一种活性焦二氧化硫解析还原硫磺一体化的装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种活性焦二氧化硫解析还原硫磺一体化的装置及方法，属于空气污染物处理及资源化利用领域。该装置包括解析还原塔和与解析还原塔气体出口连接的冷却塔，解析还原塔的顶部为物料进口，底部为物料出口；解析还原塔内部从上到下依次为预热段、解析段、碳热还原段、冷却段；预热段、解析段、碳热还原段、冷却段的上方设置气体导出均料装置；冷却塔从上到下依次为高温分离器、再热器、冷凝器、液硫收集器；解析还原塔的气体出口与高温分离器的顶部连接；液硫收集器的乏气出口依次连接催化还原器、后处理器；液硫收集器的液体出口下方设置硫磺储罐；解析还原塔的外壁与预热段、解析段、碳热还原段、冷却段对应的位置设置换热介质管箱。

An apparatus and method for sulfur dioxide analysis and sulfur reduction integration of activated coke

The invention relates to a device and a method for integrating sulfur analysis and reduction of activated coke sulfur dioxide, belonging to the field of air pollutant treatment and resource utilization. The device consists of an analytical reduction tower and a cooling tower connected with the gas outlet of the analytical reduction tower. The top of the analytical reduction tower is the material inlet and the bottom is the material outlet. The upper part is equipped with a gas-derived equalizing device; the cooling tower is in turn a high-temperature separator, reheater, condenser and liquid sulfur collector from top to bottom; the gas outlet of the analytic reduction tower is connected with the top of the high-temperature separator; the exhaust gas outlet of the liquid sulfur collector is connected with a catalytic reductor and a post-processor in turn; and the liquid of the liquid sulfur collector is connected with the liquid of the liquid sulfur collector. A sulfur tank is arranged below the outlet, and a heat transfer medium tube box is arranged at the corresponding positions of the outer wall of the analytic reduction tower, the preheating section, the analytic section, the carbothermal reduction section and the cooling section.

【技术实现步骤摘要】
一种活性焦二氧化硫解析还原硫磺一体化的装置与方法
本专利技术属于空气污染物处理及资源化利用领域，特别涉及到一种活性焦二氧化硫解析还原硫磺一体化的装置与方法。
技术介绍
鉴于目前环保局势的严峻性，实现清洁高效的能源利用是很多研究学者的主要研究方向。目前被公认的三大污染物分别是SO2、NOx和烟尘，大部分的释放源来自于燃煤电厂和钢铁行业，其中最为重要的是对烟气中SO2的控制和处理。当前电厂多采用石灰石-石膏湿法脱硫技术对烟气中的SO2进行处理，该技术具有脱硫效率高，工艺过程简单等优点，但是也存在水耗巨大，形成大量的劣质脱硫石膏(CaSO4.2H2O)易造成环境二次污染等缺点。以煤炭为原料制备的活性焦干法脱硫技术，由于活性焦脱硫剂可重复利用、无水耗且无二次污染物生成等诸多优点而被广泛研究和利用。其中SO2在活性焦复杂孔隙结构中是以硫酸的形式存在的，从吸附饱和的活性焦中解析出SO2并且实现SO2的洁净处理或资源化利用尤为重要。现有技术中先用活性炭或活性焦先吸附SO2，然后将活性炭或活性焦进行解析，并将SO2与还原剂及煤等物质反应，使SO2还原为硫蒸气，也就是说现有技术中都是将解析后的活性炭/焦与SO2分开处理在合成硫，没有实现解析回收硫的一体化处理。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的一个目的是提供一种活性焦二氧化硫解析还原硫磺一体化的装置。为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种活性焦二氧化硫解析还原硫磺一体化的装置，包括解析还原塔和与解析还原塔气体出口连接的冷却塔，解析还原塔的顶部为物料进口，底部为物料出口；解析还原塔内部从上到下依次为预热段、解析段、碳热还原段、冷却段；冷却塔从上到下依次由高温分离器、再热器、冷凝器、液硫收集器组成；解析还原塔的解析段的气体出口与高温分离器的顶部连接；液硫收集器的乏气出口依次连接催化还原器、后处理器；液硫收集器的液体出口的侧下方设置硫磺储罐；解析还原塔的外壁与预热段、解析段、碳热还原段、冷却段对应的位置设置换热介质管箱。本申请中解析还原塔内分为预热段、解析段、碳热还原段、冷却段，解析还原塔的外壁与预热段、解析段、碳热还原段、冷却段对应的位置设置换热介质管箱；先解析然后再与SO2反应生成硫蒸气，最后冷却回收剩余活性焦，通过分段加热的方式实现了吸附了SO2的活性焦的解析和回收硫的一体化处理，与现有技术的单独设置反应装置使SO2进行还原相比，本申请的处理方式更简单，更有效，实现污染物的高效脱除与资源化利用。优选的，预热段、解析段、碳热还原段、冷却段的上方设置气体导出均料装置；解析还原塔入口处设置导流锥。进一步优选的，气体导出均料装置由支撑板、输料漏斗、多孔网状板和排气管组合而成；输料漏斗穿过多孔网状板，输料漏斗的敞口部分位于多孔网状板的上方，输料漏斗的收口部分位于多孔网状板的下侧，支撑板用于固定输料漏斗和承受部分物料重量作用；多孔网状板上方、支撑板下方、相邻输料漏斗之间形成气体空间。输料漏斗用于物料收集与分配，多孔网状板用于粉状吸附材料惯性分离，提高收集气体的洁净程度；输料漏斗下部料管位于料层以下，用来防止析出气体反窜形成气塞，相邻输料漏斗之间的槽形成气体空间并与排气管相连，进而将析出气体排出。优选的，催化还原器与后处理器连接的管道设置乏气分管道，乏气分管道依次与再热器的乏气进口管道和乏气出口管道连接；乏气分管道与再热器的乏气进口管道连接形成连接口一，乏气分管道与再热器的乏气出口管道连接形成连接口二；连接口一和连接口二之间设置阀门；乏气管道的出口连接碳热还原段料层的底部。换热介质管箱为换热介质流动的通道。作为本申请的一种实施方式，解析段的气体出口和冷却段的气体出口与碳热还原段的底部连接；换热介质从换热介质管箱的冷却段下部开口进入冷却段，被加热的空气向上运动，换热介质管箱的冷却段上部开口与燃烧器连接；燃烧器烟气进入碳热还原段的换热介质管箱；最后从换热介质管箱的预热段开口排出，换热介质与吸附材料逆向换热。解析段和冷却段的SO2气体进入碳热还原段；乏气回收和再利用，乏气经过再热器被加热后进入碳热还原段与物料逆流接触，燃烧器的高温气体进入碳热还原段换热管箱。作为本申请的另一种实施方式，解析段的气体出口和冷却段的气体出口连接燃烧器，燃烧器的出口连接碳热还原段的底部；换热介质从换热介质管箱的冷却段下部开口进入冷却段，被加热的空气向上运动，从换热介质管箱的冷却段上部开口流出；换热介质从换热介质管箱的碳热还原段开口进入，从换热介质管箱的预热段开口流出。实现了乏气的回收和再利用，解析段的气体和冷却段的气体被燃烧器燃烧后热量和SO2气体进入碳热还原段被利用，通过燃烧器烧掉解析段和冷却段的SO2气体中的有机气体，提高硫磺纯度。燃烧器的高温气体进入碳热还原段的底部，高温气体向上运动与活性焦逆向接触加热活性焦和SO2气体，SO2气体与活性焦反应。以上两种实施方式，乏气的回收和再利用是指：乏气中残余的含硫副产物(H2S、COS、CS2等)具有抑制解析还原塔内碳热还原段新的含硫副产物生成的作用。优选的，预热段、解析段、碳热还原段、冷却段的内部空间设置水平或竖直错列的换热管。换热管的间距和位置根据活性焦的形状来确定，活性焦为粉状选择水平错列换热管，活性焦为柱状选择竖直错列换热管。换热管实现了对活性焦的均匀加热。优选的，高温分离器为轴流导叶式旋流器，旋流器部件均为耐高温耐磨的材料制成。进一步优选的，旋流器部件的材料为310s合金钢或者陶瓷材料。高温分离器回收含硫混合气中夹带的活性焦吸附剂颗粒，提高硫磺蒸汽的洁净度。优选的，再热器、冷凝器内部设置竖向错列布置的换热管。再热器回收含硫混合气中的热量，换热介质为系统乏气，含硫混合气走管内，系统乏气走管外。冷凝器内含硫混合气走管内，换热介质走管外。优选的，液硫收集装置将液硫导入到硫磺储罐，将剩余乏气一部分送入再热器，一部分送入后处理器。优选的，后处理器将乏气进行脱酸，除尘净化得到的洁净乏气排出。一种活性焦二氧化硫解析还原硫磺一体化的方法，具体步骤为：1)载硫活性焦吸附剂在解析还原塔预热段被加热析出吸附剂中的水分，析出的水蒸气通过位于预热段上部的气体导出均料装置导出，确保塔内的压力在正常范围内；在解析段吸附剂中吸附的二氧化硫脱附离开解析段被送入碳热还原段；脱附SO2的活性焦吸附剂在碳热还原段与解析的SO2气体发生碳热还原反应生成硫单质，以气相形式离开解析还原塔进入冷却塔内；解析SO2的活性焦吸附剂为再生活性焦，在冷却段残余的SO2气体释放导出并进入碳热还原段还原成硫，再生活性焦离开解析还原塔返回脱硫塔继续吸附SO2；吸附剂的加热和冷却过程均采用换热器间接加热，且与换热介质呈逆式换热；碳热还原段主要反应为C+SO2＝CO2+S；还包含其他副反应：C+CO2＝2CO；C+H2O＝CO+H2；2CO+SO2＝2CO2+S；2H2+SO2＝2H2O+S；2)解析还原塔产生的含硫混合气送到冷却塔内依次经过高温分离器、再热器、冷凝器和液硫收集装置回收硫蒸汽中的活性焦吸附剂、含硫混合气热量和硫磺，最终硫磺以液态的形式储存在液硫储罐中；高温分离器回收含硫混合气中夹带的活性焦吸附剂颗粒；再热器回收含硫混合气中的热量，同时乏气被加热；冷凝器将硫蒸气冷凝；冷凝的液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活性焦二氧化硫解析还原硫磺一体化的装置，其特征在于：包括解析还原塔和与解析还原塔气体出口连接的冷却塔，解析还原塔的顶部为物料进口，底部为物料出口；解析还原塔内部从上到下依次为预热段、解析段、碳热还原段、冷却段；冷却塔从上到下依次由高温分离器、再热器、冷凝器、液硫收集器组成；解析还原塔的气体出口与高温分离器的顶部连接；液硫收集器的乏气出口依次连接催化还原器、后处理器；液硫收集器的液体出口的侧下方设置硫磺储罐；解析还原塔的外壁与预热段、解析段、碳热还原段、冷却段对应的位置设置换热介质管箱。

【技术特征摘要】
1.一种活性焦二氧化硫解析还原硫磺一体化的装置，其特征在于：包括解析还原塔和与解析还原塔气体出口连接的冷却塔，解析还原塔的顶部为物料进口，底部为物料出口；解析还原塔内部从上到下依次为预热段、解析段、碳热还原段、冷却段；冷却塔从上到下依次由高温分离器、再热器、冷凝器、液硫收集器组成；解析还原塔的气体出口与高温分离器的顶部连接；液硫收集器的乏气出口依次连接催化还原器、后处理器；液硫收集器的液体出口的侧下方设置硫磺储罐；解析还原塔的外壁与预热段、解析段、碳热还原段、冷却段对应的位置设置换热介质管箱。2.根据权利要求1所述的一种活性焦二氧化硫解析还原硫磺一体化的装置，其特征在于：预热段、解析段、碳热还原段、冷却段的上方设置气体导出均料装置；解析还原塔入口处设置导流锥。3.根据权利要求2所述的一种活性焦二氧化硫解析还原硫磺一体化的装置，其特征在于：气体导出均料装置由支撑板、输料漏斗、多孔网状板和排气管组合而成；输料漏斗穿过多孔网状板，输料漏斗的敞口部分位于多孔网状板的上方，输料漏斗的收口部分位于多孔网状板的下侧，支撑板用于固定输料漏斗和承受部分物料重量作用；多孔网状板上方、支撑板下方、相邻输料漏斗之间形成气体空间。4.根据权利要求1所述的一种活性焦二氧化硫解析还原硫磺一体化的装置，其特征在于：催化还原器与后处理器连接的管道设置乏气分管道，乏气分管道依次与再热器的乏气进口管道和乏气出口管道连接；乏气分管道与再热器的乏气进口管道连接形成连接口一，乏气分管道与再热器的乏气出口管道连接形成连接口二；连接口一和连接口二之间设置阀门；乏气管道的出口连接碳热还原段的底部。5.根据权利要求1所述的一种活性焦二氧化硫解析还原硫磺一体化的装置，其特征在于：解析段的气体出口和冷却段的气体出口与碳热还原段的底部连接；换热介质从换热介质管箱的冷却段下部开口进入冷却段，被加热的空气向上运动，换热介质管箱的冷却段上部开口与燃烧器连接；燃烧器烟气进入碳热还原段的换热介质管箱；最后从换热介质管箱的预热段开口排出，换热介质与吸附材料逆向换热。6.根据权利要求1所述的一种活性焦二氧化硫解析还原硫磺一体化的装置，其特征在于：解析段的气体出口和冷却段的气体出口连接燃烧器，燃烧器的出口连接碳热还原段的底部；换热介质从换热介质管箱的冷却段下部开口进入冷却段，被加热的空气向上运动，从换热介质管箱的冷却段上部开口流出；换热介质从换热介质管箱的碳热还原段开口进入，从换热介质管箱的预热段开口流出。7.根...

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