CN212687568U - 一种对脱硫废液进行利用的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种对脱硫废液进行利用的装置，该装置包括预处理调节工段、烘干固化及尾气工段、焚硫工段、冷却工段、洗涤工段、转化吸收工段、尾气处理工段。对焦化HPF湿法脱硫过程产生的脱硫液和硫泡沫进行综合治理，使其变废为宝，并且做到内部循环，杜绝二次污染。节约生产成本，并且做到自动化控制及降低能耗。本装置中使用的两转两吸工序制备硫酸，使用钒类催化剂，转化器使用耐火纤维粘接剂与陶瓷纤维板、耐火纤维增强涂料，提高二氧化硫催转化率，转化率≥99.75％。

Description

一种对脱硫废液进行利用的装置

技术领域

本实用新型属于脱硫废液的综合利用技术领域，具体地说，涉及一种对脱硫废液进行利用的装置。

背景技术

现有焦化煤气采用以氨为碱源的HPF湿式液相催化法脱硫，在脱硫过程中会产生大量的硫泡沫和脱硫液。国内硫泡沫大部分以压滤法回收湿硫磺，或以熔硫釜回收固体硫磺，由于回收的硫磺中杂质含量较多，综合利用十分困难，硫磺销路受到极大的制约。脱硫过程产生含有大量的有害物质，主要成份为硫氰酸盐、硫代硫酸盐、硫酸盐等，其中硫氰酸盐具有较强的毒性，脱硫液如果不经无害化处理而直接排放，将严重污染水体及周围环境，造成环境污染。由于脱硫液成份极其复杂，资源回收或无害化处理都相当艰难，成为困扰公司焦化生产的一大难题，如果不对脱硫液及废硫磺进行处理，将直接影响脱硫装置的正常运行，影响公司整体环保目标的实现。建设脱硫液处理设施、对废硫磺和脱硫液综合利用实现资源化已经成为公司发展必需解决的问题，因此提出投资建设焦化脱硫液和硫泡沫处理及硫资源综合利用生产硫酸装置。

本装置是对焦化HPF湿法脱硫过程产生的脱硫液和硫泡沫进行综合治理，确保焦炉煤气脱硫系统连续稳定运行。通过采用先进的工艺流程、技术装备和控制手段，实现治污与资源综合利用的双重目标。

焦炉煤气脱硫过程中产生的大量含盐废液，其主要成份为硫氰酸盐、硫代硫酸盐、硫酸盐等，其中硫氰盐具有较强的毒性，该脱硫液如果不经无害化处理而直接排放，将会对环境造成严重污染。

煤气湿法脱硫过程中产生大量的硫泡沫，目前由于回收的硫磺中含有大量的杂质而难以综合利用，只能以极其低廉的价格进行处理，而且销路不畅。因此采用先进的工艺技术，有效地利用脱硫液和硫泡沫制硫酸，使之资源化，对国民经济的发展和环境保护都具有十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种对脱硫废液进行利用的装置，对焦化HPF湿法脱硫过程产生的脱硫液和硫泡沫进行综合治理，使其变废为宝，并且做到内部循环，杜绝二次污染。节约生产成本，并且做到自动化控制及降低能耗。

其技术方案如下：

一种对脱硫废液进行利用的装置，包括预处理调节工段、烘干固化及尾气工段、焚硫工段、冷却工段、洗涤工段、转化吸收工段、尾气处理工段。

预处理调节工段、烘干固化及尾气工段中的所有脱硫废液通过钢骨架PE管道连接储槽至离心机10、过滤器13。蒸发器8、蒸发器罐9与第一烘干机1、第二烘干机2所产生的的废气通过不锈钢管道连接至尾气塔6。第二烘干机2所产生的硫磺固体混合物通过输送机15与焚硫工段储料斗16连接。

焚硫工段的焚烧炉19与冷却工段锅炉20采用一体式浇筑特制高温管道连接，冷却工段锅炉20与洗涤工段动力波21通过文丘里4管道连接。冷却工段内部动力波21与洗涤塔22、脱气塔23、电除雾24通过玻璃钢管道连接。冷却工段电除雾24与转化吸收工段干燥塔25通过不锈钢管道连接，干燥塔25与转化工段通过不锈钢管道连接，转化工段转化后气体通过不锈钢管道与第一吸收塔26连接。第一吸收塔26通过不锈钢管道与转化工段连接。转化工段通过不锈钢管道与第二吸收塔27连接。转化吸收工段内所有输送硫酸及接触硫酸管道均采用316L加阳极保护方式。

转化吸收工段所产生尾气通过玻璃钢管道与尾气工段活性炭吸附塔连接。

本装置主要分为两大大区域。第一大区域为预处理调节工段与烘干固化及尾气工段，预处理调节工段与烘干固化工段均在同一框架厂房内，采用左右分布形式，实现功能分区。共用同一地下调节池。第二大区域为焚硫工段、冷却工段、洗涤工段、转化吸收工段、尾气处理工段。该区域在同一装置区内设置不同功能建筑，例如焚硫工段框架，冷却工段框架，转化吸收框架，尾气处理框架。各工段通过不同材质管道连接，实现功能分区。

进一步，所述转化吸收工段采用两转两吸，采用的设备包括有二氧化硫风机33干燥塔25、第一吸收塔26、第二吸收塔27、干燥循环槽29、一吸循环槽30、二吸循环槽31、干燥酸冷却器、吸收酸冷却器、成品酸冷却器、酸循环泵。设有5个转化器床层的转化器34以及与每个催化剂床层对应的第一换热器35、第二换热器36、第三换热器37、第四换热器38、第五换热器39。

本实用新型的有益效果：

1、本装置以焦化厂废液为原料，帮助脱硫系统解决循环液饱和问题，又变废为宝产生硫酸，降低了生产成本；

2、本装置利用后续工序中放热产生的大量热量通过余热锅炉转化为饱和蒸汽，可供前段工序中蒸发器及烘干机使用，使得整个装置实现自产自销，并且前后兼顾，组成一个完整的内循环系统；

3、本装置使用蒸汽的设备所产生的蒸汽冷凝水均通过冷凝水回收装置给调节池换热，这样可以节约蒸汽伴热使用，将多余蒸汽并入管网提高经济效益；

4、本装置生产的98％工业硫酸能够达到国家规范要求；

5、本装置洗涤工序可有效保障后续转化效率；

6、本装置中使用的两转两吸工序制备硫酸，使用钒类催化剂，转化器使用耐火纤维粘接剂与陶瓷纤维板、耐火纤维增强涂料，提高二氧化硫催转化率，转化率≥99.75％。

附图说明

图1为本装置烘干固化及尾气工段立面图；

图2为本装置预处理气工段立面图；

图3为本装置预处理气工段及烘干固化及尾气工段平面图；

图4为本装置焚硫、冷却、净化工段立面图；

图5为本装置转化吸收、尾气工段立面图；

图6为本装置焚硫、冷却、净化转化吸收、尾气工段平面图；

图7为本装置总图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明。

参照图1-图7，其中，图1为本装置烘干固化及尾气工段立面图，主要体现各个设备楼层关系及相对位置，以及工段主要物料走向。该区域结构为地上两层框架结构，地下设置地下调节池。所生产产品由第二烘干机(2)产出后通过输送机(15)输送至焚硫工段中。该工段与焚硫工段相连。

图2为本装置预处理气工段立面图，主要体现各个设备楼层关系及相对位置，以及工段主要物料走向。该区域结构为地上两层框架结构，二层楼顶局部钢结构装置放置过滤器(13)，并设置挡雨棚。其他设备均在框架结构内，物料通过泵送至离心机、过滤器(13)后通过重力自流进入硫浆中间槽(11)、清液槽(12)、硫浆槽(14)。硫浆槽(14)内调制好的桨液通过泵送至第一烘干机(1)。该工段与烘干固化及尾气工段相连。过滤器(13)上方设有防雨罩棚。

图3为本装置预处理气工段及烘干固化及尾气工段平面图，主要体现各个设备相对位置。以及该区域内整体布局。

图4为本装置焚硫、冷却、净化工段立面图，主要体现各个设备楼层关系及相对位置，以及工段主要物料走向。通过烘干固化及尾气工段中输送机(15)输送过来的无聊进入焚硫工段储料斗(16)中，通过给料皮带机(17)进入焚烧炉(19)中。焚烧炉(19)燃烧后的炉气通过高温烟气管道与冷却工段锅炉(20)相连接，经过锅炉降温后的气体与净化工段动力波(21)相连接，后续连接洗涤塔(22)、脱气塔(23)、电除雾(24)。电除雾(24)通过不锈钢管道与转化吸收工段干燥塔(25)相连。

图5为本装置转化吸收、尾气工段立面图，主要体现各个设备楼层关系及相对位置，以及工段物料走向。通过来自净化工段电除雾(24)的气体与干燥塔(25)相连。干燥塔(25)与转化工段通过二氧化硫风机(33)及不锈钢管道连接，转化工段转化后气体通过不锈钢管道与第一吸收塔(26)连接。第一吸收塔(26)通过不锈钢管道与转化工段连接。转化工段通过不锈钢管道与第二吸收塔(27)连接。转化吸收工段内所有输送硫酸及接触硫酸管道均采用316L加阳极保护方式。

图6为本装置焚硫、冷却、净化转化吸收、尾气工段平面图，体现各个工段主要相对位置关系。

图7为本装置总图，体现整体布局及所有工段的相对位置。

本实用新型所述对脱硫废液进行利用的装置在具体应用过程中，包括以下步骤：

a)预处理调节工序，焦化厂中通过冷凝泵房的氨水通过棕刚玉超滤机过滤后，出口焦油含量控制20mg/L，后进入焦化厂脱硫系统，此步骤为拦截大量焦油，保证后续的烘干固化工序所产出的产品品质。经过棕刚玉超滤机过滤后的氨水进入脱硫系统中脱硫，产生的脱硫废液进入地下调节池7中，通过离心机及过滤器13进行调节，达到49％-53％浓度的硫浆液后进入硫浆中间槽11中搅拌，后进入硫浆槽中。离心过滤后的清液一部分进入清液槽12，通过离心泵打入蒸发器罐9再进入蒸发器8，其他清液返回业主脱硫工段，蒸发后的清液浓度达到要求后通过泵打入硫浆中间槽11中与离心过滤后的硫浆液混合。硫浆槽内调节好的硫浆液通过螺杆泵打入烘干机，进行烘干固化工序。使得固化成粒径小于2mm的硫磺固体混合物，出烘干器后通过输送机输送，可独立打包出售或储存，也可直接通过输送机15进入后续工段。产生的尾气进入尾气处理工序。罐区采用整体负压工艺处理散发性气体。

b)得到的固体硫磺混合物通过输送设备进入焚烧炉中进行焚烧，焚烧温度为950-1150℃，通过炉底风机18进行补风，气体流速为1.5-2.2米/秒，硫磺固体混合物在焚烧炉中的停留时间为15-22秒，焚烧后的气体中二氧化硫浓度为10-13％。具体浓度可通过炉底风机18变频实现调节。炉底风机房40为放置设备的框架结构。

c)将步骤b中含有二氧化硫的高温气体进行冷却、洗涤、转化吸收、尾气处理工序制得硫酸。整套工艺采用DCS系统自动化控制。

进一步，所述步骤a)中，离心机及过滤器过滤后浓度约为49-53％，所有储罐根据总量的12小时作为储存大小依据，通过离心过滤后的清液中的悬浮硫含量：≤200mg/L。调节工序中蒸发器和烘干机中使用蒸汽均来自后续锅炉中的饱和蒸汽，蒸汽通过疏水阀后进入冷凝水回收装置，给所有调节池及调节罐做伴热，最终并入循环水站，相比其他工程使用蒸汽伴热，此方法有效节约能源，结合前后工段做到合理化内循环，所有调节池调节罐均设置通风管道连接离心风机3，将所有罐体设置为-300Pa负压。气体送入尾气处理工序。

进一步，尾气处理工序包括以下步骤：

1、烘干机进风口处设置预热器，保证进风温度≥75℃，所产生尾气通过不锈钢风管进入文丘里4，通过逆喷接触，将微弱的粉尘捕捉下来。文丘里4中的循环水来自后续冷凝器5中的冷凝水。循环液返回业主硫铵工段。

2、尾气通过文丘里4洗涤后，进入冷凝器5中冷凝，冷凝下来的蒸发冷凝水作为文丘里4管内循环液补液，冷凝后的尾气通过离心风机3从底部进入尾气塔6离心风机进口压力为-400Pa，尾气塔6中使用15％的稀酸从塔顶喷入，使其与尾气充分反应吸收。尾气塔6中的稀酸来自硫酸尾气处理工段活性炭吸附塔。通过塔内设置的PH监测表来补充稀酸及将多余循环液打入硫铵工段。

3、如果仅将脱硫废液作为商品售卖，没有后续工段稀硫酸，则尾气工段洗涤液改为来自业主硫酸铵母液，进入调节罐后打入尾气塔6，硫酸铵母液经洗涤塔循环泵打出，形成闭合循环。

4、此处理方法将前后结合，避免产生二次污染。

进一步，所述步骤c)中，含有二氧化硫的高温气体出口温度为1000℃±150℃通过锅炉进口进入，经过降温冷却出口温度保持在320±20℃，锅炉产生低压饱和蒸汽。饱和蒸汽压力2.5MPa。产生的蒸汽通过减压阀可供前序工段烘干机使用，多余蒸汽可与业主管网并管，实现能源自产自销，最大化利用。

进一步，所述步骤c)中，所述气体洗涤工序，包括以下设备及工序。

1)通过锅炉降温后的气体进入动力波，在文丘里4管内喷入15-30％的稀硫酸，稀硫酸在文丘里4管中与气体接触，使得气体湿度增加、冷却降温并且有效除尘；

2)气体经过文丘里4管洗涤后，通过脱气塔补气后进入洗涤塔，与塔顶喷淋15-40％的稀硫酸逆向接触洗涤，除去气体中的杂质。气体净化后的粉尘含量低于0.4mg/m³，粉尘的含量如果过高，会影响后续转化工序中的催化效果，导致二氧化硫的转化效率不佳。气体经过洗涤后进入电除雾24除去酸雾，出口酸雾量≤0.005g/Nm³。

进一步，所述步骤c)中，所述转化吸收工段采用两转两吸，采用的设备包括有二氧化硫风机33干燥塔25、第一吸收塔26、第二吸收塔27、干燥循环槽29、一吸循环槽30、二吸循环槽31、干燥酸冷却器、吸收酸冷却器、成品酸冷却器、酸循环泵。设有5个转化器床层的转化器34以及与每个催化剂床层对应的第一换热器35、第二换热器36、第三换热器37、第四换热器38、第五换热器39。

再进一步，两转两吸工序如下：

1)、干吸工序采用三塔三槽流程，酸循环吸收系统采用两种酸循环，干燥塔采用94wt％H₂SO₄循环，吸收塔采用98wt％H₂SO₄循环。由两台吸收塔酸冷却器和一台干燥塔酸冷却器组成循环酸冷却系统。酸冷却循环系统基本设置为：槽、泵、酸冷却器、塔、槽；

2)、来自净化工段的炉气，补充适量的空气后，控制进入转化工段的炉气中SO₂含量为8.5Vol％，由底部进气口进入干燥塔，经自塔顶喷淋的94wt％浓硫酸吸收炉气中水份，使出塔空气中水份≤0.1g/Nm³，吸收水分后的干燥酸自塔底流入干燥塔酸循环槽，用来自第一吸收塔酸循环泵串酸混合至94wt％浓度，由干燥塔酸循环泵送至干燥塔酸冷却器进行冷却，冷却后的浓酸进入干燥塔进行循环喷淋，干燥塔出口通过氧化硫风机33将气体输送至第三换热器；

3)、来自转化器第三段的气体，经第三换热器降温后进入第一吸收塔，经自塔顶喷淋的98wt％浓硫酸吸收炉气中的SO₃，吸收后的酸自塔底流入一吸循环槽30，由一吸酸循环泵送至酸冷却器进行冷却，冷却后的浓酸进入第一吸收塔进行循环喷淋；

4)、来自转化器第五段的气体，经第五换热器降温后进入第二吸收塔，经自塔顶喷淋的98wt％浓硫酸吸收炉气中的SO₃，吸收后的酸自塔底流入二吸酸循环槽，由二吸循环泵送至酸冷却器进行冷却，冷却后的浓酸进入第二吸收塔进行循环喷淋；

5)、吸收酸循环槽设置自动加水器加入工艺水，调节和控制吸收酸的浓度。当生产93wt％酸时，吸收循环槽多余的循环酸串入干燥塔中，从干燥酸冷却器后引出作为产品；当生产98wt％酸时，吸收循环槽多余的酸作为产品，从吸收酸冷却器出口排出，经过电磁流量计计量后，送到浓硫酸中间罐贮存，最终输送至现有焦化装置浓硫酸储罐自用；

6)、为了装置开车时加入母酸和方便设备、管道维修，设置了地下槽32和酸泵；

7)、用经干燥塔干燥并经塔顶金属丝网除雾器除雾后的冷气体，由SO₂鼓风机升压后依次进入第三、一换热器加热后，温度达到420℃进入转化器的第一段进行转化。经反应后炉气温度升高到约585℃进入第一换热器与来自SO₂鼓风机的冷气体换热降温，冷却后的炉气进入转化器第二段催化剂床层进行催化反应，然后出转化器进入第二换热器降温后进入转化器第三段催化剂床层进一步反应；

8)、从转化器第三段出口的气体，进入第三换热器管程，温度降至约180℃后进入第一吸收塔，用98％浓硫酸循环吸收气体中的SO₃，并经过塔顶的丝网除雾器除去气体中的酸雾后，依次进入第五、四、二换热器，气体被加热后进入转化器第四段催化剂床层进行第二次转化反应。出第四段床层的气体进入第四换热器冷却到415℃后，进入转化器第五段催化剂层进行反应，五段出口气体经第五换热器管程与冷炉气进行换热冷却，温度降低到约165℃进入第二吸收塔，吸收气体中的少量SO₃，吸收后的浓硫酸通过成品酸冷却器后进入成品酸槽，成品酸通过成品酸泵打入成品酸罐区。或者按特殊情况通过汽运运输；

9)、为开车时炉气升温，设置了两台电加热炉。为调节和控制转化工段的温度，设置了必要的工艺管道副线和调节阀；

10)、最后从第二吸收塔中排出的气体进入专利尾气处理装置，处理后达标排放。

本装置采用脱硫废液制酸，脱硫废液来自焦化厂脱硫系统，脱硫废液经循环后达到饱和，本装置经过离心及过滤后，拦截大量悬浮硫，将脱硫废液过滤成清液，返回脱硫系统继续使用。使本装置成为可以与焦化厂脱硫系统共存的环保装置。

本装置主要涉及反应式如下：

S+O₂＝SO₂

NH₄SCN+3O₂--N₂+CO₂+SO₂+2H₂O

(NH4)2S₂O₃+5/2O₂--N₂+2SO₂+4H₂O

(NH4)₂SO₃+3/2O₂--N₂+SO₂+4H₂O

(NH4)₂CO₃+3/2O₂--N₂+CO₂+4H₂O

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (2)

1.一种对脱硫废液进行利用的装置，其特征在于：预处理调节工段、烘干固化及尾气工段、焚硫工段、冷却工段、洗涤工段、转化吸收工段、尾气处理工段；

预处理调节工段、烘干固化及尾气工段中的所有脱硫废液通过钢骨架PE管道连接储槽至离心机(10)、过滤器(13)；蒸发器(8)、蒸发器罐(9)与第一烘干机(1)、第二烘干机(2)所产生的废气通过不锈钢管道连接至尾气塔(6)；第二烘干机(2)所产生的硫磺固体混合物通过15-输送机与焚硫工段储料斗(16)连接；

焚硫工段的焚烧炉(19)与冷却工段锅炉(20)采用一体式浇筑特制高温管道连接，冷却工段锅炉(20)与洗涤工段的动力波(21)、文丘里(4)通过管道连接；冷却工段内部的动力波(21)与洗涤塔(22)、脱气塔(23)、电除雾(24)通过玻璃钢管道依次连接；冷却工段电除雾(24)与转化吸收工段干燥塔(25)通过不锈钢管道连接，干燥塔(25)与转化工段通过二氧化硫风机(33)及不锈钢管道连接，转化工段转化后气体通过不锈钢管道与第一吸收塔(26)连接；第一吸收塔(26)通过不锈钢管道与转化工段连接；转化工段通过不锈钢管道与第二吸收塔(27)连接；转化吸收工段内所有输送硫酸及接触硫酸管道均采用316L加阳极保护方式。

2.根据权利要求1所述的对脱硫废液进行利用的装置，其特征在于：所述转化吸收工段采用两转两吸，采用的设备包括有二氧化硫风机(33)干燥塔(25)、第一吸收塔(26)、第二吸收塔(27)、干燥循环槽(29)、一吸循环槽(30)、二吸循环槽(31)、干燥酸冷却器、吸收酸冷却器、成品酸冷却器、酸循环泵；设有5个转化器床层的转化器(34)以及与每个催化剂床层对应的第一换热器(35)、第二换热器(36)、第三换热器(37)、第四换热器(38)、第五换热器(39)。

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