[發明專利]一種炭/鐵硫化物催化還原高硫煙氣制備硫磺的系統和方法

有效

• 申請號: 202110254773.2
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113023684B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 趙希強;田葉順;馬春元;馮太;夏霄;王濤;張立強
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C01B17/04
• 分類號: C01B17/04;B01D53/86;B01D53/50
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明公開了一種炭/鐵硫化物催化還原高硫煙氣制備硫磺的系統和方法，硫鐵礦和炭源按設定比例混合研磨，將得到的混合物料投加至熱解爐進行熱解；將熱解氣經過重整所得煤氣和熱解固體產物催化劑加至還原塔中，對通入的高硫煙氣中的二氧化硫進行催化還原；經過催化還原后的煙氣經氣固分離，對生成的硫單質進行回收。將硫鐵礦和煤或者生物質按比例機械混合并研磨，送入熱解爐進行共熱解，得到的炭/鐵硫化物充當催化劑。熱解氣重整后的高品質煤氣、炭和氧氣高溫下反應產生的CO以及失活催化劑冶煉過程產生的高爐煤氣都可作還原劑，工藝中還原劑CO來源豐富，無需外加CO，較為適用于對高硫煙氣中的二氧化硫進行催化還原。

技術領域

本發明屬于高硫煙氣治理技術領域，具體涉及一種炭/鐵硫化物催化還原高硫煙氣制備硫磺的系統和方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

長期以來，我國能源消費結構一直以煤炭為主，電力、冶金行業等燃煤產生的SO₂嚴重危害居民健康和生態環境，因此工業生產中對SO₂的排放限制愈發嚴格。目前，石灰石-石膏法煙氣脫硫方法應用最為廣泛，其產物為利用價值較低的脫硫石膏。部分(半)干法脫硫產物為具有強烈腐蝕性的硫酸，國內市場供應基本飽和，高濃度SO₂排放行業，如含硫固廢煅燒，有色金屬冶煉行業等面臨轉型。

硫磺為固態物質，具有容量小、無二次污染、腐蝕性小、便于存儲和運輸等優勢，是較為理想的脫硫產物。因此，催化還原SO₂制硫磺是具有前景的脫硫方式，可以實現資源化脫硫，同時可以緩解我國硫磺資源短缺的現狀，對社會可持續發展具有重要意義。

將SO₂催化還原為單質硫的研究主要致力于高活性和高選擇性催化劑的研究。所用催化劑大多是過渡金屬和稀土金屬的氧化物及硫化物，普遍存在工藝繁瑣、成本過高、含氧條件下催化劑氧化失活等問題。

發明內容

針對上述所存在的問題，本發明提出了一種炭/鐵硫化物催化還原高硫煙氣制備硫磺的系統和方法。

為解決以上技術問題，本發明的以下一個或多個實施例提供了如下技術方案：

第一方面，本發明提供一種炭/鐵硫化物催化還原高硫煙氣制備硫磺的系統，包括混合研磨裝置、熱解爐、重整爐和還原塔，其中，

混合研磨裝置分別與硫鐵礦和炭源連接，用于對硫鐵礦和炭源混合研磨；

所述熱解爐與混合研磨裝置的出口連接，用于對混合研磨物料進行熱解；

所述重整爐的進口與熱解爐的氣體出口連接；

所述還原塔的固體進口與熱解爐的固體出口連接，還原塔的氣體進口分別與重整爐的氣體出口和高硫煙氣源連接。

第二方面，本發明提供一種炭/鐵硫化物催化還原高硫煙氣制備硫磺的方法，包括如下步驟：

硫鐵礦和炭源按設定比例混合研磨，將得到的混合物料投加至熱解爐進行熱解；

將熱解氣經過重整所得煤氣和熱解固體產物催化劑加至還原塔中，對通入的高硫煙氣中的二氧化硫進行催化還原；

經過催化還原后的煙氣經氣固分離，對生成的硫單質進行回收。

與現有技術相比，本發明的以上一個或多個技術方案取得了以下有益效果：

將硫鐵礦和煤或者生物質按比例機械混合并研磨，送入熱解爐進行共熱解，得到的炭/鐵硫化物充當催化劑。熱解氣重整后的高品質煤氣、炭和氧氣高溫下反應產生的CO以及失活催化劑冶煉過程產生的高爐煤氣都可作還原劑，工藝中還原劑CO來源豐富，無需外加CO，較為適用于對高硫煙氣中的二氧化硫進行催化還原。