一种富SO2水蒸气逐级冷凝净化制备液态二氧化硫装置

摘要

本发明公开了一种富SO

说明书

技术领域

本发明涉及工业废气高附加值利用，特别适用于活性焦脱硫水蒸气解析 气体富集二氧化硫制备液态二氧化硫领域。

背景技术

二氧化硫是重要工业污染源，富含SO₂水蒸气是属于工业废气的一种， 吸附剂干法脱硫是脱除二氧化硫重要工业手段，例如活性焦脱硫，为了降低 工业成本，吸附剂通常需要再生循环使用，热再生方法是目前经济性和效果 比较理想的方式之一，在脱硫行业主要采用氮气作为载体进行解析再生，后 续二氧化硫浓缩浓度有限在20-30％左右，可以直接制备工业浓硫酸，但是目 前我国浓硫酸产能过剩，价格低廉，市场销路成为问题。但通过水蒸气解析， 可以后续净化冷凝形成高浓度二氧化硫99％以上，同时进一步冷凝形成液态 二氧化硫，液态二氧化硫可以用于保险粉制备、冷冻剂、纸浆漂白剂等，市 场价格较高，比硫酸具有更高附加价值。该技术手段对于减少矿物质消耗、 工业废气中高值成分循环使用具有重要意义。

一般二氧化硫生产工艺主要由焙烧硫铁矿、燃烧硫磺、工业废气回收、 金属硫化物或金属与酸反应等四种方式，高浓度工业废气回收制备二氧化硫 由于省略二氧化硫制备工艺流程，因而在生产成本上具有很大优势，特别体 现在制备高浓度液态二氧化硫上边。

液态二氧化硫分为二氧化硫制备，二氧化硫净化浓缩，二氧化硫液化等 三个典型工序，针对工业废气回收二氧化硫，主要设计二氧化硫净化浓缩和 液化两个工段，而富SO₂水蒸气制备高浓度二氧化硫气体鉴于二氧化硫与水 蒸气沸点不同采取逐级冷却方式，实现二氧化硫富集过程；

二氧化硫液化方法主要有冷冻法和压缩法，对SO₂气体进行干燥，一方 面为了保护压缩机免受腐蚀，另一方面为了保证液态二氧化硫中水分含量达 到规定指标。水分含量是液态二氧化硫一样重要指标，我国优等品标准小于 0.02％(重量)，而美国杜邦企业标准小于0.01％。我国进口产品高于国内产 品品质。主要在于水分和残渣含量。主要残渣来源于压缩机油，浙江巨化股 份才有无油润滑压缩机代替原有压缩机，残渣大幅降低。因此水蒸气解析中 除尘是一关键环节。

压缩法是在常温下通过压缩机将二氧化硫液化，加压法的优点在于生产 工艺简单，生产成本低，因此大多数企业采用。冷冻法是在常压下用冷冻液 将二氧化硫液化，一般采用氨作为冷冻剂。先将精制后的二氧化硫进入氨蒸 发器与来自冷冻系统的液氨间接接触，一般液化温度控制在-15℃左右，二 氧化硫液化后计量储存；液氨气化后返回冷冻系统。冷冻法的优点是操作条 件好，不易发生泄漏，缺点生产成本高，附近需要有液氨来源。而干法脱硫 具有脱硫脱硝一体化的特点，脱硝用到的氨氮比大于1，因此可以利用脱硝 所用液氨来冷冻二氧化硫，实现能量最优利用。

目前通过对水蒸气多次部分冷凝，后续净化形成高浓度二氧化硫，同时 进一步冷凝形成液态二氧化硫，能实现上述工艺集成净化除尘、冷凝浓缩、 干燥于一体工业装备还是空白。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种富SO₂水蒸气逐级冷凝净化制备液 态二氧化硫装置，具体技术方案如下：

一种富SO₂水蒸气逐级冷凝净化制备液态二氧化硫装置，包括旋风除尘 器、n个冷却器、相变旋流除尘器、干燥器、超净脉冲陶瓷过滤器、m个液 化器，n≥1，m≥1，其中，

旋风除尘器、冷却器、相变旋流除尘器、干燥器、超净脉冲陶瓷过滤器、 液化器依次相连。

进一步，所述冷却器采用板式换热器或管式换热器。

进一步，所述冷却器数目根据工业废气温度和组成确定，在水蒸气80％ 以上，选三级冷却器。

进一步，所述液化器数量优选2级。

进一步，所述相变旋流除尘器包括旋转叶片。

进一步，所述旋转叶片数目为12，旋转角度和数目根据工艺压头和除灰 效果确定。

进一步，所述干燥器采用填充床形式填充干燥剂。

进一步，所述超净脉冲陶瓷过滤器采用2.5微米以下陶瓷纤维膜为过滤 介质，同时采用声波脉冲振动清灰。

进一步，所述装置包括循环泵。

本发明的有益效果是：

(1)常温常压下水蒸气沸点100℃，二氧化硫沸点-10℃，两者沸点差异 110℃容易分离，因此采用逐级冷凝方式可以冷凝大量水蒸气，实现富集二 氧化硫过程；(2)采用相变除尘原理，冷凝过程蒸汽冷凝，体积骤变，气速 降低，颗粒物沉积，同时采用旋流净化设备去除颗粒物，降低气体颗粒物在 5mg/Nm³以下，降低液体二氧化硫残渣含量，0.01％以下；(3)充分利用干法 联合脱硫脱硝中液氨气化潜热冷凝二氧化硫，实现能量充分利用；(4)二氧 化硫易液化，其他气体二氧化碳、一氧化碳、氧气、氮气等杂质气体难以液 化特点，采用多次部分液化方式，降低杂质气体含量。

综上，针对水蒸气解析二氧化硫吸附剂或者富二氧化硫水蒸气，提出一 种富SO₂水蒸气逐级冷凝净化制备液态二氧化硫装置。该技术集成净化除尘、 冷凝浓缩、干燥于一体，制备液态二氧化硫具有含尘低、水分低的特点。该 技术对于减少矿物质消耗、利用工业废气中高值成分循环具有重要意义。

附图说明

图1本发明的结构示意图；

图2a本发明的相变旋流除尘器结构示意图；

图2b本发明的相变旋流除尘器的叶片布置结构示意图；

图中标号为：

1、旋风除尘器2、一级冷却器3、相变旋流除尘器4、二级冷却器5、 三级冷却器6、干燥器7、超净脉冲陶瓷过滤器、8、一级液化器9、 二级液化器10、旋转叶片11、循环泵。

具体实施方式

以下结合附图对发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发 明，并非用于限定本发明的范围。

干法脱硫具有脱硫脱硝一体化的特点，脱硝用到的氨氮比大于1，因此可 以利用脱硝所用液氨来冷冻二氧化硫，实现能量最优利用。富SO2水蒸气制 备高浓度二氧化硫气体，是利用二氧化硫与水蒸气沸点不同采取逐级冷却方 式，实现二氧化硫富集过程。高浓度SO₂水蒸气通过后续净化冷凝形成99％ 以上浓度二氧化硫。与其他气体二氧化碳、一氧化碳、氧气、氮气等杂质气 体费电不同，二氧化硫易液化，采用多次部分液化方式，降低杂质气体含量， 最终形成99.9％以上高浓度液态二氧化硫。

实施例1：

如图1所示，一种富SO₂水蒸气逐级冷凝净化制备液态二氧化硫装置， 安装于工业装置排放口之后，烟囱之前，与氨区距离相近的位置，其包括旋 风除尘器1、一级冷却器2、相变旋流除尘器3、二级冷却器4、三级冷却器 5、干燥器6、超净脉冲陶瓷过滤器7、一级液化器8、二级液化器9。相变 旋流除尘器3，内部采用旋转叶片10。旋转叶片10数目为12，旋转角度和 数目根据工艺压头和除灰效果确定。干燥器6内部可采用酸性干燥剂、浓硫 酸，干燥剂采用填充床形式填充,填充床为柱状反应器。

超净脉冲陶瓷过滤器7采用2.5微米以下陶瓷纤维膜为过滤介质，同时 采用声波脉冲振动清灰。

工业废气首先经过旋风除尘器1除尘，除尘后气体进入一级冷却器2进 行冷却，然后依次经过相变旋流除尘器3、二级冷却器4、三级冷却器5、干 燥器6、超净脉冲陶瓷过滤器7，除尘脱水后的干燥工业废气进入一级液化 器8、二级液化器9，进行液化，废气返回原系统进行处理。工业废气经过 冷凝器冷凝水分通过下部回水管汇集后送到水处理单元，液化二氧化硫送入 储槽进行储存。

冷却器数目根据工业废气温度和组成确定，在水蒸气80％以上，选三级 冷却器，此实施例中选用三级冷却器。

一级冷却器2、相变旋流除尘器3、二级冷却器4、三级冷却器5温度都 控制在110℃-95℃之间。一级冷却器2、二级冷却器4、三级冷却器5采用 板式换热器或管式换热器。

实施例2：

在实施例1中相变旋流除尘器中增设循环泵11，如图2a、2b所示，相 变旋流除尘器3内部采用旋转叶片10，同时通过循环泵11将冷凝水循环打 入相变旋流除尘器，进一步降低颗粒物。循环泵11使高温水循环洗涤气体 中颗粒物，气体与液体成旋转流动接触，增强气固接触，大大增加传质效率， 同时水蒸气冷凝，气速大幅降低，颗粒物由于重力不易被气流带出，因此该 方式将增加颗粒物捕集强度。其他工艺流程与实施例1相同。

实施例3：

为了进一步降低二氧化硫在水溶液中溶解度，可以在一级冷却器2、相 变旋流除尘器3、二级冷却器4、三级冷却器5等冷却装置中放置亚硫酸钠 等富含亚硫酸根离子，降低二氧化硫水中溶解度。其他工艺流程与实施例1 相同。

以上所述仅为本发明的较佳组合实施举例，并不用以限制本发明，凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。