过程为:经干燥单元脱水后的工艺过程气进入干式接触催化氧化单元的带有气气换热器的转化器,在350-650℃的条件下,将过程气中的SO2在含钒或含铯等催化剂的作用下催化氧化为SO3,其反应式如下所示:
SO2+0.5O2=SO3
本实用新型采用的转化器为结构先进、段间隔板不漏气、气体分布均匀的全不锈钢转化器,转化器内装填有多层具有较高活性的干式接触转化催化剂,使SO2转化率能够达到98%以上,上一段床层出来的温度较高的过程气经换热器换热后,进入下一段床层,转化器顶层出来的过程气经换热器冷却至150-200℃,进入吸收单元制取硫酸。本实用新型解决了湿式接触转化工艺容易出现露点腐蚀、设备要求条件苛刻等问题,其操作安全性更高,转化催化剂和设备使用寿命更长。
根据本实用新型所提供的利用焦化煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生的含硫废液制取硫酸的方法,具体地,所述的尾气除害过程为:首先从吸收单元出来的制酸尾气经第二动力波洗涤器,用氨水吸收尾气中残余的SO2,生成亚硫酸铵,亚硫酸铵在氧化槽内经空气氧化生成硫酸铵,该硫酸铵可以被送到化产车间硫铵工段用于生产硫铵;然后第二动力波洗涤器产生的含氨尾气进入第二填料冷却塔,用湿式净化单元产生的稀硫酸除去尾气中残余的挥发氨,生成硫酸铵,通过位差进入第二动力波洗涤器;最后从第二填料冷却塔出来的尾气经第二电除雾器脱除H2SO4雾后,得到的洁净尾气经烟囱排入大气。而现有技术(CN101092577A)中并未设置尾气除害单元,导致尾气中含有少量的SO2和NOx不易脱除,不能达到很好的环保效果。
与现有的煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺生产硫磺及脱硫废液提盐的工艺相比,本实用新型所提供的系统及方法具有运行成本低、环保效果好等显著优点;其对完善焦化行业的煤气液相催化氧化脱硫工艺、保护环境及资源循环利用具有重要意义,是一种可以消减二氧化硫、解决废液污染问题的高效、节能、环保的系统及方法。
1、运行成本低
与现有的煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺生产硫磺及脱硫废液提盐的工艺相比,该工艺可以生产浓硫酸及副产品蒸汽、硫酸铵溶液,其运行成本由原来亏损实现盈利,给企业带来很好的经济效益。
2、环保效果好
与现有的煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺生产硫磺及脱硫废液提盐的工艺相比,本实用新型从根本上完善并解决了现行的煤气湿式氧化法(HPF法和PDS法)脱硫脱氰工艺的废液及硫磺的后续处理问题,变废为宝,且无脱硫废液外排,具有良好的环境效益和社会效益。
本实用新型的系统设有尾气除害单元,用氨法脱除排空尾气中的SO2和NOx,生成的物料返回化产用来生产硫酸铵,与现有技术(CN101092577A)本实用新型的系统及方法是一种能真正消减SO2,彻底解决污染的环保系统及方法。
与现有的NNF法脱硫脱氰产生的含硫废液制取硫酸的工艺相比,本实用新型所提供的系统及方法运行成本更低,在国内推广更具有意义。具体来看,煤气湿式氧化法(HPF或PDS法)脱硫脱氰工艺脱硫溶液循环泵运行费用相比NNF法运行费用低27%;其次是原料消耗成本低,只为NNF法脱硫工艺的50%,所以利用煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生的含硫废液制取硫酸更具有经济效益。
附图说明
图1为本实用新型提供的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统的示意图。
主要附图标号说明:
1-离心机、2-滤液槽、3-滤液泵、4-浆液槽、5-离心泵、6-浓缩塔、
7-循环泵、8-加热器、9-冷却装置、10-煤气升压机、11-焚烧炉、
12-余热锅炉、13-空气预热器、14-燃烧风机、15-第一动力波洗涤器、
16-第一填料冷却塔、17-第一电除雾器、18-干燥塔、19-转化器、
20-吸收塔、21-第二动力波洗涤器、22-第二填料冷却塔、23-第二电除雾器、
24-烟囱。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解,现结合以下具体实施例及说明书附图对本实用新型的技术方案进行以下详细说明,但不能理解为对本实用新型的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,该系统的示意图如图1所示,从图1中可以看出,其包括预处理单元、焚烧单元、余热回收单元、湿式净化单元、干燥单元、干式接触催化氧化单元、吸收单元及尾气除害单元;
所述预处理单元包括离心机1、滤液槽2、浆液槽4、浓缩塔6及冷却装置9;所述离心机1的入口通过管路与含硫废液储罐相连;所述离心机1的液体出口、固体出口通过管路分别与所述滤液槽2和浆液槽4相连;所述浓缩塔6通过管路与所述冷却装置9相连;
所述滤液槽2通过管路经由滤液泵3、加热器8与浓缩塔6的入口相连,所述浓缩塔6的出口通过管路经由循环泵7与所述浆液槽4的液体入口相连;
所述焚烧单元包括焚烧炉11,该焚烧炉11包括焚烧废液喷枪和燃烧器;所述浆液槽4的液体出口通过管路经由离心泵5与该焚烧炉11的焚烧废液喷枪相连;该焚烧炉11的焚烧废液喷枪通过管路与压缩空气储罐相连;燃料气储罐通过管路经由煤气升压机10与所述焚烧炉11的燃烧器的入口相连;
所述焚烧炉11为由两个焚烧段组成的焚烧炉11;
所述余热回收单元包括余热锅炉12和空气预热器13,所述焚烧炉11的气体出口通过管路与该余热锅炉12的入口相连;所述余热锅炉12的出口通过管路与所述空气预热器13的过程气入口相连,该空气预热器13的空气入口通过管路与燃烧风机14相连;
所述空气预热器13的空气出口通过管路经由三通接头分别与所述焚烧炉11的燃烧器的入口及焚烧炉11的二次风入口相连;
所述湿式净化单元包括第一动力波洗涤器15、第一填料冷却塔16及第一电除雾器17,所述空气预热器13的过程气出口通过管路与所述第一动力波洗涤器15的气体入口相连,该第一动力波洗涤器15的气体出口通过管路与所述第一填料冷却塔16的气体入口相连,所述第一填料冷却塔16的气体出口通过管路与所述第一电除雾器17的气体入口相连;
所述干燥单元包括干燥塔18,所述第一电除雾器17的气体出口通过管路与所述干燥塔18的入口相连;
所述干式接触催化氧化单元包括转化器19,该转化器19设置有气气换热器(图中未画出);所述干燥塔18的出口通过管路经由二氧化硫风机(图中未画出)与该转化器19的入口相连;
所述吸收单元包括吸收塔20,所述转化器19的出口通过管路与该吸收塔20的入口相连;
所述尾气除害单元包括第二动力波洗涤器21、第二填料冷却塔22及第二电除雾器23,所述吸收塔20的气体出口通过管路与所述第二动力波洗涤器21的入口相连,该第二动力波洗涤器21的气体出口通过管路与所述第二填料冷却塔22的气体入口相连,该第二填料冷却塔22的气体出口通过管路与第二电除雾器23的入口相连;
所述转化器19为装填有多层干式接触催化氧化催化剂的转化器19;
所述第二填料冷却塔22的液体出口通过管路与所述第二动力波洗涤器21的液体入口相连,且第二填料冷却塔22液体出口的垂直高度高于第二动力波洗涤器21液体入口的垂直高度;
该系统还包括烟囱24,所述第二电除雾器23的出口通过管路与烟囱24相连。
实施例2
本实施例提供了一种利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的方法,其是采用实施例1提供的系统实现的,该方法包括以下具体步骤:
以煤气湿式氧化法脱硫脱氰产生的含硫废液(其主要成份为硫磺以及含有硫元素的铵盐类溶液)为原料,经预处理、硫浆焚烧、余热回收、湿式净化、干燥、干式接触催化氧化、吸收、尾气除害八个工艺过程制取硫酸:
1)预处理:将焦化煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生的含硫废液首先进入硫磺离心机进行离心分离,分别得到硫磺和滤液,其中90%的滤液返回焦化煤气脱硫脱氰车间,10%的滤液经浓缩工艺进行脱水后与离心机分离出的硫磺混合,配成硫浆,以该硫浆作为制酸的原料;
2)硫浆焚烧:将步骤1)中所述硫浆送入焚烧工序的焚烧炉内,经压缩空气雾化后,在约750-1300℃的温度下进行焚烧和分解,发生反应如下:
NH4SCN+3O2=2H2O+N2+SO2+CO2
(NH4)2S2O3+2.5O2=4H2O+N2+2SO2
(NH4)2S+3O2=4H2O+N2+SO2
(NH4)2SO4+O2=4H2O+N2+SO2
(NH4)2CO3+1.5O2=4H2O+N2+CO2
S+O2=SO2
NH3+0.75O2=0.5N2+1.5H2O;
3)余热回收:从焚烧炉出来的含SO2高温过程气体进入余热锅炉,对其热量进行回收,温度降至400-650℃,回收的热量产生4.0-5.0MPa的中压蒸汽;从余热锅炉出来的过程气经空气预热器降温至260-450℃,进入湿式净化单元;
4)湿式净化过程:经余热锅炉、空气预热器回收余热后的工艺过程气依次进入湿式净化单元的第一动力波洗涤器、第一填料冷却塔、第一电除雾器,对高温过程气依次进行净化、增湿降温、冷却脱水、除雾,以脱除过程气中含有的矿尘、水、硫酸雾及砷、硒、氟、氯等对转化工序催化剂有害的杂质;
5)干燥过程:步骤4)除去粉尘及雾滴后的工艺过程气体进入干燥单元的干燥塔进一步脱除过程气中夹带的水分及酸雾;
6)干式接触催化氧化过程:步骤5)脱水后的工艺过程气进入干式接触催化氧化单元的带有气气换热器的转化器,在350-650℃的条件下,将工艺过程气中的SO2在钒催化剂或铯催化剂的作用下被催化氧化为SO3,其反应式如下所示:
SO2+1/2O2=SO3
7)吸收过程:转化单元产生的约150-200℃的含有SO3的过程气进入吸收单元的吸收塔,用98%的浓H2SO4对SO3气体进行吸收,浓硫酸中的H2O与SO3反应生成H2SO4。SO3吸收反应如下:
SO3(g)+H2O(l)→H2SO4(l)+134.2kJ/mol;
8)尾气除害过程;从吸收塔出来的制酸尾气经第二动力波洗涤器、第二填料冷却塔及第二电除雾器三级串联除害,可有效脱除制酸尾气中残留的SO2、逃逸NH3及H2SO4雾,洁净尾气经烟囱排入大气。
根据本实用新型所提供的利用焦化煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生的含硫废液制取硫酸的方法,具体地,所述的预处理过程为:首先使焦化煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生的含硫废液进入硫磺离心机进行离心分离,分别得到硫磺和滤液,其中90%的滤液返回焦化煤气脱硫脱氰车间,10%的滤液经浓缩工艺进行脱水后与离心机分离出的硫磺混合配成硫浆,该硫浆作为制酸的原料。本实用新型采用硫磺离心分离及废液浓缩工艺对制酸原料硫浆成分进行调整,保证了原料焚烧及节能效果。
根据本实用新型所提供的利用焦化煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生的含硫废液制取硫酸的方法,具体地,所述的焚烧过程为:以预处理调整后的硫浆为原料,将该原料通入焚烧废液喷枪中,经压缩空气雾化后送入焚烧炉,炉内通入燃料气及助燃空气,含硫废液在约750-1300℃的温度下采用两段控制焚烧技术,一段为缺氧燃烧,二段为补氧燃烧,可最大限度减少工艺气中NOx的生成。本实用新型采用液相浆液进料焚烧,与现有技术中的硫磺和副盐固相进料工艺相比,其具有原料预处理流程短,进料稳定,生产操作环境环保、安全等优点。
根据本实用新型所提供的利用焦化煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生的含硫废液制取硫酸的方法,具体地,所述的余热回收为:从焚烧炉出来的约750-1300℃含SO2高温过程气体进入自然式循环余热锅炉,对其热量进行回收,产生蒸汽,经余热锅炉换热后的过程气出口温度降至400-650℃,再分别进入热气预热器和冷空气预热器,经换热后的过程气温度降至260-350℃,再进行湿式净化工序,余热锅炉产生的压力为4.0-5.0MPa的中压饱和蒸汽,经过热器过热后生成265-300℃的过热蒸汽,经减压后并入蒸汽管网。
根据本实用新型所提供的利用焦化煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生的含硫废液制取硫酸的方法,具体地,所述的湿式净化过程为:经余热锅炉、空气预热器回收余热后的260-350℃的含SO2工艺过程气进入湿式净化单元的第一动力波洗涤器、第一填料冷却塔、第一电除雾器,对高温过程气依次进行净化、增湿降温、冷却脱水、除雾,以脱除过程气中的矿尘、水、硫酸雾及砷、硒、氟、氯等杂质;本实用新型采用湿法净化工艺脱除SO2工艺气中的有害杂质,净化效率更高,有利于保证转化工序催化剂的催化活性,延长催化剂使用寿命,解决了干式净化工艺过程砷、硒、氟、氯等不容易脱除,容易造成转化催化剂中毒的问题。
根据本实用新型所提供的利用焦化煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生的含硫废液制取硫酸的方法,具体地,所述的干式接触催化氧化过程为:经干燥单元脱水后的工艺过程气进入干式接触催化氧化单元的带有气气换热器的转化器,在350-650℃的条件下,将过程气中的SO2在含钒或含铯等催化剂的作用下催化氧化为SO3,其反应式如下所示:
SO2+0.5O2=SO3
本实用新型采用的转化器为结构先进、段间隔板不漏气、气体分布均匀的全不锈钢转化器,转化器内装填有多层具有较高活性的干式接触转化催化剂,使SO2转化率能够达到98%以上,上一段床层出来的温度较高的过程气经换热器换热后,进入下一段床层,转化器顶层出来的过程气经换热器冷却至150-200℃,进入吸收单元制取硫酸。本实用新型解决了湿式接触转化工艺容易出现露点腐蚀、设备要求条件苛刻等问题,其操作安全性更高,转化催化剂和设备使用寿命更长。
根据本实用新型所提供的利用焦化煤气湿式氧化法脱硫脱氰工艺产生的含硫废液制取硫酸的方法,具体地,所述的尾气除害过程为:首先从吸收单元出来的制酸尾气经第二动力波洗涤器,用氨水吸收尾气中残余的SO2,生成亚硫酸铵,亚硫酸铵在氧化槽内经空气氧化生成硫酸铵,该硫酸铵可以被送到化产车间硫铵工段用于生产硫铵;然后第二动力波洗涤器产生的含氨尾气进入第二填料冷却塔,用湿式净化单元产生的稀硫酸除去尾气中残余的挥发氨,生成硫酸铵,通过位差进入第二动力波洗涤器;最后从第二填料冷却塔出来的尾气经第二电除雾器脱除H2SO4雾后,得到的洁净尾气经烟囱排入大气。而现有技术(CN101092577A)中并未设置尾气除害单元,导致尾气中含有少量的SO2和NOx不易脱除,不能达到很好的环保效果。

Claims (7)

1.一种利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,其特征在于,该系统包括预处理单元、焚烧单元、余热回收单元、湿式净化单元、干燥单元、干式接触催化氧化单元、吸收单元及尾气除害单元;
所述预处理单元包括离心机(1)、滤液槽(2)、浆液槽(4)、浓缩塔(6)及冷却装置(9);所述离心机(1)的入口通过管路与含硫废液储罐相连;所述离心机(1)的液体出口、固体出口通过管路分别与所述滤液槽(2)和浆液槽(4)相连;
所述滤液槽(2)通过管路经由滤液泵(3)、加热器(8)与浓缩塔(6)的入口相连,所述浓缩塔(6)的出口通过管路经由循环泵(7)与所述浆液槽(4)的液体入口相连;所述浓缩塔(6)通过管路与所述冷却装置(9)相连;
所述焚烧单元包括焚烧炉(11),该焚烧炉(11)包括焚烧废液喷枪和燃烧器;所述浆液槽(4)的液体出口通过管路经由离心泵(5)与该焚烧炉(11)的焚烧废液喷枪相连;该焚烧炉(11)的焚烧废液喷枪通过管路与压缩空气储罐相连;燃料气储罐通过管路经由煤气升压机(10)与所述焚烧炉(11)的燃烧器的入口相连;
所述余热回收单元包括余热锅炉(12)和空气预热器(13),所述焚烧炉(11)的气体出口通过管路与该余热锅炉(12)的入口相连;所述余热锅炉(12)的出口通过管路与所述空气预热器(13)的过程气入口相连,该空气预热器(13)的空气入口通过管路与燃烧风机(14)相连;
所述湿式净化单元包括第一动力波洗涤器(15)、第一填料冷却塔(16)及第一电除雾器(17),所述空气预热器(13)的过程气出口通过管路与所述第一动力波洗涤器(15)的气体入口相连,该第一动力波洗涤器(15)的气体出口通过管路与所述第一填料冷却塔(16)的气体入口相连,所述第一填料冷却塔(16)的气体出口通过管路与所述第一电除雾器(17)的气体入口相连;
所述干燥单元包括干燥塔(18),所述第一电除雾器(17)的气体出口通过管路与所述干燥塔(18)的入口相连;
所述干式接触催化氧化单元包括转化器(19),该转化器(19)设置有气气换热器;所述干燥塔(18)的出口通过管路经由二氧化硫风机与该转化器(19)的入口相连;
所述吸收单元包括吸收塔(20),所述转化器(19)的出口通过管路与该吸收塔(20)的入口相连;
所述尾气除害单元包括第二动力波洗涤器(21)、第二填料冷却塔(22)及第二电除雾器(23),所述吸收塔(20)的气体出口通过管路与所述第二动力波洗涤器(21)的入口相连,该第二动力波洗涤器(21)的气体出口通过管路与所述第二填料冷却塔(22)的气体入口相连,该第二填料冷却塔(22)的气体出口通过管路与第二电除雾器(23)的入口相连。
2.根据权利要求1所述的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,其特征在于,所述焚烧炉(11)为由两个焚烧段组成的焚烧炉(11)。
3.根据权利要求1或2所述的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,其特征在于,所述空气预热器(13)的空气出口通过管路经由三通接头分别与所述焚烧炉(11)的燃烧器的入口及焚烧炉(11)的二次风入口相连。
4.根据权利要求1所述的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,其特征在于,所述空气预热器(13)包括热气预热器和冷空气预热器。
5.根据权利要求1所述的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,其特征在于,所述转化器(19)为装填有多层干式接触催化氧化催化剂的转化器(19)。
6.根据权利要求1所述的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,其特征在于,所述第二填料冷却塔(22)的液体出口通过管路与所述第二动力波洗涤器(21)的液体入口相连,且第二填料冷却塔(22)液体出口的垂直高度高于第二动力波洗涤器(21)液体入口的垂直高度。
7.根据权利要求1所述的利用煤气湿式氧化法产生的含硫废液制取硫酸的系统,其特征在于,该系统还包括烟囱(24),所述第二电除雾器(23)的出口通过管路与烟囱(24)相连。
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