活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统及方法，包括回转式反应装置，在所述的回转式反应装置内设置有螺旋板，沿着饱和活性焦、煤粉送入方向，回转式反应装置内部被依次分成了干燥区、再生区、还原制焦区或者还原区、制焦区；本发明专利技术利用一种回转式反应装置实现活性焦制备、再生和还原反应过程，缩短了活性焦烟气脱硫及资源化利用的工艺路线，减少了设备数量，提高系统经济性，同时实现吸附剂再生、制备单质硫磺和制备活性焦的功能，具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统及方法


[0001]本专利技术属于大气污染物治理及烟气脱硫及资源化利用领域，具体涉及到一种活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统及方法。

技术介绍

[0002]目前我国的能源消费主要以煤炭为主，且年均净煤炭消费量呈现出逐年上升的趋势，大部分煤炭主要是以燃烧的方式加以利用，在此过程会产生大量的SO2、NO
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以及含尘颗粒物等污染物，严重危害生态环境和人类健康。目前全国90％的SO2排放来自于燃煤过程，目前在火电厂、钢铁厂及焦化厂等行业中的烟气脱硫过程主要运用的是石灰石
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石膏法湿法脱硫技术，该技术具有脱硫效率高和设备简单可靠的优点，但是也存在产生大量劣质脱硫石膏(CaSO4*2H2O)难以利用、脱硫废水难以处理、Ca基吸附剂难以循环、烟气S资源难以回收的缺点。以煤炭为前驱体制备的活性焦/炭材料具有孔隙结构发达、表面化学结构优良的特性，从而展示出对SO2的优良的吸附活性，以活性焦为吸附剂的烟气干法脱硫技术具有脱硫效率高、无废水废渣产生、碳基吸附剂可循环使用、烟气S资源可回收的优点，引起广泛研究和应用。
[0003]目前在钢铁和焦化企业成功应用的活性焦脱硫技术主要是柱状活性焦(直径约为5～9mm)，工艺过程包括活性焦制备、吸附SO2、活性焦再生和富集SO2制酸过程，在高效脱硫的同时也存在工艺流程长、运行能耗高、建设投资大、以及以硫酸为副产物具有的工业应用范围窄、储运困难的缺点。若专利技术一种新型活性焦烟气脱硫及资源化技术，在满足高效脱硫的同时，能够实现简化生产工艺、降低运行能耗、优化硫副产物的形态，对于脱硫技术的发展具有重大意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术根据活性焦烟气脱硫及资源化利用过程，结合各反应过程特性及温度适用范围，提出一种活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统及方法，考虑非目标S产物COS和H2S回送炉内，使反应平衡向左移动；控制反应温度和气氛，将活性焦制备、再生和还原过程在同一设备中完成，简化生产工艺、降低设备数量，同时实现吸附剂再生、制备单质硫磺和制备活性焦的功能。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0006]第一方面，本专利技术的实施例提供了一种活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统，包括回转式反应装置，在所述的回转式反应装置内设置有螺旋板，且回转式反应装置的一端设置饱和活性焦、煤粉入口；沿着饱和活性焦、煤粉送入方向，回转式反应装置内部被依次分成了干燥区、再生区、还原制焦区，在干燥区对应的侧壁上设有水蒸气出口、低温烟气出口，在还原制焦区对应的侧壁上设有硫磺气出口、高温烟气入口和再生活性焦出口。
[0007]作为进一步的技术方案，所述干燥区温度为100～200℃；吸附饱和活性焦和煤在
干燥区内慢速脱水，产生的水蒸气从水蒸气出口排出。水蒸气和产生的硫磺分开排出，有利于减少含硫副产物H2S的产生，增大单质硫磺的选择性。
[0008]作为进一步的技术方案，所述再生区温度为200～600℃；初步脱水后的饱和活性焦在此区域可发生再生反应，释放出高浓度SO2和CO2气体。煤炭在此区域内主要脱挥发分产生小分子气态产物(CO2/CO/H2/CH4等)和轻质焦油等。
[0009]作为进一步的技术方案，还原制焦区温度为600～1000℃；再生区释放的高浓度SO2、CO2在此区域内可与再生活性焦、煤炭发生SO2和CO2的还原反应(SO2+C＝CO2+S；CO2+C＝2CO)，SO2转化为目标产物硫磺，在SO2、CO2与C的反应作用下，对煤炭起到造孔和扩孔的作用效果，完成煤炭向多孔活性焦的转化。产生的气态产物和轻质焦油在此高温区可完成重整和还原反应，焦油进一步裂解生成CO2/CO/H2/CH4等产物。硫磺蒸汽等气态产物排出进一步冷凝回收利用，再生活性焦从装置排出后经冷却送入吸附装置循环使用。
[0010]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统，包括回转式反应装置，在所述的回转式反应装置内设置有螺旋板，回转式反应装置的一端为饱和活性焦入口，另一端为煤粉入口；且沿着饱和活性焦送入方向，回转式反应装置内部被依次分成了干燥区、再生区、还原区和制焦区，装置内脱附的SO2与活性焦在高温还原区发生部分SO2还原反应，随后含硫气体进入制焦区；在还原区和制焦区对应的回转式反应装置侧壁上设置有高温烟气入口；在干燥区对应的侧壁上设有水蒸气出口、低温烟气出口，在制焦区对应的回转式反应装置侧壁上还设有硫磺气出口、低温烟气入口和再生活性焦出口。
[0011]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统，包括回转式反应装置，在所述的回转式反应装置内设置有螺旋板，回转式反应装置的一端为饱和活性焦入口，另一端为煤粉入口；且沿着饱和活性焦送入方向，回转式反应装置内部被依次分成了干燥区、再生区、制焦还原区，再生脱附的高浓度SO2和CO2气体，经排气管送入高温的制焦还原区，发生SO2/CO2与C的还原反应；且再生区、制焦还原区之间通过烟气管相连；高温烟气先进入制焦还原区，然后再进入再生和干燥区；在制焦还原区对应的回转式反应装置侧壁上设置有高温烟气入口、硫磺气出口和活性焦出口；在干燥区对应的侧壁上设有水蒸气出口、低温烟气出口；在再生区对应的侧壁上设有再生活性焦出口。
[0012]第四方面，本专利技术还提供了一种活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的方法，该方法所用的系统包括所述的活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统、脱硫塔、分离器、燃烧器、硫磺冷凝器、硫磺储罐；
[0013]从脱硫塔排出的SO2吸附饱和活性焦与一定比例的煤炭粉一同送入活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统，在该装置内，吸附饱和活性焦脱附SO2恢复吸附活性，同时煤炭粉经过SO2和CO2的还原反应，孔隙得到发展并活化，转变成了活性焦；再生活性焦和煤炭新形成的活性焦经过降温处理后一同回送至脱硫塔，实现吸附剂的循环利用；
[0014]从活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统排出的气相产物含有一定比例的固体颗粒，经过分离器，将分离下的固体乏焦/炭回送至活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统继续完成反应，分离出的气相经过硫磺冷凝器后，产物硫磺转化为液态并储存在硫磺储罐中；一部分不凝性气体则送入燃烧器中，燃烧产生的高温烟气提供热量供给活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统，从出口排出的低温烟气送至脱硫塔入
口，经过吸附脱硫净化后排出，另一部分不凝性气体通入一体化装置的制焦还原区，不凝性气体中少量的COS、H2S的参与，使得制焦还原区副反应CO+S＝COS,2H2O+3S＝2H2S+SO2反应平衡逆向进行，从而高单质硫磺的选择性。
[0015]上述本专利技术的实施例的有益效果如下：
[0016]本专利技术提出一种活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统及方法。利用一种回转式反应装置实现活性焦制备、再生和还原反应过程，缩短了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统，其特征在于，包括回转式反应装置，在所述的回转式反应装置内设置有螺旋板，且回转式反应装置的一端设置饱和活性焦、煤粉入口；沿着饱和活性焦、煤粉送入方向，回转式反应装置内部被依次分成了干燥区、再生区、还原制焦区，在干燥区对应的侧壁上设有水蒸气出口、低温烟气出口，在还原制焦区对应的侧壁上设有硫磺气出口、高温烟气入口和再生活性焦出口。2.如权利要求1所述的活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统，其特征在于，所述干燥区温度为100～200℃，所述再生区温度为200～600℃，所述还原制焦区温度为600～1000℃。3.如权利要求2所述的活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统，其特征在于，所述的干燥区、再生区和还原制焦区的停留反应时间通过控制回转式反应装置转速以及其内部的螺旋板螺距精确控制。4.一种活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统，其特征在于，包括回转式反应装置，在所述的回转式反应装置内设置有螺旋板，回转式反应装置的一端为饱和活性焦入口，另一端为煤粉入口；且沿着饱和活性焦送入方向，回转式反应装置内部被依次分成了干燥区、再生区、还原区和制焦区，装置内脱附的SO2与活性焦在高温还原区发生部分SO2还原反应，随后含硫气体进入制焦区；在还原区和制焦区对应的回转式反应装置侧壁上设置有高温烟气入口；在干燥区对应的侧壁上设有水蒸气出口、低温烟气出口，在制焦区对应的回转式反应装置侧壁上还设有硫磺气出口、低温烟气出口和再生活性焦出口。5.如权利要求4所述的活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统，其特征在于，所述干燥区温度为100～200℃；所述再生区温度为200～600℃，所述还原区、制焦区温度为600～1000℃。6.如权利要求4所述的活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统，其特征在于，所述的干燥区、再生区、还原区和制焦区的停留反应时间通过控制回转式反应装置转速以及其内部的螺旋板螺距精确控制。7.一种活性焦制备、再生和还原一体化制备硫磺的系统，其特征在于，包括回转式反应装置，在所述的回转式反应装置内设置有螺旋板，回转式反应装置的一端为饱和活性焦入口，另一端为煤粉入口；且沿着饱和活性焦送入方向，回转式反应装置内部被依次分成了干燥区、再生区、制焦...

【专利技术属性】
技术研发人员：马春元，李军，张立强，常景彩，王涛，潘峰，张鑫，周滨选，夏霄，赵媛，朱振坤，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：