本发明专利技术公布了一种利用钢厂尾气还原二氧化硫回收硫磺的方法及系统，系统包括：除尘器、换热器、加热器、反应器、多级冷凝换热、液硫捕集器、硫磺储罐；采用钢厂尾气作为还原气，利用尾气中的一氧化碳和氢气还原烟气或富集气中的二氧化硫，生成硫磺；可在一个单级反应器中将二氧化硫还原得到单质硫，且无其他固体副产物，转化率、选择性高，反应尾气中过量的二氧化硫及少量的羰基硫、硫化氢，返回至前端脱硫富集装置进行循环利用。本发明专利技术对二氧化硫浓度要求很低，操作范围宽，从低浓度到高浓度均可适用，还原过程简单，抗氧、水等杂质能力高。系统结构相对简单，节约成本，运行操作简单。运行操作简单。运行操作简单。
【技术实现步骤摘要】
一种利用钢厂尾气还原二氧化硫回收硫磺的方法及系统
[0001]本专利技术涉及工业尾气处理与回收利用技术，尤其涉及一种利用钢厂尾气还原二氧化硫回收硫磺的方法及其系统，以钢厂尾气诸如高炉煤气或者转炉煤气或者焦炉尾气等作为还原气处理烟气或者富集气中的二氧化硫，生成硫磺并回收。
技术介绍
[0002]二氧化硫是大气主要污染物，其会在大气环境中进一步形成酸雨，进而导致土壤酸化等危害。目前随着国家环境法律法规、标准等相应政策的日趋严格，二氧化硫是国家重点减排的目标之一。
[0003]目前二氧化硫处理方法众多，例如石灰石法等，其中回收法不仅可以减少二氧化硫对环境的污染，还可以通过硫的资源回收，为企业带来部分经济价值。其中硫磺具有易存储且具有一定的附加值的优点，特别是考虑到我国硫磺资源短缺，对外依存度高的情况，将二氧化硫还原成硫磺是一条非常好的二氧化硫处理方式。其依据二氧化硫的状态可分为气相还原法和液相还原法。气相还原法采用烟气直接还原，具有流程简单，操作简易的优势。
[0004]目前通常是采用二氧化硫与硫化氢反应的克劳斯工艺，或者采用活性炭为还原剂的方法，少量采用硫化钙作为还原剂的方法。此外将氢气作为还原剂生成单质硫(硫磺)的方法，实质还是将部分二氧化硫还原为硫化氢后采用克劳斯工艺的方法，本质与克劳斯工艺无异，且还会增加整体工艺的复杂性。当然甲烷还原剂体系也是存在同样还原过度，生成硫化氢的问题。而碳材料、硫化钙生成单质硫存在硫磺与粉渣分离的问题，导致生成的硫磺品质偏低，且碳材料在高温下还存在煤焦油等可能需要额外处理的物质。
[0005]专利CN104045062B记载了一种以活性炭作为还原剂，在600-850℃下还原二氧化硫生成单质硫的系统和方法。但此方法需额外购买价格较高的活性炭，且可能存在煤焦油的问题。CN106467293公布了一种制取硫磺的方法及制取硫磺的系统装置。其利用碳质还原剂(煤炭、焦炭、活性炭、石油焦、天然气、煤气)对二氧化硫SO2在高温下还原高浓度SO2气体(1％～99％)制备硫磺，但该工艺属于转化率随二氧化硫SO2浓度增加而降低，在高浓度SO2情况下如何保证理想硫磺回收率没有提出有效措施。且所用还原剂成分复杂，极易出现其他杂质进而影响整体工艺或者硫磺的品质。CN208711392U则是通过液相克劳斯反应将二氧化硫与硫化氢反应生成硫磺。
[0006]因此，采用钢厂尾气作为还原剂，来源更为广泛低廉，且无固体还原剂的废渣、需要不断补充等问题影响，也不存在过度还原生成硫化氢等，进而影响选择性的问题。
技术实现思路
[0007]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种利用钢厂尾气还原二氧化硫回收硫磺的方法及系统，采用钢厂尾气(诸如高炉煤气或者转炉煤气或者焦炉尾气等工业尾气)作为还原气，处理烟气或者富集气中的二氧化硫，可在单级反应器中将二氧化硫催化转化为单质硫(硫磺)，有效利用工业尾气。
[0008]本专利技术提供一种利用钢厂尾气催化还原气体中二氧化硫，生成硫磺的处理技术。其采用来源广泛的钢厂尾气作为还原气对气体中的二氧化硫进行还原。产品仅为硫磺，多余的二氧化硫等可返回前端进行循环利用。此技术方案操作简单，收集的产品为容易储运的硫磺，且气源广泛、操作范围宽，几乎不受二氧化硫浓度波动的影响。
[0009]本专利技术提供的技术方案是：
[0010]一种利用钢厂尾气还原二氧化硫回收硫磺的方法，可在一个单级反应器中将二氧化硫还原得到单质硫(硫磺)，采用作为还原气的钢厂尾气，如高炉煤气、转炉煤气、焦炉尾气等，通过尾气中的一氧化碳及氢气还原烟气或者富集气中的二氧化硫，生成硫磺，进而冷却收集，回收单质硫。具体步骤如下：
[0011]1)将含硫烟气或者富集二氧化硫后的烟气与还原气(钢厂尾气)经除尘后，在换热器中预热至150～350℃；
[0012]2)预热后两种气体经加热器，混合、加热至反应所需温度，350～700℃；
[0013]3)加热后的气体进入反应器中，并进行还原反应，得到液态或气态的硫单质；
[0014]4)从反应器的出气口排出的尾气为换热介质气体，换热介质气体经换热器，与除尘后的含硫烟气进行换热；
[0015]5)换热介质气体在所述换热器中进行换热后，流入多级冷凝器进行冷凝，再进入液硫捕集器；
[0016]6)液硫捕集器中收集得到液硫，进入下方的硫磺储罐；
[0017]高温气体带着气态硫磺进入液硫捕集器，在液硫捕集器冷却其中的硫磺，进入下方的硫磺储罐；
[0018]7)液硫捕集器排出的气体(即冷却硫磺后的其余气体)再返回烟气富集净化的前端处理，多余的二氧化硫返回前端进行循环。
[0019]其中反应器内主要反应为：
[0020]SO2+2CO＝S+2CO2[0021]SO2+2H2＝S+2H2O
[0022]还包含其他的副反应：
[0023]MS
x
+CO＝MS
x-1
+COS
[0024]MS
x-1
+S＝MS
x
[0025]CO+S＝COS
[0026]COS+H2O＝H2S+CO2[0027]2H2S+SO2＝3S+H2O
[0028]2COS+3O2→
2SO2+2CO2[0029]2COS+SO2→
3S+2CO2[0030]2CO+O2→
2CO2[0031]2H2+O2→
2H2O
[0032]COS+H2→
H2S+CO
[0033]其中MS为催化剂上预硫化后的活性组分，M代表活性组分中的金属成分。
[0034]上述利用钢厂尾气还原二氧化硫回收硫磺的方法中：
[0035]所述含硫烟气或者富集二氧化硫后烟气来源包括但不局限于通过变压吸附、干法
活性焦、膜分离、有机胺法等方法脱除富集的高浓度二氧化硫富集气等。
[0036]所述还原气来源包括但不局限于高炉煤气、转炉煤气等钢厂尾气；所述还原气的组成满足条件：一氧化碳含量大于1％，二氧化碳含量小于50％，氧含量小于2％，水含量小于20％，氢气含量大于1％，硫化氢浓度小于一氧化碳加氢气浓度的30％；
[0037]所述含硫烟气或者富集二氧化硫后烟气的组成满足条件：二氧化硫含量大于5000ppm，二氧化碳含量小于50％，氧含量小于2％，水含量小于20％。
[0038]所述换热器的进口分别与除尘后含硫烟气和钢厂尾气管道连接，所述换热器的出口与所述加热器进口连接。
[0039]所述进入加热器混合后气体中的二氧化硫浓度与一氧化碳+氢气的浓度比为1.01～1.1:2；
[0040]所述反应温度为300～900℃，反应空速300～6000h-1
，反应压力为0.1～3MPa；
[0041]反应器内的反应使用的催化剂活性以硫磺计，则产物选择性为95％以上；以一氧化碳+氢气计，则转化率99％以上；
[0042]优选的，反应器内的反应本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用钢厂尾气还原二氧化硫回收硫磺的方法，采用钢厂尾气作为还原气，利用尾气中的一氧化碳和氢气还原烟气或富集气中的二氧化硫，生成硫磺，可在一个单级反应器中将二氧化硫还原得到单质硫；包括如下步骤：1)将含硫烟气或富集二氧化硫后的烟气与还原气经除尘后，在换热器中预热至150～350℃；2)两种气体预热后经加热器混合、加热至反应温度350～700℃，混合后气体中的二氧化硫浓度与一氧化碳+氢气的浓度比为1.01～1.1:2；3)加热后的气体进入反应器中，进行还原反应，反应温度为300～900℃，反应空速300～6000h-1
，反应压力为0.1～3MPa；得到液态或气态的硫单质；4)从反应器的出气口排出的尾气为换热介质气体；换热介质气体流入换热器，温度为400～750℃；换热介质气体与除尘后的含硫烟气进行换热后从所述换热器流出时的温度为250～500℃；5)换热介质气体在所述换热器中进行换热后，流入多级冷凝器进行冷凝，从所述多级冷凝器流出的气体的温度为150～250℃；再进入液硫捕集器；6)液硫捕集器中收集得到液硫，进入下方的硫磺储罐；7)液硫捕集器排出的气体再返回烟气富集净化的前端进行处理，多余的二氧化硫返回前端进行循环。2.如权利要求1所述利用钢厂尾气还原二氧化硫回收硫磺的方法，其特征是，所述反应器内的反应包括主要反应：SO2+2CO＝S+2CO2SO2+2H2＝S+2H2O还包含副反应：MS
x
+CO＝MS
x-1
+COSMS
x-1
+S＝MS
x
CO+S＝COSCOS+H2O＝H2S+CO22H2S+SO2＝3S+H2O2COS+3O2→
2SO2+2CO22COS+SO2→
3S+2CO22CO+O2→
2CO22H2+O2→
2H2OCOS+H2→
H2S+CO其中，MS为催化剂上预硫化后的活性组分，M代表活性组分中的金属成分。3.如权利要求2所述利用钢厂尾气还原二氧化硫回收硫磺的方法，其特征是，反应器内的反应使用的催化剂活性以硫磺计，则产物选择性为95％以上；以一氧化碳+氢气计，则转化率为99％以上。4.如权利要求3所述利用钢厂尾气还原二氧化硫回收硫磺的方法，其特征是，所述催化剂为采用含硫化氢气体预硫化后...
【专利技术属性】
技术研发人员：高翊，张晓红，蒋化，耿云峰，
申请(专利权)人：北京北大先锋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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