[发明专利]从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的系统装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工与热电等行业设备，具体涉及从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的系统装置及方法。

背景技术

硫污染形势与原因

中国是全球最大的硫污染来源地，二氧化硫排放量连续多年超过2000万吨并持续增长，其中火电厂排放的二氧化硫占总量一半，酸雨控制区和二氧化硫控制区硫排放量占总量的60％。全国1/3的城市人口呼吸着严重污染的空气， 1/3国土被酸雨侵蚀。

全国90%的二氧化硫是由燃煤排放的，锅炉烟气含硫是硫污染最大来源。虽然电厂均有锅炉烟气脱硫装置脱除大部分二氧化硫，但烟气残余二氧化硫以“达标合法排放”形式进入大气层，随着煤炭消耗量剧增，大气污染日益严重。

“达标合法排放”的二氧化硫越来越多，是因为排放标准迟迟难以提高，根本原因是现有脱硫技术难以达到更高标准。还因为在用的烟气脱硫技术绝大部分为废弃法，硫资源无法回收，运行脱硫装置等于烧钱，偷排现象难以根治。

废弃法的绝大部分是钙法，以石膏形式“固定硫”并废弃，每年两千万吨硫未得到资源化回收，同时又进口上千万吨硫磺满足化肥、橡胶等行业需要。

国内锅炉烟气脱硫技术状况

我国大型电站燃煤锅炉烟气脱硫技术经历了30多年的发展，先后投入应用的烟气脱硫技术有几十种。九十年代起对世界上应用较广泛的脱硫工艺进行工程示范逐步推广，成为现在国内电厂脱硫的主流技术。这些脱硫工艺主要是：

1、石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺；

2、简易石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺；

3、旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺（LSD法）；

4、海水烟气脱硫工艺；

5、炉内喷钙加尾部增湿活化工艺（LIFAC法）；

6、电子束烟气脱硫工艺（EBA）；

7、循环流化催化剂床锅炉脱硫工艺（锅炉CFB）；

本发明涉及背景的碱液吸收技术

以上技术全部属于一次性抛弃法，绝大部分以石灰为固硫剂。

现有技术碱液吸收法称为威尔曼-洛德法（W-L法），比现有钙法技术可降低二氧化硫排放。但是吸收得到的产品为剧毒的二氧化硫气体，不便于运输，其利用受到很大限制，并且二氧化硫吸收和吸收液再生以及二氧化硫利用的系统复杂，投资与运行费用较高，长期得不到广泛应用。

W-L 法源于硫酸厂从尾气中回收二氧化硫的工艺。包含SO₂的吸收、热解再生与SO₂回收气体再处理等几个单元。其主要工艺过程为烟气经过文丘里洗涤器预处理，洗去70%～80%的飞灰和90%～95％的氯化物。经预处理的烟气通入填料吸收塔，逆向与亚硫酸钠溶液接触，亚硫酸钠溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠除去烟气中的二氧化硫，溶液逐段回流得以增浓。净化后的烟气从烟囱排空。

W-L 法回收的二氧化硫可以制硫酸，用98%的浓硫酸干燥，经V₂O₅触煤氧化生成SO₃，用浓硫酸吸收并稀释成工业硫酸。

以上回收的氯气与气体二氧化硫一样，存在剧毒、难运输储存的缺陷，硫酸产品也存在就近缺少用户或市场变动销售不畅时候无法大量储存的缺陷，常常成为无法解决的包袱。

本发明涉及的还原技术 

其中，混合煤气制备采用商业化采购的撬装成套设备，技术成熟可靠。氢还原二氧化硫制取硫磺和硫化氢也是成熟技术，但是只应用于低浓度硫尾气的回收，纯二氧化硫气体回收为硫磺还是空白。

本发明涉及的克劳斯技术

本发明还应用克劳斯硫回收技术处理还原过程产出气的硫化氢回收硫磺，但简化了经典克劳斯流程减少设备方便操作。经典克劳斯硫回收技术如下：

克劳斯技术是将硫化氢气体转变为硫磺的工业方法，经典的三级克劳斯工艺流程包含部分氧化、冷凝分硫、过程气再热再反应、尾气未反应硫化氢的焚烧后排入大气等步骤。克劳斯各级冷凝器分离出来的液态硫经成型成为固体硫磺产品，分离出液态硫的尾气含有少量未反应的硫化氢，经焚烧炉以过量空气将未反应的硫化氢全部焚烧为二氧化硫后排入大气，其焚烧后排放尾气的二氧化硫含量较高，因而硫的回收不彻底。

发明内容

为了改变盛行几十年的一次性抛弃法主导烟气脱硫行业的现状，以可再生脱硫剂实现低成本脱除烟气二氧化硫并转化为易于储存的有利用价值的产品，需要克服现有技术碱液吸收技术、氢还原二氧化硫技术、克劳斯技术的不足，将三者整合为全新的可低成本运行的回收系统。