[发明专利]一种炭热-还原气耦合还原SO2制备硫磺的装置和方法

说明书

本发明公开了一种炭热‑还原气耦合还原SO₂制备硫磺的装置和方法，将还原气分为两部分，第一部分还原气与含硫气体混合后，自炭热还原反应器的底部通入，第二部分还原气自炭热还原反应器的设定高度处通入；含硫气体中的二氧化硫在还原气的还原作用、还原材料的催化作用下还原成硫磺；生成的气体硫磺随气流流出炭热还原反应器，经气固分离、冷凝得到液体硫磺；冷凝后的乏气经布风装置回流至炭热还原反应器中作为喷动风，将还原层中的大颗粒吹至炭热还原反应器的高处。该装置和方法可以提高硫磺的产率，并且可以降低反应温度，提高硫磺的收率。

技术领域

本发明具体涉及一种炭热-还原气耦合还原SO₂制备硫磺的装置和方法。

背景技术

我国是电力生产大国，90％以上的电厂都是采用湿法脱硫工艺，副产品为脱硫石膏。自 2010年开始，我国脱硫石膏年产量就已超过1亿吨。磷石膏是湿法磷酸生产时排放的固体废弃物,生产1吨磷酸约产生5吨左右的磷石膏。我国每年磷石膏的排放量超过5000多万吨，磷石膏多年蓄积已达数亿吨。脱硫石膏、磷石膏主要成分为二水硫酸钙CaSO₄·2H₂O，其含量和品质甚至高于天然石膏。但是受制于技术、地域等限制，目前脱硫石膏的利用率不足50％，磷石膏利用率还不足总量的20％，利用不了的废弃石膏只能堆放处理。不仅占用了大量土地，对环境造成巨大污染，更是资源的极端浪费。

基于上述原因，急需寻找一种能大规模消化处理并可能高值资源化利用脱硫石膏、磷石膏的工艺方法，不仅可以有力促进我国环保产业和循环经济产业的进一步发展，而且能大大降低天然石膏、石灰石和硫磺的开采量，保护资源的同时，减小工业生产对自然环境的破坏。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种炭热-还原气耦合还原 SO₂制备硫磺的装置和方法，该装置和方法可以提高硫磺的产率，并且可以降低反应温度，提高硫磺的收率。

为了解决以上问题，本发明的技术方案为：

一种喷动-分级还原的炭热-还原气耦合还原SO₂制备硫磺的装置，包括炭热还原喷动流化床反应器、分离器、布风装置和冷凝器，其中，

喷动流化床还原反应器内自下而上依次设置有第一进口、布风装置、还原床层和第二进口，还原气源分别与第一进口和第二进口连接，将还原气分级输送至炭热还原反应器的不同高度处；

含硫气体源与第一进口连接，将含硫气体自底部输送至炭热还原反应器中；

炭热还原反应器顶部的气体出口与分离器连接，分离器的气体出口与冷凝器连接，分离器的固体出口通过返料装置与炭热还原反应器连接，将还原材料颗粒回收至流化床层；

冷凝器的气体出口通过风机与布风装置连接，将冷凝器中流出的乏气通过布风装置输送至炭热还原反应器的底部的喷动风入口，将还原颗粒层中的大颗粒吹起。增大湍流度，另可以将含硫物质回送到反应器中，提高硫的回收率。

流化床层填充的是还原材料颗粒，形成还原层。

本申请所述还原材料包括活性焦、活性炭、劣质煤、高硫煤、生物质及其热解半焦等。

还原气分两路送入还原塔，一路与解析气或高硫烟气混合后作为流化风进入还原塔，与还原材料耦合对SO₂进行还原；另一路在还原塔中部某区域送入，可以与流化风中未反应的SO₂发生反应，并与作为喷动风送入的乏气中的含硫物质反应，进一步减少炭热还原的副反应产物。

冷凝器出口乏气作为喷动风，从布风装置中喷入喷动流化床还原反应器中，通过风机提高风速，一方面可以将还原层中的颗粒吹至炭热还原反应器的高处，增加还原物质与混合气的接触时间，另一方面，将冷凝器出口的乏气作为喷动风，乏气中其他的含硫气体与还原材料和还原气进一步反应，提高了硫磺的产率。