CN116902925A - 一种硫泡沫及脱硫废液制酸系统的稀酸处理系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硫泡沫及脱硫废液制酸系统的稀酸处理系统及工艺，包括稀硫酸脱吸塔，稀硫酸脱吸塔通过管路与清液罐连通；清液罐通过管路与脱硫塔底部的循环槽连通；脱硫塔外侧设置有循环管路，脱硫塔侧壁的底部设有补充氨水管；脱硫塔顶部再生槽通过管路与硫泡沫罐连通，硫泡沫罐通过管路与清液罐连通；硫泡沫罐通过管路与一级分离塔连通；一级分离塔的顶部通过管路和二级分离塔的顶部连通；一级分离塔的底部和二级分离塔的底部分别通过管路与净化塔连通；净化塔通过管路与焚烧炉连通；二级分离塔的顶部与浓缩塔通过管路连通；浓缩塔连接有真空负压抽汽系统，二级分离塔通过安装有浓缩液泵的管路与焚烧炉连通。
Description
技术领域
本发明属于焦炉煤气脱硫及硫资源化回收利用技术领域，尤其涉及一种硫泡沫及脱硫废液制酸系统的稀酸处理系统及工艺。
背景技术
在现有的硫泡沫及脱硫废液制酸工艺中，无论是干法制酸还是湿法制酸均会产生稀硫酸，而对焦化厂来说，稀硫酸是难以消化处理的，现有技术中解决稀硫酸处理问题主要有两种方法：
1、专利申请号：CN202022511451.5，将稀硫酸直接回配预处理工序滤液储槽中，与滤液中的氨生成铵盐，然后送入焚烧工序，生成二氧化硫，再去制硫酸。在实际运行过程中，以6万m3/h煤气处理能力的脱硫系统配套的硫泡沫及脱硫废液制酸系统为例，每天产生的稀酸量约5-10t，预处理系统难以消化此数量的稀酸，稀酸回配量大，对预处理系统设备腐蚀严重，难以长期稳定运行。
2、专利申请号：CN202010109316.X，制酸过程中产生的稀酸送入焦化厂硫铵工序母液储槽，用于饱和器生产硫酸铵。硫酸铵生产对硫酸有一定的品质要求，制酸工序所产的稀硫酸主要来自净化洗涤工序，虽然有预处理工序处理煤粉、焦油等杂质，所产稀酸仍会含有一定量的杂质，此种稀酸送入饱和器后，会使饱和器硫铵结晶变细，粘度增大，严重时堵塞饱和器，给硫铵生产及硫酸铵品质带来很坏的影响。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种硫泡沫及脱硫废液制酸系统的稀酸处理系统及工艺。
本发明的第一目的是提供一种硫泡沫及脱硫废液制酸系统的稀酸处理系统，包括稀硫酸脱吸塔(1)，在所述稀硫酸脱吸塔(1)的顶部设有二氧化硫气体出口，所述稀硫酸脱吸塔(1)内设有填料层，在所述填料层上方侧壁设有稀硫酸入口，在所述填料层下方侧壁设有与大气接通的开口；所述稀硫酸脱吸塔(1)通过安装有稀硫酸泵(2)的管路与清液罐(4)连通；所述清液罐(4)通过安装有清液泵(3)的管路与脱硫塔(6)底部的循环槽连通；在所述脱硫塔(6)外侧设置有连通脱硫塔(6)底部脱硫液与脱硫塔(6)顶部再生槽的循环管路，在循环管路上安装有脱硫再生泵(5)；所述脱硫塔(6)内设有填料层；在填料层上方侧壁开设有煤气口；在所述脱硫塔(6)侧壁的底部设有补充氨水管；所述脱硫塔(6)顶部再生槽通过管路与硫泡沫罐(9)连通，所述硫泡沫罐(9)设有过滤层；所述硫泡沫罐(9)通过管路与清液罐(4)连通；所述硫泡沫罐(9)通过安装有硫泡沫泵(8)的管路与一级分离塔(10)连通；所述一级分离塔(10)的顶部通过管路和二级分离塔(12)的顶部连通；所述一级分离塔(10)的底部和二级分离塔(12)的底部分别通过管路与净化塔(11)连通；所述一级分离塔(10)、二级分离塔(12)和净化塔(11)均设有加热装置；在净化塔(11)的顶部设有排放口；所述净化塔(11)通过管路与焚烧炉(15)连通；所述二级分离塔(12)的顶部与浓缩塔(13)通过管路连通；所述浓缩塔(13)连接有真空负压抽汽系统，所述二级分离塔(12)通过安装有浓缩液泵(14)的管路与焚烧炉(15)连通。
本实施例中的脱硫塔为脱硫再生一体塔，脱硫塔6的顶部为再生槽，再生槽通过管路与硫泡沫罐9相连。作为优选实施例，在再生槽和硫泡沫罐还可以设一个中间缓冲硫泡沫槽。
优选地，所述加热装置为蒸汽间接加热装置。
优选地，所述稀硫酸脱吸塔(1)的底部通过管路与清液罐(4)的顶部连通。
优选地，所述硫泡沫罐(9)通过管路与清液罐(4)的顶部连通。
优选地，所述清液罐(4)的底部通过管路与脱硫塔(6)底部的循环槽连通。
本发明的第二目的是提供一种硫泡沫及脱硫废液制酸系统的稀酸处理工艺，包括：
来自净化工序的稀硫酸首先进入稀硫酸脱吸塔，脱除SO2，然后进入稀硫酸脱吸塔底部暂存；脱出的SO2在风机吸引下进入填料洗涤塔，后送入干吸、转化工序，生产浓硫酸；
稀硫酸在稀硫酸泵的输送下，送入清液罐，稀硫酸和脱离清液混合，在清液泵的输送下送入脱硫塔底部循环液槽，与脱硫塔补充氨水管路来的氨水发生反应：
2NH3·H2O+H2SO4＝(NH4)2SO4+2H2O；
氨水来自焦化厂剩余氨水蒸氨工序，通过补充氨水，保证脱硫液氨含量在4-5g/L；
生成的(NH4)2SO4，混同脱硫液中存在的NH4SCN、(NH4)2S2O3，在脱硫再生泵的作用下，送入脱硫塔顶部再生槽，经再生槽再生后，生成的硫泡沫夹带(NH4)2SO4，NH4SCN、(NH4)2S2O3组成的脱硫废液进入硫泡沫罐，硫泡沫储罐设有过滤层，经过滤后，部分清液返回清液罐，硫泡沫罐与硫泡沫泵相连，经过滤后的硫泡沫夹带脱硫废液，经硫泡沫泵输送进入一级分离塔；
稀硫酸经与氨水反应后生成的(NH4)2SO4作为脱硫废液成分送入制酸系统；在制酸系统经过一级分离、二级分离、浓缩、硫磺净化处理后，彻底分离为液体硫磺、浓缩液，进入焚烧炉，发生如下反应：
NH4SCN+3O2＝2H2O+N2+SO2+CO2+放热
(NH4)2S2O3+2.5O2＝4H2O+N2+2SO2+放热
(NH4)2SO4+O2＝4H2O+N2+SO2+放热
2NH3+1.5O2＝3H2O+N2+放热
S+O2＝SO2+放热
净化工序产生的需处理的稀硫酸被转化为二氧化硫，重新进入常规的余热回收、洗涤净化、干吸、转化工序，生产浓硫酸。
优选地，一级分离塔的温度在125-135℃。
优选地，二级分离塔的温度在125-135℃。
优选地，硫磺净化塔的温度保持在125-135℃。
优选地，浓缩塔的温度在80-85℃。
本发明具有的优点和技术效果：
稀硫酸送入脱硫塔，与脱硫塔中的NH3·H2O反应，生成(NH4)2SO4，以(NH4)2SO4作为脱硫废液成分送入制酸系统重新制取硫酸，焦化厂焦炉煤气脱硫采用HPF法脱硫，脱硫塔本身是需要补充氨水的，有原有的氨水管路，无需做改动；氨水来自焦化厂剩余氨水蒸氨工序，对焦化厂来说有源源不断的氨源，通过补充氨水，可以保证脱硫液氨含量在4-5g/L，可以保证脱硫效果；焦炉煤气脱硫系统脱硫液循环量可达2000m3/h，送入的稀硫酸，相对脱硫循环液来说量很小，稀硫酸中的杂质不足以对脱硫系统造成影响，并且脱硫系统本身存在一定量的焦油、煤粉等杂质，会通过硫泡沫及脱硫废液带出脱硫系统。
此处理工艺能保证制酸系统的硫泡沫罐、一级、二级分离、浓缩、净化等工序保持弱碱性状态，对设备的腐蚀性很小，可以保证制酸系统设备的长期稳定运行。
制酸系统设备净化塔，可以排出焦油、煤粉等杂质，可以有效降低后续工序的稀酸杂质含量。
稀硫酸不再进入硫铵饱和器系统，不影响硫铵工序生产。
稀硫酸实现自循环，重新制取浓硫酸，可以有效增加浓硫酸产量。
附图说明
图1是本发明实施例提供的系统结构图。
其中：1、稀硫酸脱吸塔；2、稀硫酸泵；3、清液泵；4、清液罐；5、脱硫再生泵；6、脱硫塔；7、补充氨水；8、硫泡沫泵；9、硫泡沫罐；10、一级分离塔；11、净化塔；12、二级分离塔；13、浓缩塔；14、浓缩液泵；15、焚烧炉。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本申请提供一种硫泡沫及脱硫废液制酸系统的稀酸处理系统，包括稀硫酸脱吸塔1，在所述稀硫酸脱吸塔1的顶部设有二氧化硫气体出口，所述稀硫酸脱吸塔1内设有填料层，在所述填料层上方侧壁设有稀硫酸入口，在所述填料层下方侧壁设有与大气接通的开口；所述稀硫酸脱吸塔1通过安装有稀硫酸泵2的管路与清液罐4连通；所述清液罐4通过安装有清液泵3的管路与脱硫塔6底部的循环槽连通；在所述脱硫塔6外侧设置有连通脱硫塔6底部脱硫液与脱硫塔6顶部再生槽的循环管路，在循环管路上安装有脱硫再生泵5；所述脱硫塔6内设有填料层；在填料层上方侧壁开设有煤气口；在所述脱硫塔6侧壁的底部设有补充氨水管；所述脱硫塔6顶部再生槽通过管路与硫泡沫罐9连通，所述硫泡沫罐9设有过滤层；所述硫泡沫罐9通过管路与清液罐4连通；所述硫泡沫罐9通过安装有硫泡沫泵8的管路与一级分离塔10连通；所述一级分离塔10设有加热装置；所述一级分离塔10的顶部通过管路和二级分离塔12的顶部连通；所述二级分离塔12设有加热装置；所述一级分离塔10的底部和二级分离塔12的底部分别通过管路与净化塔11连通；所述净化塔11设有加热装置；在净化塔11的顶部设有排放口；所述净化塔11通过管路与焚烧炉15连通；所述二级分离塔12的顶部与浓缩塔13通过管路连通；所述浓缩塔13连接有真空负压抽汽系统，所述二级分离塔12通过安装有浓缩液泵14的管路与焚烧炉15连通。
所述稀硫酸脱吸塔的顶部设有二氧化硫气体出口，出口与净化工序的填料洗涤塔相连，顶部侧面设有稀硫酸入口，入口下方设有填料层，填料层下方为与大气接通的开口，在后续工序二氧化硫风机的吸力下，脱吸塔在运行过程为负压状态，稀硫酸进入脱吸塔，经过填料层，与下部进入的空气逆流接触，会脱除二氧化硫，进入脱吸塔底部储存。
稀硫酸脱吸塔与稀硫酸泵进口相连，稀硫酸泵出口与清液罐相连，利用稀硫酸泵可以将稀硫酸送入清液罐。脱硫清液罐储存的清液主要为硫泡沫罐过滤出的脱硫废液，主要成分为硫氰酸铵NH4SCN、硫代硫酸铵(NH4)2S2O3、硫酸铵(NH4)2SO4。
清液罐与清液泵进口相连，清液泵出口接入脱硫塔底部循环槽，脱硫塔底部脱硫液通过脱硫再生泵打循环，打入脱硫塔顶部再生槽，再生后脱硫液进入脱硫塔内填料层，与煤气逆流接触，与煤气中的硫化氢反应，脱除煤气中硫化氢。其中再生采用引射空气再生，在再生槽内与空气中的氧发生催化反应，生成硫泡沫。硫泡沫夹杂一部分脱硫液从再生槽中溢出。
所述脱硫塔底部设有补充氨水管，氨水来自焦化厂剩余氨水蒸氨工序，对焦化厂来说有源源不断的氨源，通过补充氨水7，可以保证脱硫液氨含量在4-5g/L，以获得较好的脱硫效果。
硫泡沫夹杂一部分脱硫液从再生槽中溢出，进入制酸系统硫泡沫储罐，硫泡沫储罐设有过滤层，经过滤后，部分清液返回清液罐。硫泡沫罐与硫泡沫泵相连，经过滤后的硫泡沫夹带一部分脱硫废液，经硫泡沫泵输送进入一级分离塔。
所述一级分离塔设有蒸汽间接加热，在蒸汽加热下，保持一级分离塔温度在125-135℃，使硫泡沫分离为液体硫磺和脱硫废液，其中液体硫磺沉入下部，脱硫废液在上部。
一级分离塔顶部与二级分离塔顶部相连，将一级分离塔上部的脱硫废液压入二级分离塔，二级分离塔同样设有蒸汽间接加热，在蒸汽加热下，保持二级分离塔温度在125-135℃，进一步降低脱硫液中的悬浮硫，将脱硫液分离为液体硫磺和脱硫废液，液体硫磺沉入下部，脱硫废液在上部。
一级分离塔和二级分离塔底部均和硫磺净化塔相连，将底部的液体硫磺排入硫磺净化塔，硫磺净化塔同样采用蒸汽间接加热，温度保持在125-135℃。硫磺净化塔顶部设有排放口，在蒸汽加热下，硫磺和其中夹杂的焦油、煤粉等杂质会进行分层分离，杂质在净化塔顶部，硫磺在底部。通过定期或者压力波动有需要时，打开顶部排放口，可以将杂质排除，集中收集处理。
硫磺净化塔与焚烧炉相连，将硫磺送入焚烧炉中，与氧气发生氧化反应生成二氧化硫气体，后送入制酸系统常规的余热回收、洗涤净化、干吸、转化工序，生产浓硫酸。
所述二级分离塔顶部与浓缩塔相连，将二级分离塔中的脱硫废液送入浓缩塔中浓缩。浓缩塔采用蒸汽加热、负压蒸馏工艺，浓缩塔温度保持在80-85℃，浓缩塔顶部连接有真空负压抽汽系统，将蒸出物抽出并保证浓缩塔压力在-80kpa左右，蒸出物经冷凝后送入焦化厂冷凝工序剩余氨水罐或者机械化澄清槽。二级分离塔底部与浓缩液泵相连，经蒸汽加热浓缩后的浓缩液，在浓缩液泵输送下送入焚烧炉，浓缩液中的硫氰酸铵、硫代硫酸铵、硫酸铵等和氧气发生反应生成二氧化硫气体，后同样送入制酸系统常规的余热回收、洗涤净化、干吸、转化工序，生产浓硫酸。
稀硫酸处理的具体工艺流程及发生的化学反应为：
来自净化工序的稀硫酸首先进入稀硫酸脱吸塔，脱除SO2，进入脱吸塔底部暂存。脱出的SO2在风机吸引下进入填料洗涤塔，后送入干吸、转化工序，生产浓硫酸。
稀硫酸在稀硫酸泵的输送下，送入清液罐，和脱离清液混合，在清液泵的输送下送入脱硫塔底部循环液槽，与脱硫塔补充氨水管路来的氨水发生反应：
2NH3·H2O+H2SO4＝(NH4)2SO4+2H2O。
氨水来自焦化厂剩余氨水蒸氨工序，对焦化厂来说有源源不断的氨源，通过补充氨水，可以保证脱硫液氨含量在4-5g/L，可以保证脱硫效果。
生成的(NH4)2SO4，混同脱硫液中存在的NH4SCN、(NH4)2S2O3，在脱硫再生泵的作用下，送入脱硫塔顶部再生槽，经再生槽再生后，生成的硫泡沫夹带(NH4)2SO4，NH4SCN、(NH4)2S2O3组成的脱硫废液进入硫泡沫罐，硫泡沫储罐设有过滤层，经过滤后，部分清液返回清液罐。硫泡沫罐与硫泡沫泵相连，经过滤后的硫泡沫夹带脱硫废液，经硫泡沫泵输送进入一级分离塔。
至此，稀硫酸经与氨水反应后生成的(NH4)2SO4作为脱硫废液成分送入制酸系统。在制酸系统经过前面所述的一级分离、二级分离、浓缩、硫磺净化等处理后，彻底分离为液体硫磺、浓缩液((NH4)2SO4，NH4SCN、(NH4)2S2O3组成)，进入焚烧炉，发生如下反应：
NH4SCN+3O2＝2H2O+N2+SO2+CO2+放热
(NH4)2S2O3+2.5O2＝4H2O+N2+2SO2+放热
(NH4)2SO4+O2＝4H2O+N2+SO2+放热
2NH3+1.5O2＝3H2O+N2+放热
S+O2＝SO2+放热
净化工序产生的需处理的稀硫酸被转化为二氧化硫，重新进入常规的余热回收、洗涤净化、干吸、转化工序，生产浓硫酸。
本发明将稀硫酸送入脱硫塔，与脱硫塔中的NH3·H2O反应，生成(NH4)2SO4，以(NH4)2SO4作为脱硫废液成分送入制酸系统重新制取硫酸，焦化厂焦炉煤气脱硫采用HPF法脱硫，脱硫塔本身是需要补充氨水的，有原有的氨水管路，无需做改动；氨水来自焦化厂剩余氨水蒸氨工序，对焦化厂来说有源源不断的氨源，通过补充氨水，可以保证脱硫液氨含量在4-5g/L，可以保证脱硫效果；焦炉煤气脱硫系统脱硫液循环量可达2000m3/h，送入的稀硫酸，相对脱硫循环液来说量很小，稀硫酸中的杂质不足以对脱硫系统造成影响，并且脱硫系统本身存在一定量的焦油、煤粉等杂质，会通过硫泡沫及脱硫废液带出脱硫系统。
此处理工艺能保证制酸系统的硫泡沫罐、一级、二级分离、浓缩、净化等工序保持弱碱性状态，对设备的腐蚀性很小，可以保证制酸系统设备的长期稳定运行。
制酸系统设备净化塔，可以排出焦油、煤粉等杂质，可以有效降低后续工序的稀酸杂质含量。
稀硫酸不再进入硫铵饱和器系统，不影响硫铵工序生产。
稀硫酸实现自循环，重新制取浓硫酸，可以有效增加浓硫酸产量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种硫泡沫及脱硫废液制酸系统的稀酸处理系统，其特征在于，包括稀硫酸脱吸塔(1)，在所述稀硫酸脱吸塔(1)的顶部设有二氧化硫气体出口，所述稀硫酸脱吸塔(1)内设有填料层，在所述填料层上方侧壁设有稀硫酸入口，在所述填料层下方侧壁设有与大气接通的开口；所述稀硫酸脱吸塔(1)通过安装有稀硫酸泵(2)的管路与清液罐(4)连通；所述清液罐(4)通过安装有清液泵(3)的管路与脱硫塔(6)底部的循环槽连通；在所述脱硫塔(6)外侧设置有连通脱硫塔(6)底部脱硫液与脱硫塔(6)顶部再生槽的循环管路，在循环管路上安装有脱硫再生泵(5)；所述脱硫塔(6)内设有填料层；在填料层上方侧壁开设有煤气口；在所述脱硫塔(6)侧壁的底部设有补充氨水管；所述脱硫塔(6)顶部再生槽通过管路与硫泡沫罐(9)连通，所述硫泡沫罐(9)设有过滤层；所述硫泡沫罐(9)通过管路与清液罐(4)连通；所述硫泡沫罐(9)通过安装有硫泡沫泵(8)的管路与一级分离塔(10)连通；所述一级分离塔(10)的顶部通过管路和二级分离塔(12)的顶部连通；所述一级分离塔(10)的底部和二级分离塔(12)的底部分别通过管路与净化塔(11)连通；所述一级分离塔(10)、二级分离塔(12)和净化塔(11)均设有加热装置；在净化塔(11)的顶部设有排放口；所述净化塔(11)通过管路与焚烧炉(15)连通；所述二级分离塔(12)的顶部与浓缩塔(13)通过管路连通；所述浓缩塔(13)连接有真空负压抽汽系统，所述二级分离塔(12)通过安装有浓缩液泵(14)的管路与焚烧炉(15)连通。
2.根据权利要求1所述的硫泡沫及脱硫废液制酸系统的稀酸处理系统，其特征在于，所述加热装置为蒸汽间接加热装置。
3.根据权利要求1所述的硫泡沫及脱硫废液制酸系统的稀酸处理系统，其特征在于，所述稀硫酸脱吸塔(1)的底部通过管路与清液罐(4)的顶部连通。
4.根据权利要求3所述的硫泡沫及脱硫废液制酸系统的稀酸处理系统，其特征在于，所述硫泡沫罐(9)通过管路与清液罐(4)的顶部连通。
5.根据权利要求1所述的硫泡沫及脱硫废液制酸系统的稀酸处理系统，其特征在于，所述清液罐(4)的底部通过管路与脱硫塔(6)底部的循环槽连通。
6.一种硫泡沫及脱硫废液制酸系统的稀酸处理工艺，其特征在于，包括：
来自净化工序的稀硫酸首先进入稀硫酸脱吸塔，脱除SO2，然后进入稀硫酸脱吸塔底部暂存；脱出的SO2在风机吸引下进入填料洗涤塔，后送入干吸、转化工序，生产浓硫酸；
稀硫酸在稀硫酸泵的输送下，送入清液罐，稀硫酸和脱离清液混合，在清液泵的输送下送入脱硫塔底部循环液槽，与脱硫塔补充氨水管路来的氨水发生反应：
2NH3·H2O+H2SO4＝(NH4)2SO4+2H2O；
氨水来自焦化厂剩余氨水蒸氨工序，通过补充氨水，保证脱硫液氨含量在4-5g/L；
生成的(NH4)2SO4，混同脱硫液中存在的NH4SCN、(NH4)2S2O3，在脱硫再生泵的作用下，送入脱硫塔顶部再生槽，经再生槽再生后，生成的硫泡沫夹带(NH4)2SO4，NH4SCN、(NH4)2S2O3组成的脱硫废液进入硫泡沫罐，硫泡沫储罐设有过滤层，经过滤后，部分清液返回清液罐，硫泡沫罐与硫泡沫泵相连，经过滤后的硫泡沫夹带脱硫废液，经硫泡沫泵输送进入一级分离塔；
稀硫酸经与氨水反应后生成的(NH4)2SO4作为脱硫废液成分送入制酸系统；在制酸系统经过一级分离、二级分离、浓缩、硫磺净化处理后，彻底分离为液体硫磺、浓缩液，进入焚烧炉，发生如下反应：
NH4SCN+3O2＝2H2O+N2+SO2+CO2+放热
(NH4)2S2O3+2.5O2＝4H2O+N2+2SO2+放热
(NH4)2SO4+O2＝4H2O+N2+SO2+放热
2NH3+1.5O2＝3H2O+N2+放热
S+O2＝SO2+放热
净化工序产生的需处理的稀硫酸被转化为二氧化硫，重新进入常规的余热回收、洗涤净化、干吸、转化工序，生产浓硫酸。
7.根据权利要求6所述的硫泡沫及脱硫废液制酸系统的稀酸处理工艺，其特征在于，一级分离塔的温度在125-135℃。
8.根据权利要求6所述的硫泡沫及脱硫废液制酸系统的稀酸处理工艺，其特征在于，二级分离塔的温度在125-135℃。
9.根据权利要求6所述的硫泡沫及脱硫废液制酸系统的稀酸处理工艺，其特征在于，硫磺净化塔的温度保持在125-135℃。
10.根据权利要求6所述的硫泡沫及脱硫废液制酸系统的稀酸处理工艺，其特征在于，浓缩塔的温度在80-85℃。
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