用碳基材料还原脱硫解析气中SO制造技术

本发明专利技术公开了一种用碳基材料还原脱硫解析气中SO

Air entrained bed and method for recovering sulfur from SO2 by desorption from carbon based materials

The present invention discloses a gas flow bed and method for reducing sulfur in SO2 in analytical gas by carbon based materials. The sulfur dioxide gas is imported into the airflow bed through the gas inlet of the Chinese hilly tube of the airflow bed. After the accelerating of the mound tube, the gas flow state is formed by carrying the carbon material input by the powder feeder, and the high temperature strip is formed. Under the catalytic reduction of active coke, sulfur dioxide is reduced to sulphur under the catalytic reduction of active coke; the gaseous sulfur generated by the flow is driven into the separator to remove solid impurities, and then enters the reheater to initially cool and then reenters the condenser to cool again, and the sulfur condenses into liquid, which is collected by the liquid sulfur collection device and cooled after cooling. The gas enters the catalytic reduction unit and reduces the sulfur content in the gas to sulfur. The exhausted gas is heated by the reheater and enters the airflow bed, providing energy for the reduction reaction in the airflow bed.

【技术实现步骤摘要】
用碳基材料还原脱硫解析气中SO2回收硫磺的气流床和方法
本专利技术具体涉及一种用碳基材料还原脱硫解析气中SO2回收硫磺的气流床和方法。
技术介绍
煤是我国当前主要的化石能源。煤中蕴含着大量的硫资源，硫磺是日常生活和工业生产中的重要资源。在煤燃烧过程中以SO2形式释放。当前广泛采用的石灰石湿法脱硫技术，其脱硫副产物为脱硫石膏。然而石灰石开采造成严重的环境破坏，同时脱硫石膏利用率较低，固废大量堆弃，造成二次污染。活性焦干法脱硫技术是一种可资源化的脱硫技术，被吸附饱和的活性焦可通过加热或水洗得到再生，SO2以硫酸或液态SO2的形式得到回收。但液态SO2应用范围较小，硫酸难以储存和运输。申请人在专利申请号为201010189427.2的“一种流态化活性炭联合脱硫脱硝工艺”中提出了流化床活性炭(焦)脱硫的方法，并在专利申请号为201310176387.1的“一种利用煤粉快速制备脱硫用粉末状活性焦的工艺及装置”和申请号为104891487A的“一种粉末活性焦快速制备的方法”中提出了煤粉快速热解制备脱硫活性焦的方法。其中脱硫活性焦及制焦热解气均为良好的还原性，可用于还原SO2为硫磺。硫磺是日常生活和工业生产中的重要资源，主要用途为制备硫酸，用于磷肥生产，也可用于几乎所有其他含硫产品的制备。相比于以硫酸形式进行的硫资源回收，硫磺具有用途广泛，单位价值高，储存运输较低的优点。可以说以硫磺形式将燃煤产生的SO2加以回收，是燃煤电厂硫资源化的最优选择，但目前尚没有可以将SO2高效回收为硫磺的成熟工艺。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种用碳基材料还原脱硫解析气中SO2回收硫磺的气流床和方法。为了解决以上问题，本专利技术的技术方案为：一种用碳基材料还原脱硫解析气中SO2回收硫磺的气流床，包括气流床还原塔、分离器、再热器、冷凝器、液硫收集装置和催化还原装置，其中，气流床的下端设置有文丘里管，文丘里管的上端设置有气体进口，文丘里管的上端的气流床本体上设置有输粉机，将碳基材料输送至气流床中；所述分离器的进口与气流床的顶部连通，分离器的固体出口分别与气流床和冷焦器连通，分离器的气体出口与再热器的进口连接，再热器的出口与冷凝器连接，冷凝器的液体出口与液硫收集装置连接，冷凝器的气体出口与催化还原装置连接，催化还原装置的液体出口与液硫收集装置连接，催化还原装置的气体出口与再热器的冷介质入口连通，再热器的热介质出口与气流床连接。含二氧化硫解析气通过气流床还原塔中文丘里管的气体进口进入气流床中，经文丘里管加速后，携带输粉机给入的活性焦或其他碳基材料形成气流流化状态；高温条件下，二氧化硫在活性焦或其他碳基材料的催化还原作用下还原成硫磺；生成的气态硫磺在气流带动下流入分离器分离除去固体杂质，然后进入再热器中初步冷却、再进入冷凝器再次冷却后，硫磺冷凝为液态，由液硫收集装置收集，冷却后的气体进入催化还原装置，将气体中的含硫物质还原成硫磺，产生的乏气经再热器加热后，通入气流床中，为气流床还原塔中的还原反应提供能量，并提高整体系统的硫收率。本专利技术中的文丘里管对原料气体进行加速后，携带输粉机给入的活性焦或其他碳基材料形成气流流化状态，可以显著提高原料气体与活性焦的接触面积和接触时间，有利于提高二氧化硫的转化率和产率。设置再热器，一方面可以对来自气流床的携带硫磺的气体进行初步冷却，降低硫磺冷凝器的负荷，有利于提高硫磺冷凝器的使用寿命，同时作为一级冷却装置，可以保证硫磺气体冷却完全，提高硫磺的回收率；另一方面，后续的乏气进入再热器中，吸收来自气流床的气体的热量(回收这部分热量，避免了热量的损失)，升温后循环回气流床中，为还原反应提供能量，有利于维持气流床中还原反应的稳定进行。设置催化还原装置，将硫磺冷凝器冷却后的气体中的含硫物质催化还原成硫磺，并对该部分硫磺进行回收，提高了硫磺的回收率，避免了硫的损失。设置冷焦器，用于对分离器分离出的部分活性焦进行冷却，冷却后的活性焦回收再利用。该部分活性焦经过与反应气中的SO2、H2O及CO2的活化反应后，孔隙结构得到改善，比表面积显著提高，可以显著提高活性焦吸附二氧化硫的效率。优选的，所述文丘里管上端的气体进口包括解析气进口和热解气/还原性气体进口。热解气可以为煤粉热解制备活性焦产生的热解气，在此用作还原气，也可以通入其他还原性气体作为还原气；解析气为活性焦干法脱硫技术中的饱和活性焦再生时产生的解析气，其中含有大量的二氧化硫，提供硫磺的原料。经过试验发现，当采用热解气作用还原气体，活性焦作为催化剂和还原剂，解析气作为二氧化硫源时，通过控制工艺条件，可以显著提高二氧化硫的转化率，并且可以大大提高制备得到的硫磺的纯度，为燃煤烟气中二氧化硫的资源化利用提供了保证。优选的，所述再热器的热介质出口分别与气流床还原塔的底部和在文丘里管上方的不同高度处连接，将加热后的乏气通入气流床的不同位置处用以调节床内反应温度。加热后的乏气自气流床还原塔的底部通入，可以与原料气体一起经过文丘里管加速后携带活性焦给料器给入的活性焦或其他碳基材料，有利于形成更稳定的活性焦流化层，有助于提高二氧化硫的还原程度，减少副反应的产生。从气流床还原塔的不同高度处通入乏气，利用乏气中的热量，将气流床中的各个位置维持相对稳定的温度，有利于维持还原反应的稳定进行。优选的，所述文丘里管上端的气体进口与加热器连接，用于对含硫气体进行加热。优选的，所述文丘里管上端的流化床本体上设置有输粉机，用于将活性焦或其他碳基材料输送进入气流床还原塔中，补充损失的活性焦或其他碳基材料。进一步优选的，所述输粉机上方设置有燃烧器。燃烧器的燃烧为气流床还原塔内提供热量，以保证还原反应的顺利启动。优选的，所述输粉机输入的活性焦或其他碳基材料的粒度为20-500μm。优选的，所述再热器为管壳式换热器，所述冷凝器为多级冷凝器，所述液硫收集装置为轴流式结构。进一步优选的，所述液硫收集装置的出口与液硫储罐连通。一种利用活性焦脱硫解析气中SO2回收硫磺的方法，包括如下步骤：1)原料气体通过气流床中文丘里管上方的气体进口进入气流床中，经文丘里管加速后，携带输粉机输入的活性焦或其他碳基材料，形成气流流化状态；高温条件下，二氧化硫在活性焦或其他碳基材料的催化还原作用下还原成硫磺；2)生成的气态硫磺在气流带动下流入分离器分离除去携带的活性焦或其他碳基材料颗粒，该部分活性焦或其他碳基材料颗粒一部分返回气流床，另一部分经过冷却后外排；3)步骤2)中分离后的气体进入再热器中初步冷却、再进入冷凝器再次冷却后，硫磺冷凝为液态，由液硫收集装置收集；冷却后的气体进入催化还原装置，将气体中的含硫物质还原成硫磺，产生的乏气经再热器加热后，通入气流床中，为气流床中的还原反应提供能量，维持还原反应的稳定进行。优选的，步骤1)中，输粉机输入的活性焦或其他碳基材料颗粒的粒径为20-500μm。优选的，步骤1)中，所述原料气体为解析气，解析气的温度为300-550℃。进一步优选的，步骤1)中，流化层内有效还原成分C/SO2摩尔比为10-100。更进一步优选的，步骤1)中，所述原料气在流化层中的停留时间为5-30s。优选的，步骤1)中，所述原料气体包括解析气和热解气/还原性气体，解析气的温度为300-550本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用碳基材料还原脱硫解析气中SO2回收硫磺的气流床，其特征在于：包括气流床、分离器、再热器、冷凝器、液硫收集装置和催化还原装置，其中，气流床的下端设置有文丘里管，文丘里管的下端设置有气体进口，文丘里管上端的气流床本体设置有输粉机，将碳基材料输送至气流床中；所述分离器的进口与气流床的顶部连通，分离器的固体出口分别与气流床和冷焦器连通，分离器的气体出口与再热器的进口连接，再热器的出口与冷凝器连接，冷凝器的液体出口与液硫收集装置连接，冷凝器的气体出口与催化还原装置连接，催化还原装置的液体出口与液硫收集装置连接，催化还原装置的气体出口与再热器的冷介质入口连通，再热器的冷介质出口与气流床连接；含二氧化硫气体通过气流床中文丘里管下方的气体进口进入气流床中，将文丘里管加速后，携带输粉机输入的碳基材料，形成气流流化状态；高温条件下，二氧化硫在碳基材料的催化还原作用下还原成硫磺；生成的气态硫磺在气流带动下流入分离器分离除去固体杂质，然后进入再热器中初步冷却、再进入冷凝器再次冷却后，硫磺冷凝为液态，由液硫收集装置收集，冷却后的气体进入催化还原装置，将气体中的含硫物质还原成硫磺，产生的乏气经再热器加热后，通入流化床中，为气流床中的还原反应提供能量。...

【技术特征摘要】
1.一种用碳基材料还原脱硫解析气中SO2回收硫磺的气流床，其特征在于：包括气流床、分离器、再热器、冷凝器、液硫收集装置和催化还原装置，其中，气流床的下端设置有文丘里管，文丘里管的下端设置有气体进口，文丘里管上端的气流床本体设置有输粉机，将碳基材料输送至气流床中；所述分离器的进口与气流床的顶部连通，分离器的固体出口分别与气流床和冷焦器连通，分离器的气体出口与再热器的进口连接，再热器的出口与冷凝器连接，冷凝器的液体出口与液硫收集装置连接，冷凝器的气体出口与催化还原装置连接，催化还原装置的液体出口与液硫收集装置连接，催化还原装置的气体出口与再热器的冷介质入口连通，再热器的冷介质出口与气流床连接；含二氧化硫气体通过气流床中文丘里管下方的气体进口进入气流床中，将文丘里管加速后，携带输粉机输入的碳基材料，形成气流流化状态；高温条件下，二氧化硫在碳基材料的催化还原作用下还原成硫磺；生成的气态硫磺在气流带动下流入分离器分离除去固体杂质，然后进入再热器中初步冷却、再进入冷凝器再次冷却后，硫磺冷凝为液态，由液硫收集装置收集，冷却后的气体进入催化还原装置，将气体中的含硫物质还原成硫磺，产生的乏气经再热器加热后，通入流化床中，为气流床中的还原反应提供能量。2.根据权利要求1所述的气流床，其特征在于：所述文丘里管上端的气体进口包括解析气进口和热解气/还原性气体进口。3.根据权利要求1所述的气流床，其特征在于：所述再热器的冷介质出口分别与气流床的底部和在文丘里管上方的不同高度处连接，将加热后的乏气通入流化床的不同位置处。4.根据权利要求1所述的气流床，其特征在于：所述文丘里管下端的气体进口与加热器连接，用于对含硫气体进行加热。5.根据权利要求1所述的气流床，其特征在于：所述文丘里管上端的气...

【专利技术属性】
技术研发人员：马春元，赵希强，宋占龙，王涛，周萍，冯太，李军，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37