專利名稱：一種含硫廢氣脫硫并回收單質硫的工藝及其設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種含硫廢氣脫硫工藝，具體涉及一種含硫廢氣脫硫回收單質硫的工藝及其設備。
背景技術：
礦物、天然氣、氣化產品、液化石油氣(LPG)、沼氣或其它氣體等物質的燃燒會排放出二氧化硫等硫化物。一方面，二氧化硫是形成酸雨的主要原因，酸雨會導致土壤和水系遭到破壞，危害森林和農作物，嚴重影響了人類所生存的環境；另一方面，這些含硫化合物不能被利用，導致了自然資源的流失。因此控制排放氣體中的硫化物的排放量并達到回收硫的目的成了人們關注的焦點。迄今為止國內外廢氣脫硫及回收硫的工藝種類很多，能實現工業化應用的就有數十種，其大致可以歸類為吸收法、吸附法、催化法三種。工業上最常用的去除硫化氫氣體的過程是克勞斯工藝。克勞斯裝置通常由一個燃燒段和隨后的二個或三個催化轉化段組成，在此過程中，首先將含硫氣體利用物理或化學溶劑提取富集，之后進入燃燒段，燃燒段由帶有燃燒室的燃燒爐和廢熱鍋爐組成，在燃燒段，克勞斯原料氣中1/3 的硫化氫燃燒生成二氧化硫，在催化段，剩余的硫化氫與二氧化硫反應兩種氣體在高溫條件下生成單質硫和尾氣，單質硫冷凝回收，排出的尾氣中硫化氫或其他硫化物的的含量不能達到排放標準，有待進一步處理。目前采用的廢氣脫硫工藝普遍存在以下缺陷1.工藝條件要求苛刻，脫硫成本高；2.存在不同程度的二次污染；3.經濟效益不明顯；4.副產品不能回收利用，浪費了自然資源。
發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種含硫廢氣脫硫回收單質硫的工藝，工藝條件溫和，便于廣泛的工業化生產，進一步降低成本，減少對環境的二次污染。本發明的另一目的在于提供一種含硫廢氣中回收單質硫所用的設備，易操作易控制，能夠提高單質硫的回收率并降低生產成本。為解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下 一種含硫廢氣脫硫回收單質硫的工藝，其包括以下步驟
(1)配制吸收液將亞硫酸鹽溶解后裝入到原料罐中，再將酸液裝入到另一個原料罐中，打開計量泵，分別將亞硫酸鹽溶液和酸液通入到反應釜中；
(2)硫的吸收將含有硫化物的廢氣通入到反應釜中，廢氣直接接觸吸收劑，反應過程中分別不斷往反應釜中通入亞硫酸鹽溶液和酸液，并通過計量泵控制亞硫酸鹽溶液和酸液的摩爾比，廢氣中的硫化物與吸收液反應生成單質硫顆粒及副產物；
(3)回收單質硫待單質硫顆粒逐漸長大后，將反應后的物料從反應釜底部的出料口流出，進行固液分離，分離得到單質硫，分離后的液相再次添加到反應釜中繼續反應。為了進一步除去排出氣體中的硫化物，凈化排出的氣體以達到或低于排放氣體中硫化物含量的控制標準，優選的方案中，本發明所述的含硫廢氣脫硫回收單質硫的工藝其還包括(4)深度脫硫步驟上述反應后的氣體繼續通入到下一個反應釜中，重復上述(1)到 (3)的步驟，進行深度脫硫，至排放出來的氣體中硫化物的含量達到或低于排放標準。本發明所述的亞硫酸鹽最好采用水溶性鹽類，主要為IA或IIA族元素的亞硫酸鹽，選自鈉、鈣、鎂的亞硫酸鹽中的一種或兩種以上混合；優選的為亞硫酸鹽、焦亞硫酸鈉、 硫代硫酸鈉、亞硫酸鈣、亞硫酸鎂中的一種或兩種以上混合，最為優選的是亞硫酸鈣或者亞硫酸鎂，因其是煙氣脫硫后的副產物，再次利用可以降低成本。本發明所述的酸可以是無機或有機酸，但為了便于使用，優選的酸為鹽酸、硫酸或磷酸中的一種或兩種以上混合。本發明所述吸收劑溶液的PH值控制在小于7的范圍內，其中亞硫酸鹽和酸的摩爾比控制在0.01-20:1。本發明所述硫的吸收步驟中，反應釜中的溫度控制在25-200°C，罐內的壓強控制在 IOOkPa-IO MPa。一種含硫廢氣脫硫回收單質硫的設備，其包括一個一級反應釜，至少兩個原料罐， 一個廢氣進入通道；所述一級反應釜中裝有攪拌裝置，其底部設有出料口，頂部設有一級出氣管道；所述每個原料罐通過送料管道與一級反應釜連接，一級送料管上從原料罐往一級反應釜方向依次設有過濾器、計量泵和球閥；所述廢氣進入通道一端伸入到一級反應釜中， 其上由端口處至一級反應釜方向依次設有過濾器、減壓閥、氣體計量器以及單向閥。優選的，本發明所述的一級出氣管道上設有放空閥。另一個優選的方案中，含硫廢氣脫硫回收單質硫的設備還包括一個二級反應釜， 其內裝有攪拌裝置，其底部設有出料口，頂部設有二級出氣管道，一級反應釜上的一級出氣管道伸入到二級反應釜內；該裝置中每個原料罐所連接的送料管道經過球閥之后匯集成一條總管道，總管道的端口連接三通球閥一端，三通球閥的另外兩端分別連接一級送料管和二級送料管。優選的，所述二級出氣管道上設有放空閥或減壓閥。相比現有技術，本發明的優勢在于本發明所述的含硫廢氣脫硫回收單質硫的工藝不需要用到二氧化硫氣體，可以在相對溫和的條件下進行；當使用亞硫酸鈣，和磷酸作為吸收液時，副產物磷酸二氫鈣還可作為肥料，本發明中的吸收液比較容易獲得，如亞硫酸鈣和亞硫酸鎂本身就是煙氣脫硫工藝的副產品，加以利用可以進一步降低工藝成本，本發明適應于任何含有硫化物的氣體的處理，硫的脫除率率最高可以達到99. 95%。本發明通過將廢氣經過深度脫硫后才排放到空氣中，排放的氣體中的硫化物含量幾乎為零，完全符合排放標準，副產物可以進一步加以利用，不會對環境造成二次污染。本發明的設備簡單易操作，適合大規模的工業化生產。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。
圖1為本發明含硫廢氣脫硫回收單質硫的設備實施例結構示意圖； 圖2為本發明含硫廢氣脫硫回收單質硫的設備優選的實施例結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明所述的含硫廢氣脫硫回收單質硫的設備，其包括一個一級反應釜5，至少兩個原料罐8，一個廢氣進入通道；所述一級反應釜5中裝有攪拌裝置6，其底部設有出料口，頂部設有一級出氣管道12 ；所述每個原料罐8通過一級送料管7與一級反應釜5連接，一級送料管7上從原料罐8往一級反應釜5方向依次設有過濾器9、計量泵10 和球閥11 ；所述廢氣進入通道一端伸入到一級反應釜中，其上由端口處至一級反應釜方向依次設有過濾器1、減壓閥2、氣體計量器3以及單向閥4。如圖2所示，另一個優選的實施例中，本發明所述的含硫廢氣脫硫回收單質硫的設備還包括一個二級反應釜15，其內裝有攪拌裝置，其底部設有出料口，頂部設有二級出氣管道16，一級反應釜5上的一級出氣管道11伸入到二級反應釜15底部；該裝置中每個原料罐8所連接的送料管道經過球閥之后匯集成一條總管道，總管道的端口連接三通球閥13 一端，三通球閥的另外兩端分別連接一級送料管7和二級送料管18。一種含硫廢氣脫硫回收單質硫的工藝，其包括以下步驟
(1)配制吸收液將亞硫酸鹽溶解后裝入到原料罐中，再將酸液裝入到另一個原料罐中，打開計量泵，分別將亞硫酸鹽溶液和酸液通入到反應釜中；
(2)硫的吸收將含有硫化物的廢氣通入到反應釜中，廢氣直接接觸吸收劑，反應過程中分別不斷往反應釜中通入亞硫酸鹽溶液和酸液，并通過計量泵控制亞硫酸鹽溶液和酸液的摩爾比，廢氣中的硫化物與吸收液反應生成單質硫顆粒及副產物；
(3)回收單質硫待單質硫顆粒逐漸長大后，將反應后的物料從反應釜底部的出料口流出，進行固液分離，分離得到單質硫，分離后的液相再次添加到反應釜中繼續反應。(4)深度脫硫上述反應后的氣體繼續通入到下一個反應釜中，重復上述(1)到 (3)的步驟，進行深度脫硫，至排放出來的氣體中硫化物的含量達到或低于排放標準。以下是本發明所述的含硫廢氣脫硫回收單質硫的工藝的優選實施例。實施例1
將亞硫酸鈉溶于水中并測定其PH為9. 0，之后裝入到其中的一個原料罐中，再將另一個原料罐中加85%磷酸，打開相對應的球閥，將兩種溶液通過計量泵按照硫化物和磷酸的摩爾比為是0. 5 1的比例分別送入到反應釜中得到吸收劑，然后通過廢氣進入通道將含有 10% (體積比)硫化氫混合氣體通入到反應釜中直接與吸收劑接觸，在25°C和常壓下，保持流速6ml/min，15分鐘后，用醋酸鉛試紙在一級出氣管道出檢測氣體。結果顯示試紙沒有變黑，表明硫化氫全部被吸收，水溶液中有黃色硫磺顆粒產生，將反應后的氣體繼續送入到二級反應釜中進行深度脫硫，最終含硫氣體中硫的脫除率可達到99. 95%以上。本發明所產生的單質硫按照本發明的工藝回收利用。實施例2
將亞硫酸鈉溶于水中，測定其PH為9.0，裝入到其中的一個原料罐中，之后在另一個原料罐中加入50%的硫酸，打開相對應的球閥，將兩種溶液通過計量泵按照硫化物和磷酸的摩爾比為是1. 5 1的比例分別送入到反應釜中得到吸收劑，測定吸收劑的PH值為2. 0，然后在反應釜中通過廢氣進入通道將含有10% (體積比)硫化氫混合氣體通入到反應釜底部直接接觸吸收劑，在25°C和常壓下，保持流速6ml/min，15分鐘后，用醋酸鉛試紙在一級出氣管道出檢測氣體。結果顯示試紙沒有變黑，表明硫化氫全部被吸收，水溶液中有黃色硫磺顆粒產生，將反應后的氣體繼續通入到二級反應釜中進行深度脫硫，最終含硫氣體中硫的脫除率可達到99. 95%以上。本發明所產生的單質硫按照本發明的工藝回收利用。實施例3
將的亞硫酸鈣溶于水中，裝入到其中的一個原料罐中，之后在另一個原料罐中加入2 升50%的硫酸，打開相對應的球閥，將兩種溶液通過計量泵按照硫化物和磷酸的摩爾比為是1. 5:1的比例分別送入到反應釜中得到吸收劑，然后在反應釜中通過廢氣進入通道將含有10% (體積比)硫化氫混合氣體通入反應釜底部直接接觸吸收劑，在25°C和常壓下，保持流速6ml/min，15分鐘后，用醋酸鉛試紙在一級出氣管道出檢測氣體。結果顯示試紙沒有變黑，表明硫化氫全部被吸收，水溶液中有黃色硫磺顆粒產生，最終含硫氣體中硫的脫除率可達到99. 95%以上。本發明所產生的單質硫按照本發明的工藝回收利用。上述實施方式僅為本發明的優選實施方式，不能以此來限定本發明保護的范圍， 本領域的技術人員在本發明的基礎上所做的任何非實質性的變化及替換均屬于本發明所要求保護的范圍。
權利要求
1.一種含硫廢氣脫硫并回收單質硫的工藝，其特征在于其包括以下步驟(1)配制吸收液將亞硫酸鹽溶解后裝入到原料罐中，再將酸液裝入到另一個原料罐中，打開計量泵，分別將亞硫酸鹽溶液和酸液通入到反應釜中；(2)硫的吸收將含有硫化物的廢氣通入到反應釜中，廢氣直接接觸吸收劑，反應過程中分別不斷往反應釜中通入亞硫酸鹽溶液和酸液，并通過計量泵控制亞硫酸鹽溶液和酸液的摩爾比，廢氣中的硫化物與吸收液反應生成單質硫顆粒及副產物；(3)回收單質硫待單質硫顆粒逐漸長大后，將反應物料從反應釜底部的出料口流出， 進行固液分離，分離得到單質硫，分離后的液相再次添加到反應釜中繼續反應。
2.根據權利要求1所述的含硫廢氣脫硫并回收單質硫的工藝，其特征在于其還包括 (4)深度脫硫步驟上述反應后的氣體繼續通入到下一個反應釜中，重復上述(1)到(3)的步驟，進行深度脫硫，至排放出來的氣體中硫化物的含量達到或低于排放標準。
3.根據權利要求1或2所述的含硫廢氣脫硫并回收單質硫的工藝，其特征在于所述亞硫酸鹽為水溶性鹽類，選自鈉、鈣、鎂的亞硫酸鹽中的一種或兩種以上混合。
4.根據權利要求3所述的含硫廢氣脫硫并回收單質硫的工藝，其特征在于所述酸選自鹽酸、硫酸或磷酸中的一種或兩種以上混合。
5.根據權利要求4所述的含硫廢氣脫硫并回收單質硫的工藝，其特征在于所述吸收劑溶液的PH值控制在小于7的范圍內，其中亞硫酸鹽和酸的摩爾比控制在0. 01-20 1。
6.根據權利要求5所述的含硫廢氣脫硫并回收單質硫的工藝，其特征在于所述硫的吸收步驟中，反應釜中的溫度控制在25-200°C，罐內的壓強控制在lOOkPa-lOMPa。
7.一種含硫廢氣脫硫并回收單質硫的設備，其特征在于其包括一個一級反應釜，至少兩個原料罐，一個廢氣進入通道；所述一級反應釜中裝有攪拌裝置，其底部設有出料口， 頂部設有一級出氣管道；所述每個原料罐通過送料管道與一級反應釜連接，一級送料管上從原料罐往一級反應釜方向依次設有過濾器、計量泵和球閥；所述廢氣進入通道一端伸入到一級反應釜中，其上由端口處至一級反應釜方向依次設有過濾器、減壓閥、氣體計量器以及單向閥。
8.根據權利要求7所述的含硫廢氣脫硫并回收單質硫的設備，其特征在于所述一級出氣管道上設有放空閥。
9.根據權利要求7所述的含硫廢氣脫硫并回收單質硫的設備，其特征在于其還包括一個二級反應釜，其內裝有攪拌裝置，其底部設有出料口，頂部設有二級出氣管道，一級反應釜上的一級出氣管道伸入到二級反應釜內；該裝置中每個原料罐所連接的送料管道經過球閥之后匯集成一條總管道，總管道的端口連接三通球閥一端，三通球閥的另外兩端分別連接一級送料管和二級送料管。
10.根據權利要求9所述的含硫廢氣脫硫并回收單質硫的設備，其特征在于所述二級出氣管道上設有放空閥或減壓閥。
全文摘要
本發明涉及一種含硫廢氣脫硫工藝，具體涉及一種含硫廢氣脫硫并回收單質硫的工藝及其設備。本發明的含硫廢氣脫硫并回收單質硫的工藝，其包括配制吸收液、硫的吸收、回收單質硫等步驟，該工藝硫的脫除率可高達99.95%。本發明的含硫廢氣脫硫回收單質硫的設備包括其包括一個一級反應釜，至少兩個原料罐，一個廢氣進入通道，該設備簡單易操作，適合大規模的工業化生產。
文檔編號C01B17/05GK102527202SQ20121000508
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者史華紅, 肖天存, 陳浩逸, 黃瑜 申請人:肖天存