[發(fā)明專利]一種適于高SO2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710491021.1
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107185462B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李春山;左村村;葛亭亭;陳洪楠;張鎖江
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號: B01J8/24
• 分類號: B01J8/24;C01B17/04;B01D53/86;B01D53/50;B01D50/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明涉及開發(fā)一種適于高SO₂冶金煙氣還原生產(chǎn)S的流化床反應(yīng)器及工藝，包括其技術(shù)方案是：該流化床反應(yīng)器主要包括原料氣混合器、預(yù)熱器、氣體分布器、主反應(yīng)塔體、顆粒沉降段、旋風(fēng)除塵器、催化劑連續(xù)定量設(shè)備及廢舊催化劑采出口，其中所述的主反應(yīng)塔體反應(yīng)溫度在300～1200℃之間。本發(fā)明還提供了一種生產(chǎn)硫磺的工藝流程，主要包括流化床、硫磺收集、冷凝除水及尾氣處理，其中收集罐外部控溫在100～140℃，噴入罐內(nèi)，硫磺瞬間結(jié)晶沉積，出口位置增設(shè)過濾裝置。本發(fā)明有效地解決了硫磺生產(chǎn)過程中的飛溫現(xiàn)象，具有生產(chǎn)能力大、操作彈性大、SO₂轉(zhuǎn)化率高、硫磺收集簡單而且純度較高、催化劑循環(huán)簡單便捷及能量利用率高等優(yōu)點(diǎn)，具有優(yōu)越的工業(yè)應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能有效地解決還原SO₂生產(chǎn)硫磺過程中的飛溫現(xiàn)象、生產(chǎn)能力大、操作彈性大、SO₂轉(zhuǎn)化率高、硫磺收集簡單而且純度較高、催化劑循環(huán)簡單便捷及能量利用率高的流化床反應(yīng)器及工藝。

技術(shù)背景

金屬礦大多數(shù)以硫化物的形式存在，如硫鐵礦和黃銅礦，礦石中硫含量一般都超過10％，目前規(guī)?；瘧?yīng)用的金屬冶煉方法為火法冶金，是將礦物中的硫化物在氧氣的作用下熔煉，礦物中的硫主要以二氧化硫的形式隨爐氣排出，火法冶金煙氣中SO₂含量在20％左右。目前主要的SO₂處理方式是氧化生產(chǎn)硫酸工藝，但是由于硫酸市場需求量低，運(yùn)輸半徑小，嚴(yán)重制約了金屬冶煉廠發(fā)展。而硫磺是一種應(yīng)用廣泛的化工產(chǎn)品，市場需求量巨大，在染料、橡膠、造紙、軍工等行業(yè)硫磺已成為主要的生產(chǎn)原料，因此用煙氣SO₂還原生產(chǎn)硫磺是一種具有廣闊市場前景、既具有經(jīng)濟(jì)效益又具有社會效益，且適合我國國情的煙氣脫硫方法。

目前主要的還原方法根據(jù)還原介質(zhì)可劃分為：H₂還原法、炭還原法、烴類 (主要是CH₄)還原法、CO還原法、NH₃還原法。目前工業(yè)化應(yīng)用的只有H₂還原法，但是氫氣本身比較貴，而且反應(yīng)溫度超過800℃，難以規(guī)模化推廣。目前所有的反應(yīng)器都是應(yīng)用固定床反應(yīng)器，但是由于SO₂是一種酸性極強(qiáng)的氣體，極易和催化劑上的堿性中心吸附，釋放熱量，而且硫磺是一種高能活潑物質(zhì)，和硫磺的反應(yīng)眾多，大多是強(qiáng)放熱反應(yīng)，而固定床強(qiáng)制換熱又會造成硫磺沉積堵塞，因此開發(fā)一種適于高SO₂含量的冶金煙氣還原生產(chǎn)硫磺的流化床反應(yīng)器及工藝具有明顯的優(yōu)勢。

流化床用于強(qiáng)放熱反應(yīng)已經(jīng)成為一種趨勢，由于流化態(tài)的劇烈湍動狀態(tài)，有利于熱量的傳遞，可以避免局部過熱造成的催化劑燒結(jié)粘連，能良好的控制反應(yīng)區(qū)的溫度和延長了催化劑壽命。例如CN201180072389.5中將流化床反應(yīng)器應(yīng)用到催化裂化反應(yīng)過程，成功解決了中孔分子篩的積碳和放熱問題， CN201510987418.0中將流化床反應(yīng)器應(yīng)用到甲醇制烯烴和芳烴反應(yīng)中，催化劑積碳和放熱是該過程最嚴(yán)重的問題，通過設(shè)置催化劑的再生爐和反應(yīng)器串聯(lián)，成功實(shí)現(xiàn)MTO的連續(xù)性生產(chǎn)過程，也間接實(shí)現(xiàn)了熱量的轉(zhuǎn)移。CN105255532 A中將流化床反應(yīng)器應(yīng)用到甲烷化過程中，也通過參數(shù)調(diào)節(jié)解決了反應(yīng)過程積碳和放熱的問題。二氧化硫還原生產(chǎn)硫磺，還原氣一般都是易燃易爆的氣體，而且反應(yīng)溫度很高，例如A.V.TARASOV等應(yīng)用天然氣還原二氧化硫生產(chǎn)硫磺，反應(yīng)溫度高達(dá)900℃，在如此高溫下的一個(gè)放熱反應(yīng)是極度危險(xiǎn)的，因此需要及時(shí)地將反應(yīng)熱撤走。固定床撤熱一般采用兩種方式的反應(yīng)器，一種是列管式固定床反應(yīng)器，一種是分段撤熱的方式，對于一般的氣固催化反應(yīng)是可以的，但是由于反應(yīng)生成的硫磺極易結(jié)晶析出，接觸到冷卻介質(zhì)表面會析出，極易堵塞反應(yīng)管，造成裝置停工，嚴(yán)重時(shí)，甚至引發(fā)爆炸。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有工藝以及技術(shù)中存在的上述問題，特提供能有效地解決還原SO₂生產(chǎn)硫磺過程中的飛溫現(xiàn)象、生產(chǎn)能力大、操作彈性大、SO₂轉(zhuǎn)化率高、硫磺收集簡單而且純度較高、催化劑循環(huán)簡單便捷及能量利用率高的流化床反應(yīng)器及工藝。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：