[發(fā)明專利]一種從煙氣中脫除SO2制備硫單質(zhì)顆粒的脫硫裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310237530.3
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103301744A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田紅景;昌晶;韓明棟;孫廣林;郭慶杰
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: B01D53/83
• 分類號: B01D53/83;B01D53/50;C01B17/04
• 代理公司: 青島聯(lián)智專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 37101
• 代理人: 王曉曉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于處理含硫煙氣的環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種從煙氣中脫除SO₂制備硫單質(zhì)顆粒的脫硫裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種能源的消耗日益增加，石油、化工、冶金、電力等現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，使得大量含有SO₂的煙氣排放到大氣中，導(dǎo)致了大氣污染問題。2005年我國SO₂的排放量已居于世界第一。2011年出臺的國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在2012年污染減排目標(biāo)中，SO₂的排放量要比2011年減少2%。但是，我國是一個高硫煤產(chǎn)量占總煤炭產(chǎn)量比重較大的國家，煤炭保有儲量中將近40%硫分含量大于1%，這使得我國的煙氣脫硫形勢十分嚴(yán)峻，急需開發(fā)更高效的、更經(jīng)濟(jì)性的脫硫技術(shù)。目前，世界上已實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的煙氣脫硫技術(shù)主要包括石灰/石灰石—石膏法、噴霧干燥脫硫法、吸收劑再生脫硫法和爐內(nèi)噴射吸收劑脫硫法等，但它們都存在諸多問題。石灰/石灰石—石膏法運(yùn)行費(fèi)用高，廢渣、廢水較難處理；噴霧干燥脫硫法容易造成噴霧設(shè)備的磨損和堵塞；吸收劑再生脫硫法和爐內(nèi)噴射吸收劑脫硫法中，吸附劑的再生耗能巨大。?

化學(xué)鏈技術(shù)是一種嶄新的化工單元操作理念，它以載氧體在兩個反應(yīng)器之間的循環(huán)反應(yīng)來完成將氧原子的傳遞和轉(zhuǎn)移，可實現(xiàn)氣體或固體燃料的燃燒或氣化，該技術(shù)的示意圖如圖1所示。這種技術(shù)具有CO₂自分離、能量利用效率高和載氧體循環(huán)性能良好等優(yōu)點(diǎn)，目前主要應(yīng)用于固體燃料的燃燒和制氫工藝中。還未見有將化學(xué)鏈技術(shù)用于脫硫技術(shù)領(lǐng)域的報道。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中煙氣脫硫存在的上述缺陷和不足，本發(fā)明的目的在于提供了一種從煙氣中脫除SO₂制備硫單質(zhì)顆粒的脫硫裝置及方法，本發(fā)明以含硫酸鈣的固體顆粒作為脫硫劑前驅(qū)體，使其經(jīng)合成氣或天然氣等還原性氣體還原后，可作為脫硫劑進(jìn)行煙氣脫硫，脫硫劑將煙氣中的SO₂氣體轉(zhuǎn)換為單質(zhì)硫顆粒。通過采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以有效解決目前商業(yè)化脫硫技術(shù)中設(shè)備管道堵塞和脫硫產(chǎn)物無法回收利用等技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種從煙氣中脫除SO₂制備硫單質(zhì)顆粒的脫硫裝置，它包括脫硫反應(yīng)器、再生反應(yīng)器、返料器和冷卻器，所述返料器連接于脫硫反應(yīng)器與再生反應(yīng)器之間，所述再生反應(yīng)器上部通過分離器與脫硫反應(yīng)器上部相連，再生反應(yīng)器下部設(shè)有脫硫劑前驅(qū)體進(jìn)料口、脫硫劑進(jìn)料口和進(jìn)氣口，所述脫硫反應(yīng)器底部設(shè)有煙氣進(jìn)口和脫硫劑出口，脫硫反應(yīng)器上部還設(shè)有出氣口，所述冷卻器與脫硫反應(yīng)器的出氣口通過管道連接。

其中，所述再生反應(yīng)器下部的脫硫劑前驅(qū)體進(jìn)料口連接有螺旋給料機(jī)，所述再生反應(yīng)器下部的進(jìn)氣口連接有第一送風(fēng)機(jī)。

進(jìn)一步的，所述煙氣進(jìn)口連接有第二送風(fēng)機(jī)，所述第二送風(fēng)機(jī)與傳輸煙氣的煙道相連。

進(jìn)一步的，所述再生反應(yīng)器由上下兩個內(nèi)徑不同的圓柱形反應(yīng)器組成，上部圓柱形反應(yīng)器與下部圓柱形反應(yīng)器內(nèi)徑比為0.3-0.8：1。

進(jìn)一步的，所述再生反應(yīng)器高度為8-18?m，下部圓柱形反應(yīng)器內(nèi)徑0.6-1.6?m。?

進(jìn)一步的，所述脫硫反應(yīng)器高度高于再生反應(yīng)器，所述返料器通過傾斜的料腿分別與再生反應(yīng)器和脫硫反應(yīng)器相連。

本發(fā)明還提供了利用所述的脫硫裝置從煙氣中脫除SO₂制備硫單質(zhì)顆粒的脫硫方法，它包括以下步驟：

(1)?將脫硫劑前驅(qū)體送入再生反應(yīng)器，向再生反應(yīng)器的進(jìn)氣口通入還原性氣體將脫硫劑前驅(qū)體還原得到固體的脫硫劑，脫硫劑被還原性氣體攜帶沿再生反應(yīng)器上行進(jìn)入分離器內(nèi)實現(xiàn)氣固分離，所述脫硫劑沿分離器下部進(jìn)入脫硫反應(yīng)器，氣體產(chǎn)物通過分離器的出口被排空，所述脫硫劑前驅(qū)體為硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鍶、硫酸鎂或硫酸鈹中的一種或幾種；

(2)?向脫硫反應(yīng)器底部的煙氣進(jìn)口送入高溫?zé)煔猓邷責(zé)煔鈴拿摿蚍磻?yīng)器下方向上流動，同所述脫硫劑接觸并發(fā)生反應(yīng)生成硫單質(zhì)，所述脫硫劑被煙氣中SO₂氧化后為脫硫劑前驅(qū)體，反應(yīng)溫度控制在550-800℃，硫單質(zhì)以氣體狀態(tài)進(jìn)入冷卻器冷凝為硫單質(zhì)顆粒，脫硫劑前驅(qū)體通過返料器返回再生反應(yīng)器再生。

進(jìn)一步的，選擇50-500目的硫酸鈣為脫硫劑前驅(qū)體，密度為2×10³?kg/m³-3.5×10³?kg/m³，孔容為0.01?ml/g?-0.08?ml/g。