二氧化硫吸附工艺

文档序号:1897061 发布日期:2021-11-30 浏览:27次 >En<

阅读说明:本技术 二氧化硫吸附工艺 (Sulfur dioxide adsorption process ) 是由 朱荣海 常宏岗 何金龙 陈昌介 刘宗社 熊钢 李金金 杨威 温崇荣 余军 许娟 于 2020-05-26 设计创作,主要内容包括:本申请公开了一种二氧化硫吸附工艺,属于气体吸附技术领域。本申请实施例提供的二氧化硫吸附工艺,通过第一反应器和至少一个第二反应器实现对尾气中二氧化硫的吸附以及吸附剂的再生,且吸附反应器和再生反应器可以根据吸附剂的吸附情况和再生情况进行互换,实现边吸附边再生,与还原吸收类尾气处理工艺和氧化吸收类处理工艺相比,具有明显的节能降耗、节约投资、减少操作成本等优势。(The application discloses sulfur dioxide adsorption technology belongs to the technical field of gas adsorption. The sulfur dioxide adsorption process provided by the embodiment of the application realizes the adsorption of sulfur dioxide in tail gas and the regeneration of the adsorbent through the first reactor and the at least one second reactor, and the adsorption reactor and the regeneration reactor can be exchanged according to the adsorption condition and the regeneration condition of the adsorbent, so that the regeneration while adsorption is realized.)

二氧化硫吸附工艺

技术领域

本申请涉及气体吸附技术领域。特别涉及一种二氧化硫吸附工艺。

背景技术

二氧化硫是一种常见的大气污染物,削减二氧化硫的排放,控制大气污染已成为我国环境保护的重要课题之一。随着世界各国环境保护标准的日益严格,对硫磺回收装置产生的二氧化硫的排放也有了更严格的要求。

相关技术中,主要采用还原吸收类尾气处理工艺(如SCOT)或氧化吸收类处理工艺(如Cansolv)降低硫磺回收装置尾气中的二氧化硫排放浓度,达到排放标准后,再排放剩余的尾气。例如,还原吸收类尾气处理工艺,主要是先通过在线燃烧炉、电加热器和蒸汽换热等方式将克劳斯尾气和氢气的混合气体加热,然后将混合气体通入反应器中,氢气与尾气中包括二氧化硫在内的含硫气体在反应器内发生反应,得到含硫化氢的加氢尾气。然后通过急冷塔对加氢尾气进行降温,将降温后的加氢尾气通入吸收塔,在吸收塔内通过胺液吸收硫化氢,吸收饱和的胺液进入再生塔中进行再生,通过升温将胺液中的硫化氢汽提出来,然后再输送回硫磺回收装置。

但相关技术中处理工艺的工艺流程繁琐,且装置复杂,投资高,运行成本高,装置规模较低时经济性较差。

发明内容

本申请实施例提供了一种二氧化硫吸附工艺,可以降低能耗,节约投资,减少操作成本。具体技术方案如下:

本申请实施例提供了一种二氧化硫吸附工艺,所述工艺包括:

向吸附反应器内通入尾气,通过所述吸附反应器内的吸附剂吸附所述尾气中的二氧化硫,以及向再生反应器内通入第一预设温度的再生气体,通过所述再生气体中的还原性气体使所述再生反应器内的吸附剂再生;所述再生反应器包括第一反应器,所述吸附反应器包括至少一个第二反应器,当所述第二反应器为多个时,相邻两个第二反应器通过第一阀门串联,所述第一反应器与所述至少一个第二反应器中位于串联顺序的第一个第二反应器以及最后一个第二反应器通过第二阀门串联;

检测所述吸附反应器的出口处二氧化硫的浓度,以及检测所述再生反应器的出口处含硫气体的浓度,所述再生反应器的出口处的含硫气体为所述还原性气体与所述吸附剂反应产生的;

当所述吸附反应器的出口处二氧化硫的浓度未达到第一预设浓度时,排放除去二氧化硫后的尾气;

当所述再生反应器的出口处含硫气体的浓度低于第二预设浓度时,从所述至少一个第二反应器中选取一第二反应器作为再生反应器,将所述第一反应器和所述至少一个第二反应器中剩余的第二反应器作为吸附反应器,执行所述向吸附反应器内通入尾气,通过所述吸附反应器内的吸附剂吸附所述尾气中的二氧化硫,以及向再生反应器内通入第一预设温度的再生气体,通过所述再生气体中的还原性气体使所述再生反应器内的吸附剂再生的步骤,直至每个第二反应器均作为再生反应器进行再生;

将所述第一反应器作为再生反应器,将所述至少一个第二反应器作为吸附反应器,执行所述向吸附反应器内通入尾气,通过所述吸附反应器内的吸附剂吸附所述尾气中的二氧化硫,以及向再生反应器内通入第一预设温度的再生气体,通过所述再生气体中的还原性气体使所述再生反应器内的吸附剂再生的步骤。

在一种可能的实现方式中,所述至少一个第二反应器包括:第三反应器和第四反应器,所述第三反应器和所述第四反应器通过所述第一阀门串联,所述第一反应器与所述第三反应器以及所述第四反应器通过所述第二阀门串联;

所述向吸附反应器内通入尾气,包括:

向所述第三反应器和所述第四反应器内通入所述尾气,所述尾气先进入所述第三反应器,再进入所述第四反应器;

所述从所述至少一个第二反应器中选取一第二反应器作为再生反应器,将所述第一反应器和所述至少一个第二反应器中剩余的第二反应器作为吸附反应器,包括:

将所述第三反应器作为再生反应器,将所述第一反应器和所述第四反应器作为吸附反应器。

在另一种可能的实现方式中,所述再生气体还包括:惰性气体;

所述向再生反应器内通入第一预设温度的再生气体,通过所述再生气体中的还原性气体使所述再生反应器内的吸附剂再生,包括:

向所述再生反应器内通入所述惰性气体,通过所述惰性气体除去所述再生反应器内残留的尾气;

向所述再生反应器内通入所述还原性气体,通过所述还原性气体使所述再生反应器内的吸附剂再生。

在另一种可能的实现方式中,所述当所述再生反应器的出口处含硫气体的浓度低于第二预设浓度时,从所述至少一个第二反应器中选取一第二反应器作为再生反应器,将所述第一反应器和所述至少一个第二反应器中剩余的第二反应器作为吸附反应器之前,所述工艺还包括:

继续向所述再生反应器内通入所述惰性气体,停止向所述再生反应器内通入所述还原性气体。

在另一种可能的实现方式中,所述再生气体中还原性气体的浓度为1%~99%。

在另一种可能的实现方式中,所述向再生反应器内通入第一预设温度的再生气体,包括:

将所述除去二氧化硫后的尾气与未通入所述再生反应器内的再生气体换热;

若换热后的再生气体的温度未达到所述第一预设温度,通过电加热器或在线炉将所述再生气体加热至所述第一预设温度;

向所述再生反应器内通入所述第一预设温度的再生气体。

在另一种可能的实现方式中,所述工艺还包括:

通过输送管线将所述含硫气体输送回硫磺回收装置中的主燃烧炉、一级克劳斯反应器或二级克劳斯反应器中。

在另一种可能的实现方式中,所述输送管线上设有氧气浓度检测器和还原性气体浓度检测器;

所述通过输送管线将所述含硫气体输送回硫磺回收装置中的主燃烧炉、一级克劳斯反应器或二级克劳斯反应器中之前,所述工艺还包括:

通过所述氧气浓度检测器检测所述含硫气体中氧气的浓度;

通过所述还原性气体浓度检测器检测所述含硫气体中还原性气体的浓度;

当所述含硫气体中氧气的浓度低于第三预设浓度且所述含硫气体中还原性气体的浓度低于第四预设浓度时,执行所述通过输送管线将所述含硫气体输送回硫磺回收装置中的主燃烧炉、一级克劳斯反应器或二级克劳斯反应器中的步骤。

在另一种可能的实现方式中,所述第二反应器的数量为1~4。

在另一种可能的实现方式中,所述还原性气体包括:氢气、甲烷、一氧化碳中的至少一种。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是:

本申请实施例提供的二氧化硫吸附工艺,向吸附反应器内通入尾气,通过吸附反应器内的吸附剂吸附尾气中的二氧化硫,以及向再生反应器内通入第一预设温度的再生气体,通过再生气体中的还原性气体使再生反应器内的吸附剂再生;检测吸附反应器的出口处二氧化硫的浓度,以及检测再生反应器的出口处含硫气体的浓度;当二氧化硫的浓度未达到第一预设浓度时,排放除去二氧化硫后的尾气;当含硫气体的浓度低于第二预设浓度时,从至少一个第二反应器中选取一第二反应器作为再生反应器,将第一反应器和至少一个第二反应器中剩余的第二反应器作为吸附反应器,向吸附反应器内通入尾气,通过吸附反应器内的吸附剂吸附尾气中的二氧化硫,以及向再生反应器内通入第一预设温度的再生气体,通过再生气体中的还原性气体使再生反应器内的吸附剂再生,直至每个第二反应器均作为再生反应器进行再生;将第一反应器作为再生反应器,将至少一个第二反应器作为吸附反应器,向吸附反应器内通入尾气,通过吸附反应器内的吸附剂吸附尾气中的二氧化硫,以及向再生反应器内通入第一预设温度的再生气体,通过再生气体中的还原性气体使再生反应器内的吸附剂再生,直至每个第二反应器均作为再生反应器进行再生。该工艺通过第一反应器和至少一个第二反应器实现对尾气中二氧化硫的吸附以及吸附剂的再生,且吸附反应器和再生反应器可以根据吸附剂的吸附情况和再生情况进行互换,实现边吸附边再生,与还原吸收类尾气处理工艺和氧化吸收类处理工艺相比,具有明显的节能降耗、节约投资、减少操作成本等优势。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种二氧化硫吸附工艺的流程图;

图2是本申请实施例提供的一种吸附反应器的数量为2时的工艺图。

具体实施方式

为使本申请的技术方案和优点更加清楚,下面对本申请实施方式作进一步地详细描述。

本申请实施例提供了一种二氧化硫吸附工艺,参见图1,该工艺包括:

步骤101:向吸附反应器内通入尾气,通过吸附反应器内的吸附剂吸附尾气中的二氧化硫。

该尾气为硫磺回收装置产生的尾气,尾气中至少包括二氧化硫和氧气。

其中,吸附反应器包括至少一个第二反应器,当第二反应器为多个时,相邻两个第二反应器通过第一阀门串联。吸附反应器的数量可以根据需要进行设置并更改,在本申请实施例中,对此不作具体限定。例如,第二反应器的数量为1、2、3或者4。

当吸附反应器的数量为2时,至少一个第二反应器包括:第三反应器和第四反应器,第三反应器和第四反应器通过第一阀门串联;本步骤为:向第三反应器和第四反应器内通入尾气,该尾气先进入第三反应器,再进入第四反应器。

当吸附反应器的数量为3时,至少一个第二反应器包括:第三反应器、第四反应器和第五反应器,第三反应器和第四反应器通过第一阀门串联,第四反应器和第五反应器通过第一阀门串联;本步骤为:向第三反应器、第四反应器和第五反应器内通入尾气,该尾气依次进入第三反应器、第四反应器和第五反应器。

当吸附反应器的数量为4时,至少一个第二反应器包括:第三反应器、第四反应器、第五反应器和第六反应器,第三反应器和第四反应器通过第一阀门串联,第四反应器和第五反应器通过第一阀门串联,第五反应器和第六反应器通过第一阀门串联;本步骤为:向第三反应器、第四反应器、第五反应器和第六反应器内通入尾气,该尾气依次进入第三反应器、第四反应器、第五反应器和第六反应器。

在本申请实施例中,通过增加吸附反应器的数量,可以提高对二氧化硫的处理能力,实现不同浓度二氧化硫的可控排放。

在本申请实施例中,吸附反应器内装填有吸附剂,吸附剂可以吸附二氧化硫。该吸附剂吸附二氧化硫的类型为化学吸附,也即在吸附剂作用下,二氧化硫转化为硫酸盐,固定在吸附剂上。该吸附过程可以通过以下反应式表示:

MxO+SO2+1/2O2→MxSO4

其中,该吸附剂可以根据需要进行设置并更改,在本申请实施例中,对此不作具体限定。例如,该吸附剂为CeCuLiAl混合氧化物、FeZnNaAl混合氧化物和CrNiNaAl混合氧化物中的至少一种。

其中,通入的尾气可以为从硫磺回收装置输出的,经焚烧炉焚烧后的尾气,也可以为经过废热锅炉回收热量后的尾气。在本申请实施例中,对此不作具体限定。通入的尾气的空速可以根据需要进行设置并更改,在本申请实施例中,对此不作具体限定。例如,尾气的空速为1000~5000h-1。尾气的温度可以根据需要进行设置并更改,在本申请实施例中,对此不作具体限定。例如,尾气的温度为250~600℃。

步骤102:向再生反应器内通入第一预设温度的再生气体,通过再生气体中的还原性气体使再生反应器内的吸附剂再生。

再生反应器包括第一反应器,第一反应器与至少一个第二反应器中位于串联顺序的第一个第二反应器以及最后一个第二反应器通过第二阀门串联。

当吸附反应器的数量为2,也即至少一个第二反应器包括:第三反应器和第四反应器时,第一反应器与第三反应器以及第四反应器通过第二阀门串联。

当吸附反应器的数量为3,也即至少一个第二反应器包括:第三反应器、第四反应器和第五反应器时,第一反应器与第三反应器以及第五反应器通过第二阀门串联。

当吸附反应器的数量为4,也即至少一个第二反应器包括:第三反应器、第四反应器、第五反应器和第六反应器时,第一反应器与第三反应器以及第六反应器通过第二阀门串联。

在本申请实施例中,通过将第一反应器和至少一个第二反应器串联,达到了每个反应器均可以作为吸附反应器吸附二氧化硫,同时也可以作为再生反应器进行再生的效果,从而实现对二氧化硫的不间断吸附,提高了尾气处理效率。

在本申请实施例中,再生气体中包括还原性气体,还可以包括惰性气体。

在一种可能的实现方式中,当再生气体包括还原性气体时,本步骤为:向再生反应器内通入还原性气体,通过还原性气体使再生反应器内的吸附剂再生。

在另一种可能的实现方式中,当再生气体中包括还原性气体和惰性气体时,本步骤为:向再生反应器内通入惰性气体,通过惰性气体除去再生反应器内残留的尾气;向再生反应器内通入还原性气体,通过还原性气体使吸附剂再生。

该实现方式中,先通入惰性气体,通过惰性气体除去再生反应器内残留的尾气,从而保持再生反应器处于惰性气体环境中,有利于吸附剂再生过程的进行,保证吸附剂再生过程中的安全性。

本步骤中,还原性气体与吸附有二氧化硫的吸附剂发生氧化还原反应,反应后生成含硫气体。吸附剂再生过程可以通过以下反应式表示:

MxSO4+H2→MxO+SO2+H2O

该含硫气体中包括二氧化硫,可能还包括硫化氢。

其中,该还原性气体可以根据需要进行设置并更改,在本申请实施例中,对此不作具体限定。例如,该还原性气体为氢气、甲烷、一氧化碳中的至少一种。通入的还原性气体的空速可以根据需要进行设置并更改,在本申请实施例中,对此不作具体限定。例如,还原性气体的空速为10~1000h-1。该还原性气体的来源可以根据需要进行设置并更改,在本申请实施例中,对此不作具体限定。例如,该还原性气体来自气体发生装置或加氢还原吸收装置的吸收塔出口。

并且,第一预设温度可以根据需要进行设置并更改,在本申请实施例中,对此不作具体限定。例如,第一预设温度为250~600℃,也即再生气体的温度为250~600℃。

另外,本步骤中可以通过气体输送管线通入还原性气体,当还原性气体的浓度不足时,还可以通过该气体输送管线及时补充还原性气体,从而满足再生反应器的需求。

需要说明的一点是,步骤101和102没有先后顺序之分,在进行二氧化硫吸附时,可以同时执行步骤101和102。

步骤103:检测吸附反应器的出口处二氧化硫的浓度,以及检测再生反应器的出口处含硫气体的浓度。

再生反应器的出口处的含硫气体为还原性气体与吸附剂反应产生的。

在一种可能的实现方式中,可以在吸附反应器的出口处设置取样口,在该取样口处采集二氧化硫,然后检测二氧化硫的浓度。在另一种可能的实现方式中,也可以在吸附反应器的出口处设置二氧化硫浓度检测器,通过该浓度检测器检测吸附反应器的出口处二氧化硫的浓度。在本申请实施例中,对此不作具体限定。

在一种可能的实现方式中,可以在再生反应器的出口处设置取样口,在该取样口处采集含硫气体,然后检测含硫气体的浓度。在另一种可能的实现方式中,也可以在再生反应器的出口处设置浓度检测器,通过该浓度检测器检测吸附反应器的出口处含硫气体的浓度。在本申请实施例中,对此不作具体限定。

需要说明的一点是,吸附过程刚开始,二氧化硫全部被吸附剂吸附,因此,吸附反应器的出口处几乎检测不到二氧化硫。而随着吸附剂的饱和,吸附剂吸附二氧化硫的能力越来越差,吸附反应器的出口处二氧化硫的浓度逐渐升高。而再生过程刚开始,吸附有二氧化硫的吸附剂与还原性气体反应生成含硫气体,因此,再生反应器的出口处含硫气体的浓度较高,随着反应的进行,吸附剂逐渐再生,也即吸附有二氧化硫的吸附剂逐渐减少,则生成的含硫气体的浓度也逐渐降低。

步骤104:当吸附反应器的出口处二氧化硫的浓度未达到第一预设浓度时,排放除去二氧化硫后的尾气。

当吸附反应器的出口处二氧化硫的浓度未达到第一预设浓度时,说明吸附剂还未达到饱和,在此之前,可以通过尾气输送管线将除去二氧化硫的尾气输送至烟囱,通过烟囱排放。而当吸附反应器的出口处二氧化硫的浓度达到甚至超过第一预设浓度时,说明吸附剂基本达到饱和,吸附过程完成。

在一种可能的实现方式中,除去二氧化硫后的尾气的温度较高,可以将该尾气与再生气体换热,充分利用该尾气的热量对再生气体加热,回收该尾气的热量,从而节约能耗。相应的,步骤102可以为:

将除去二氧化硫后的尾气与未通入再生反应器内的再生气体换热;

若换热后的再生气体的温度未达到第一预设温度,通过电加热器或在线炉将再生气体加热至第一预设温度;

向再生反应器内通入第一预设温度的再生气体。

换热后的除去二氧化硫后的尾气则可以通过尾气输送管线输送至烟囱,再通过烟囱排放。其中,通过烟囱排放除去二氧化硫后的尾气之前,还可以通过二氧化硫浓度检测器进行检测,确定该尾气中的二氧化硫的浓度是否达标,进一步保证了二氧化硫的达标排放。

步骤105:当再生反应器的出口处含硫气体的浓度低于第二预设浓度时,从至少一个第二反应器中选取一第二反应器作为再生反应器,将第一反应器和至少一个第二反应器中剩余的第二反应器作为吸附反应器,向吸附反应器内通入尾气,通过吸附反应器内的吸附剂吸附尾气中的二氧化硫,以及向再生反应器内通入第一预设温度的再生气体,通过再生气体中的还原性气体使再生反应器内的吸附剂再生,直至每个第二反应器均作为再生反应器进行再生。

当再生反应器的出口处含硫气体的浓度低于第二预设浓度时,说明再生过程基本完成。相较于吸附过程,再生过程的时间短,速度快,因此,在一种可能的实现方式中,可以在再生过程完成时,执行本步骤,也即选取位于串联顺序的第一个第二反应器作为再生反应器,将第一反应器和剩余的第二反应器作为吸附反应器,然后执行步骤101-105。当位于串联顺序的第一个第二反应器再生完成,第一反应器和剩余的第二反应器吸附完成后,选取位于串联顺序的第二个第二反应器作为再生反应器,将第一反应器和剩余的第二反应器作为吸附反应器,然后执行步骤101-105。依次类推,直至位于串联顺序的最后一个第二反应器作为再生反应器,将第一反应器和剩余的第二反应器作为吸附反应器,然后执行步骤101-104。当执行完步骤104后,执行步骤106。

在另一种可能的实现方式中,也可以在再生过程完成,且吸附过程完成时,再执行步骤105。在本申请实施例中,对此不作具体限定。

在一种可能的实现方式中,在再生过程完成,执行步骤105之前,可以继续向再生反应器内通入惰性气体,停止向再生反应器内通入还原性气体。

该实现方式中,当再生过程完成时,继续通入惰性气体,通过该惰性气体将再生反应器内的还原性气体吹出,从而后续将该再生反应器作为吸附反应器时,可以直接通入尾气,避免残留的还原性气体影响吸附过程的进行。

在一种可能的实现方式中,当再生反应器中进行吸附剂再生产生含硫气体时,可以直接通过输送管线将含硫气体输送回硫磺回收装置中的主燃烧炉、一级克劳斯反应器或二级克劳斯反应器中。

在另一种可能的实现方式中,输送管线上设有氧气浓度检测器和还原性气体浓度检测器,通过氧气浓度检测器检测含硫气体中氧气的浓度,通过还原性气体浓度检测器检测含硫气体中还原性气体的浓度,当含硫气体中氧气的浓度低于第三预设浓度且含硫气体中还原性气体的浓度低于第四预设浓度时,通过输送管线将含硫气体输送回硫磺回收装置中的主燃烧炉、一级克劳斯反应器或二级克劳斯反应器中。

该实现方式中,通过设置氧气浓度检测器和还原性气体浓度检测器,可以防止含硫气体中过量的氧气和还原性气体发生反应,引发爆炸,导致安全事故,保护工作人员和设备安全。

其中,第一预设浓度和第二预设浓度可以根据需要进行设置并更改,在本申请实施例中,对此不作具体限定。例如,第一预设浓度为50mg/m3、100mg/m3或者200mg/m3,第二预设浓度为0。第三预设浓度和第四预设浓度可以根据需要进行设置并更改,在本申请实施例中,对此不作具体限定。

在一种可能的实现方式中,当吸附反应器的数量为2,也即至少一个第二反应器包括:第三反应器和第四反应器时,从至少一个第二反应器中选取一第二反应器作为再生反应器,将第一反应器和至少一个第二反应器中剩余的第二反应器作为吸附反应器的步骤可以为:将第三反应器作为再生反应器,将第一反应器和第四反应器作为吸附反应器。

当第三反应器再生完成,第一反应器和第四反应器吸附完成后,将第四反应器作为再生反应器,将第一反应器和第三反应器作为吸附反应器。当第四反应器再生完成,第一反应器和第三反应器吸附完成后,执行步骤106。

当吸附反应器的数量为3,也即至少一个第二反应器包括:第三反应器、第四反应器和第五反应器时,从至少一个第二反应器中选取一第二反应器作为再生反应器,将第一反应器和至少一个第二反应器中剩余的第二反应器作为吸附反应器的步骤可以为:将第三反应器作为再生反应器,将第一反应器、第四反应器和第五反应器作为吸附反应器。

当第三反应器再生完成,第一反应器、第四反应器和第五反应器吸附完成后,将第四反应器作为再生反应器,将第一反应器、第三反应器和第五反应器作为吸附反应器;当第四反应器再生完成,第一反应器、第三反应器和第五反应器吸附完成后,将第五反应器作为再生反应器,将第一反应器、第三反应器和第四反应器作为吸附反应器。当第五反应器再生完成,第一反应器、第三反应器和第四反应器吸附完成后,执行步骤106。

当吸附反应器的数量为4,也即至少一个第二反应器包括:第三反应器、第四反应器、第五反应器和第六反应器,从至少一个第二反应器中选取一第二反应器作为再生反应器,将第一反应器和至少一个第二反应器中剩余的第二反应器作为吸附反应器的步骤可以为:将第三反应器作为再生反应器,将第一反应器、第四反应器、第五反应器和第六反应器作为吸附反应器。

当第三反应器再生完成,第一反应器、第四反应器、第五反应器和第六反应器吸附完成后,将第四反应器作为再生反应器,将第一反应器、第三反应器、第五反应器和第六反应器作为吸附反应器;当第四反应器再生完成,第一反应器、第三反应器、第五反应器和第六反应器吸附完成后,将第五反应器作为再生反应器,将第一反应器、第三反应器、第四反应器和第六反应器作为吸附反应器;当第五反应器再生完成,第一反应器、第三反应器、第四反应器和第六反应器作为吸附反应器吸附完成,将第六反应器作为再生反应器,将第一反应器、第三反应器、第四反应器和第五反应器作为吸附反应器。当第六反应器再生完成,第一反应器、第三反应器、第四反应器和第五反应器吸附完成后,执行步骤106。

步骤106:将第一反应器作为再生反应器,将至少一个第二反应器作为吸附反应器,向吸附反应器内通入尾气,通过吸附反应器内的吸附剂吸附尾气中的二氧化硫,以及向再生反应器内通入第一预设温度的再生气体,通过再生气体中的还原性气体使再生反应器内的吸附剂再生。

在本申请实施例中,通过吸附反应器可以实现对尾气中二氧化硫的吸附,通过再生反应器可以实现吸附剂的再生。后续当吸附反应器吸附饱和时,可以实现吸附剂的再生,当再生反应器再生完成后,可以继续进行吸附,从而实现对尾气中二氧化硫的不间断吸附,且无论是再生反应器还是吸附反应器,都是气体和固体的反应,投资及运行成本低,无额外三废产生。另外,相关技术中,硫磺回收装置开停工阶段,产生的二氧化硫浓度较大,污染较严重。而通过本申请实施例提供的工艺,可以吸附硫磺回收装置开停工阶段产生的二氧化硫,避免大量的二氧化硫排放到环境中,对环境造成污染。

本申请实施例提供的二氧化硫吸附工艺,通过第一反应器和至少一个第二反应器实现对尾气中二氧化硫的吸附以及吸附剂的再生,且吸附反应器和再生反应器可以根据吸附剂的吸附情况和再生情况进行互换,实现边吸附边再生,与还原吸收类尾气处理工艺和氧化吸收类处理工艺相比,具有明显的节能降耗、节约投资、减少操作成本等优势。

以下将通过具体实施例对本申请的技术方案进行详细说明。

实施例1

本实施例以吸附反应器的数量为1为例进行说明。

步骤1:向吸附反应器内通入该尾气,通过吸附反应器内的FeZnNaAl混合氧化物吸附剂吸附尾气中的二氧化硫,以及向再生反应器内通入再生气体,通过再生反应器中的氢气使再生反应器内的吸附剂再生。其中,该尾气为硫磺回收装置焚烧后的尾气,流量为30000m3/h,二氧化硫浓度为300mg/m3。该再生气体中包括1%的氢气和99%的氮气。其中,吸附反应器和再生反应器的床层温度均为250℃。再生反应器包括反应器R1,吸附反应器包括反应器R2。

步骤2:检测吸附反应器的出口处二氧化硫的浓度,以及检测再生反应器的出口处含硫气体的浓度。

步骤3:当吸附反应器的出口处二氧化硫的浓度未达到50mg/m3时,排放除去二氧化硫后的尾气。

步骤4:当再生反应器的出口处无含硫气体检出时,将反应器R2作为再生反应器,将反应器R1作为吸附反应器,向吸附反应器内通入该尾气,通过吸附反应器内的FeZnNaAl混合氧化物吸附剂吸附尾气中的二氧化硫,以及向再生反应器内通入再生气体,通过再生反应器中的氢气使再生反应器内的吸附剂再生。

当每个反应器均完成一次再生后,认为一个吸附再生周期完成,然后进入下一周期,也即执行步骤5。

步骤5:将反应器R1作为吸附反应器,将反应器R2作为吸附反应器,向吸附反应器内通入该尾气,通过吸附反应器内的FeZnNaAl混合氧化物吸附剂吸附尾气中的二氧化硫,以及向再生反应器内通入再生气体,通过再生反应器中的氢气使再生反应器内的吸附剂再生。

实施例2

本实施例以吸附反应器的数量为2为例进行说明。

步骤1:向吸附反应器内通入该尾气,通过吸附反应器内的CeCuLiAl混合氧化物吸附剂吸附尾气中的二氧化硫,以及向再生反应器内通入再生气体,通过再生反应器中的氢气使再生反应器内的吸附剂再生。其中,该尾气为硫磺回收装置焚烧后的尾气,流量为8000m3/h,二氧化硫浓度为4000mg/m3。该再生气体中包括15%的氢气和85%的氮气。其中,吸附反应器和再生反应器的床层温度均为500℃。再生反应器包括反应器R1,吸附反应器包括反应器R2和R3。

步骤2:检测吸附反应器的出口处二氧化硫的浓度,以及检测再生反应器的出口处含硫气体的浓度。

步骤3:当吸附反应器的出口处二氧化硫的浓度未达到100mg/m3时,排放除去二氧化硫后的尾气。

步骤4:当再生反应器的出口处无含硫气体检出时,将反应器R2作为再生反应器,将反应器R1和R3串联作为吸附反应器,向吸附反应器内通入该尾气,通过吸附反应器内的CeCuLiAl混合氧化物吸附剂吸附尾气中的二氧化硫,以及向再生反应器内通入再生气体,通过再生反应器中的氢气使再生反应器内的吸附剂再生,直至每个反应器均作为再生反应器进行再生。

当反应器R2再生完成,反应器R1和R3吸附完成后,将R3作为再生反应器,将R1和R2串联作为吸附反应器。当每个反应器均完成一次再生后,认为一个吸附再生周期完成,然后进入下一周期,也即执行步骤5。

步骤5:将反应器R1作为吸附反应器,将反应器R2作为吸附反应器,向吸附反应器内通入该尾气,通过吸附反应器内的CeCuLiAl混合氧化物吸附剂吸附尾气中的二氧化硫,以及向再生反应器内通入再生气体,通过再生反应器中的氢气使再生反应器内的吸附剂再生。

参见图2,图2中反应器R1为再生反应器,反应器R2和R3串联,作为吸附反应器,尾气通过阀门V4先进入反应器R2,从反应器R2的出口输出经阀门V6进入反应器R3。在反应器R2和R3内通过CeCuLiAl混合氧化物吸附剂吸附尾气中的二氧化硫。同时,打开阀门V13通过氢气输送管线输送氢气,该氢气与氮气混合后,与去除二氧化硫后的尾气通过换热器E4进行换热,换热后的氢气和氮气进入电加热器E1进行加热,加热至500℃时,通过阀门H1进入反应器R1。

在反应器R1内,氢气与吸附有二氧化硫的吸附剂发生反应,产生含硫气体,该含硫气体可以通过阀门V10输送至硫磺回收装置中的主燃烧炉、一级克劳斯反应器或二级克劳斯反应器中。在输送至硫磺回收装置中的主燃烧炉、一级克劳斯反应器或二级克劳斯反应器之前,还可以通过氧气浓度检测器E2和还原性气体浓度检测器E3分别检测含硫气体中的氧气浓度和还原性气体浓度。通过取样口Q6检测反应器R3的出口处二氧化硫的浓度,以及通过取样口Q2检测含硫气体的浓度。当反应器R3的出口处二氧化硫的浓度未达到100mg/m3时,通过阀门V8将除去二氧化硫后的尾气与氢气及氮气换热,将换热后的除去二氧化硫后的尾气输送至烟囱,通过烟囱排放该尾气。

当反应器R1的出口处无含硫气体检出时,将反应器R2作为再生反应器,将反应器R1与R3通过阀门V9串联,并作为吸附反应器。尾气通过阀门V7先进入反应器R3,从反应器R3的出口输出经阀门V9进入反应器R1。在反应器R1与R3内通过CeCuLiAl混合氧化物吸附剂吸附尾气中的二氧化硫。同时,关闭阀门H1,打开阀门H2,氢气和氮气通过阀门H2进入反应器R2。在反应器R2内,氢气与吸附有二氧化硫的吸附剂发生反应,产生含硫气体,该含硫气体可以通过阀门V11输送至硫磺回收装置中的主燃烧炉、一级克劳斯反应器或二级克劳斯反应器中。在输送至硫磺回收装置中的主燃烧炉、一级克劳斯反应器或二级克劳斯反应器之前,还可以通过氧气浓度检测器E2和还原性气体浓度检测器E3分别检测含硫气体中的氧气浓度和还原性气体浓度。通过取样口Q2检测反应器R1的出口处二氧化硫的浓度,以及通过取样口Q4检测含硫气体的浓度。当反应器R1的出口处二氧化硫的浓度未达到100mg/m3时,通过阀门V2将除去二氧化硫后的尾气与氢气及氮气换热,将换热后的除去二氧化硫后的尾气输送至烟囱,通过烟囱排放该尾气。

当反应器R2的出口处无含硫气体检出时,将反应器R3作为再生反应器,将反应器R1与R2通过阀门V3串联,并作为吸附反应器。尾气通过阀门V1先进入反应器R1,从反应器R1的出口输出经阀门V1进入反应器R2。在反应器R1与R2内通过CeCuLiAl混合氧化物吸附剂吸附尾气中的二氧化硫。同时,关闭阀门H2,打开阀门H3,氢气和氮气通过阀门H3进入反应器R3。在反应器R3内,氢气与吸附有二氧化硫的吸附剂发生反应,产生含硫气体,该含硫气体可以通过阀门V12输送至硫磺回收装置中的主燃烧炉、一级克劳斯反应器或二级克劳斯反应器中。在输送至硫磺回收装置中的主燃烧炉、一级克劳斯反应器或二级克劳斯反应器之前,还可以通过氧气浓度检测器E2和还原性气体浓度检测器E3分别检测含硫气体中的氧气浓度和还原性气体浓度。通过取样口Q6检测反应器R3的出口处含硫气体的浓度,以及通过取样口Q4检测反应器R2的出口处二氧化硫的浓度。当反应器R2的出口处二氧化硫的浓度未达到100mg/m3时,通过阀门V5将除去二氧化硫后的尾气与氢气及氮气换热,将换热后的除去二氧化硫后的尾气输送至烟囱,通过烟囱排放该尾气。

当每个反应器均完成一次再生后,认为一个吸附再生周期完成,然后进入下一周期,也即重新将R1作为再生反应器,将R2与R3串联作为吸附反应器,执行后续步骤。

在一种可能的实现方式中,每个反应器的入口处也设有取样口,分别为Q1、Q2和Q3。在该取样口取样可以检测进入该反应器中气体的浓度。例如,反应器R1作为再生反应器时,通过取样口Q1可以检测出进入反应器R1中的还原性气体的浓度;反应器R1作为吸附反应器时,通过取样口Q1可以检测出进入反应器R1中二氧化硫的浓度。

实施例3

本实施例以吸附反应器的数量为4为例进行说明。

步骤1:向吸附反应器内通入该尾气,通过吸附反应器内的CrNiNaAl混合氧化物吸附剂吸附尾气中的二氧化硫,以及向再生反应器内通入再生气体,通过再生反应器中的氢气使再生反应器内的吸附剂再生。其中,该尾气为硫磺回收装置焚烧后的尾气,流量为5000m3/h,二氧化硫浓度为75mg/m3。该再生气体中包括90%的氢气和10%的氮气。其中,吸附反应器和再生反应器的床层温度均为600℃。再生反应器包括反应器R1,吸附反应器包括反应器R2、R3、R4和R5。

步骤2:检测吸附反应器的出口处二氧化硫的浓度,以及检测再生反应器的出口处含硫气体的浓度。

步骤3:当吸附反应器的出口处二氧化硫的浓度未达到200mg/m3时,排放除去二氧化硫后的尾气。

步骤4:当再生反应器的出口处无含硫气体检出时,将反应器R2作为再生反应器,将反应器R1、R3、R4和R5串联作为吸附反应器,向吸附反应器内通入该尾气,通过吸附反应器内的CrNiNaAl混合氧化物吸附剂吸附尾气中的二氧化硫,以及向再生反应器内通入再生气体,通过再生反应器中的氢气使再生反应器内的吸附剂再生,直至每个反应器均作为再生反应器进行再生。

当反应器R2再生完成,反应器R1、R3、R4和R5吸附完成后,将反应器R3作为再生反应器,将反应器R1、R2、R4和R5串联作为吸附反应器。当反应器R3再生完成,反应器R1、R2、R4和R5吸附完成后,将反应器R4作为再生反应器,将反应器R1、R2、R3和R5串联作为吸附反应器。当反应器R4再生完成,反应器R1、R2、R3和R5吸附完成后,将反应器R5作为再生反应器,将R1、R2、R3和R4串联作为吸附反应器。当每个反应器均完成一次再生后,认为一个吸附再生周期完成,然后进入下一周期,也即执行步骤5。

步骤5:将反应器R1作为吸附反应器,将反应器R2作为吸附反应器,向吸附反应器内通入该尾气,通过吸附反应器内的CrNiNaAl混合氧化物吸附剂吸附尾气中的二氧化硫,以及向再生反应器内通入再生气体,通过再生反应器中的氢气使再生反应器内的吸附剂再生。

通过上述实施例可以看出:该工艺可以根据吸附剂的吸附情况的再生情况将吸附反应器和再生反应器进行互换,实现边吸附边再生,能耗低,投资小,操作成本少。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本申请的技术方案,并不用以限制本申请。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

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