一种利用镁法脱硫产物生产高浓度SO2气的装置的应用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用镁法脱硫产物生产高浓度SO2气的装置的应用方法。本发明专利技术以湿法氧化镁烟气脱硫产物和硫磺为原料，通过控制反应器内硫磺蒸气与空气的相对比例，在两个反应器内分别维持氧化性和还原性气氛。脱硫产物在这两个反应器内分别发生连续的固硫反应和脱硫反应，并于整个系统中持续循环运行。由于脱硫产物颗粒在两个反应器间循环时起到载热体的作用，可将热量在反应器间进行传递，氧化镁脱硫剂的再生因而可自热运行，具有节能减排的鲜明特点。同时，无需外加空分装置，脱硫剂的再生过程还可伴生含高浓度SO2气体的原料气，具有对环境友好、节能降耗和节省投资的优点，应用前景十分广阔。

Production of high concentration SO by desulfurization products with magnesium

The present invention discloses a method for producing high concentration SO by using desulphurization product of magnesium process

【技术实现步骤摘要】
一种利用镁法脱硫产物生产高浓度SO2气的装置和方法
本专利技术属于能源化工领域，具体的，涉及一种利用镁法脱硫产物生产高浓度SO2气的装置和方法。
技术介绍
近几年来，我国大范围爆发雾霾天气，在影响范围和程度上都达到空前的地步。雾霾天气不仅严重影响人民群众的身体健康，导致患病概率提高、精英人才流失，骤增的环保压力更对我国经济增长环境产生了剧烈冲击，给我国发电、石化等基础性的工业领域的发展设置了巨大的障碍。如果应对措施失当，恶劣的天气条件甚至会引发严重的社会问题。二氧化硫被视为发电、石化等行业所排放的主要气体污染物之一，与雾霾的形成有极大关系。PM2.5是雾霾中对人体危害极大的一种成分，它是指直径小于或等于2.5微米的颗粒物，被称为细颗粒物，其在大气中的积聚会加速雾霾的生成。PM2.5根据形成过程不同可分为一次颗粒物和二次颗粒物，二氧化硫对这两种颗粒物的形成均有直接关系。目前，我国火电厂、炼化厂主要采用的是湿法烟气脱硫技术，其中石灰石/石灰-石膏法占90％以上。但从近30年来该方法在我国的运行情况看，它存在如下问题：①脱硫副产品脱硫石膏品质不稳定，无法有效利用而被大量堆放；②脱硫中形成的产物在浆液中易过饱和结晶析出，造成设备结垢和腐蚀；③过度的石灰石开采破坏了自然界矿产资源的平衡，高品位石灰石资源严重缺乏，某些厂采购到的石灰石中碳酸钙的含量已不足85％。相比于石膏法，湿法氧化镁脱硫具有脱硫剂可循环利用、脱硫产物不会在设备内壁结垢等优点。中国是世界上拥有菱镁矿最多的国家之一，氧化镁脱硫法目前被越来越多的替代石灰石/石灰-石膏法应用于烟气脱硫中。该法中，脱硫产物经脱水干燥和热解处理后，主要组分再生转化为MgO，可送回脱硫系统继续烟气脱硫。另外，热解过程中释放出的含高浓度SO2的气体可被用来制备硫酸，避免硫资源的浪费，实现硫元素再利用。但是，脱硫产物中主要包含MgSO3和MgSO4，MgSO4需要在高于1000℃高温下才能完全分解为MgO和SO2，再生过程能耗巨大，而这一部分热量往往由向炉内喷入燃料油燃烧所释放热量供给。另外，MgO在高温下也易于团聚烧结，脱硫活性被削弱，严重限制了氧化镁烟气脱硫技术的推广应用。虽然有文献报道，采用过量的CO、H2和CH4等还原性气体替代燃料油，可降低硫酸镁的分解温度，但对还原性气体消耗量巨大。这降低MgO再生过程的经济性，也会造成尾气中含有H2S、COS等副产品，不利于后续的SO2制酸过程。在中国专利授权公开号CN101624197B的专利技术专利中公开了一种镁法脱硫副产物亚硫酸镁锻烧回用技术，该技术提供的工艺流程中包括如下步骤：(1)将主要成分为MgSO3的镁法脱硫产物与硫磺按一定比例混合；(2)混合物于500-1000℃煅烧温度下在空气中沸腾煅烧，煅烧后分解为含SO2的气体产物与含MgO的固体产物；(3)将含SO2的气体产物进行余热回收，得到蒸汽副产物；(4)将含MgO的固体产物增湿后重新利用进行烟气脱硫。其优点为，脱硫产物煅烧后得到的气体中SO2产量和浓度较高；煅烧温度较低，降低了能耗；可副产蒸汽，增加了经济效益。其不足之处在于，实际运行中镁法脱硫产物内有20-30％含量的MgSO4，但本专利技术并不能将这些MgSO4再生为MgO，浪费了很大一部分镁资源；MgSO3与硫磺直接在空气条件下沸腾煅烧，容易被O2氧化为MgSO4与SO2，使MgSO3热分解率偏低，脱硫产物无法再生；整个系统需要从外界获得电能才能实现500-1000℃的煅烧温度，系统无法自热运行。
技术实现思路
针对现有湿法氧化镁烟气脱硫技术中存在的上述缺点和不足，本专利技术的目的在于提供了一种无需外界供给燃料即可实现氧化镁脱硫剂自热再生，同时生产含高浓度SO2原料气的装置和方法。干燥后的脱硫产物与硫磺进入反应器(1)，与通入其中的过量空气反应，硫磺与氧气首先反应生成SO2气体。随后，脱硫产物中所含的MgO、Mg(OH)2和MgCO3组分进而与SO2反应生成MgSO3，MgSO3进而被氧气充分氧化为MgSO4组分。该反应过程释放出大量热量，最终产物MgSO4颗粒被气体携带出反应器(1)，经旋风分离器分离下来进入反应器(2)。由于反应器(1)的操作温度高于反应器(2)，MgSO4颗粒可充当载热体作用，将反应器(1)内释放出的热量传递给反应器(2)。因此，反应器(2)内的再生反应可自热运行，不再需要通过化石燃料燃烧提供热量，具有节能减排的鲜明特点。反应器(2)内的反应发生于MgSO4颗粒与某气体之间，该气体为过量硫磺和空气燃烧后生成的气体产物。气体中含有的硫蒸气可将部分MgSO4颗粒还原为MgO，同时释放出SO2气体。由于气体产物中SO2的体积含量可高达50％甚至更高，反应器(2)所生成气体可直接制备硫酸、漂白剂和防腐剂等。反应器(2)内的固体产物由生成的MgO颗粒和未反应的MgSO4颗粒组成，它由反应器(2)排出后分为两部分。一部分颗粒可送入湿法脱硫工序再次进行烟气脱硫，另一部分则循环进入反应器(1)发生氧化反应而释放出大量热量。该方法通过控制反应器内硫磺蒸气与空气的相对比例，在两个反应器内分别维持还原性和氧化性气氛，可使MgO脱硫剂的再生反应连续进行。同时，MgO脱硫剂的再生过程可伴生含高浓度SO2气体的原料气，具有对环境友好、节能降耗和节省投资的优点，应用前景十分广阔。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用下述技术方案予以实现：一种利用镁法脱硫产物生产高浓度SO2气的装置，它包括氧化固硫器1、还原再生器2、返料器3、旋风分离器4、螺旋进料器5、6、7、搅拌器8、焚烧炉9和鼓风机10。所述返料器3连接于氧化固硫器1与还原再生器2之间，所述氧化固硫器1顶部通过旋风分离器4与还原再生器2上部相连，旋风分离器4下部料腿伸入再生器2内床层中。所述氧化固硫器1下部设有脱硫产物和硫磺的混合物进料口、脱硫剂颗粒返料进料口和空气进气口，所述还原再生器2下部设有混合气进气口和脱硫剂颗粒出料口，上部还设有含高浓度SO2气体出气口。其中，所述氧化固硫器1下部的脱硫产物和硫磺的混合物进料口与搅拌器8的出料口相连，所述搅拌器8的进料口连接有螺旋进料器5和6，所述氧化固硫器1底部的进气口连接有鼓风机10。所述还原再生器2底部的进气口与焚烧炉9的出气口相连，所述焚烧炉9下部的进料口连接有螺旋进料器7，焚烧炉9底部的进气口连接有鼓风机10。进一步的，所述氧化固硫器1由上下两个内径不同的圆柱形反应器组成，上部圆柱形反应器与下部圆柱形反应器内径比为0.2-0.75：1。进一步的，所述氧化固硫器1总高度为2-25m，下部圆柱形反应器内径0.3-5m。进一步的，所述还原再生器2的脱硫剂颗粒出料口高度高于返料器3的进料口，两者高度差为0.3-5m，返料器3的出料口高于氧化固硫器1的脱硫剂颗粒返料进料口，两者高度差为0.3-5m。所述返料器3通过倾斜的料腿分别与氧化固硫器2和还原再生器1相连。本专利技术还提供了利用湿法氧化镁脱硫产物生产含高浓度SO2原料气的方法，它包括以下步骤：(1)开始生产时，从烟气脱硫工序而来经过初步干燥后的脱硫产物和硫磺颗粒一同进入氧化固硫器1，与从氧化固硫器1底部进气口通入的空气接触反应。此时进入氧化固硫器1的空气流量相比于进入其中的脱硫产物和硫磺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用镁法脱硫产物生产高浓度SO

【技术特征摘要】
1.一种利用镁法脱硫产物生产高浓度SO2气的装置和方法，其特征在于，所述方法包括氧化固硫器1、还原再生器2、返料器3、旋风分离器4、螺旋进料器5、6、7、搅拌器8、焚烧炉9和鼓风机10。所述返料器3连接于氧化固硫器1与还原再生器2之间，所述氧化固硫器1顶部通过旋风分离器4与还原再生器2相连，氧化固硫器1下部设有脱硫产物和硫磺的混合物进料口、脱硫剂颗粒返料进料口和空气进气口，所述还原再生器2下部设有空气与硫蒸气混合气进气口和脱硫剂颗粒出口，上部还设有脱硫剂颗粒进料口和出气口。2.根据权利要求1所述的一种利用镁法脱硫产物生产高浓度SO2气的装置和方法，其特征在于：所述氧化固硫器1下部的脱硫产物和硫磺的混合物进料口连接有搅拌器8，所述氧化固硫器1底部的进气口连接有鼓风机10，所述搅拌器8的进料口连接有螺旋进料器5和6。3.根据权利要求1所述的一种利用镁法脱硫产物生产高浓度SO2气的装置和方法，其特征在于：所述还原再生器2下部的混合气进气口连接有焚烧炉9，所述焚烧炉9下部的硫磺进料口连接有螺旋进料器7，所述焚烧炉9底部的空气进气口连接有鼓风机10。4.根据权利要求2所述的一种利用镁法脱硫产物生产高浓度SO2气的装置和方法，其特征在于：所述氧化固硫器1由上下两个内径不同的圆柱形反应器组成，上部圆柱形反应器与下部圆柱形反应器内径比为0.2-0.75：1。5.根据权利要求2所述的一种利用镁法脱硫产物生产高浓度SO2气的装置和方法，其特征在于：所述氧化固硫器1高度为2-25m，下部圆柱形反应器内径0.3-5m。6.根据权利要求1所述的一种利用镁法脱硫产物生产高浓度SO2气的装置和方法，其特征在于：所述返料器3通过倾斜的料腿分别与氧化固硫器1和还原再生器2相连。所述还原再生器2的脱硫剂颗粒出料口高度高于返料器3的进料口，两者高度差为0.3-5m。所述返料器3的脱硫剂颗粒出料口高度高于氧化固硫器1的脱硫剂颗粒返料进料口，两者高度差为0.3-5m。7.利用权利要求1-6任一项所述的一种利用镁法脱硫产物生产高浓度SO2气的方法，其特征在于它包括以下步骤：(1)反应开始后，螺旋给料器5和6分别将脱硫产物和硫磺颗粒送入搅拌器8，经其搅拌混合后送入氧化固硫器1。由于固硫器1底部经鼓风机10送入的空气流量较大，固硫器1内氧气相比于硫磺颗粒远远过量，反应器内呈现较强的氧化性气氛。硫磺颗粒首先被氧化为SO2气体，SO2气体与脱硫产物中的MgO、Mg(OH)2和MgCO3组分均发生反应生成MgSO3，MgSO3进而被氧气充分氧化后生成MgSO4组分，整个反应释放出大量热量。由于固硫器1内操作气速较高，所生成产物MgSO4颗粒被贫氧空气携带沿固硫器1上行进入旋风分离器4内被气固分离，MgSO4颗粒沿分离器4下部料腿落入还原再生器2床层内。因为经焚烧炉9送入还原再生器2的...

【专利技术属性】
技术研发人员：昌晶，田红景，远富启，
申请(专利权)人：青岛农业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37