[发明专利]一种利用钢厂尾气还原二氧化硫回收硫磺的方法及系统

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

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。

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。

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。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明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。

本发明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。

本发明提供的技术方案是：