一种处理工业废硫酸回收硫磺的装置的制作方法

本实用新型属于工业废弃物治理领域，具体涉及一种处理工业废硫酸回收硫磺的装置。

背景技术：

我国是硫酸生产和消费大国，随着工业发展，硫酸消费量不断增长，国内工业废硫酸量也在逐年增加。当前我国工业废硫酸具有以下特点：首先，我国废硫酸来源广泛，除了钛白粉、芳烃硝化、染料、石化和钢铁等主要行业外，还有数十种化工生产中有废硫酸产出；其次，废硫酸总量较大，但单个企业产出的废硫酸量不大，空间上较为分散；最后，废硫酸杂质含量偏高，其中大多含有机物，直接利用较为困难。

目前废硫酸处理最佳的方式是通过废酸再生重复利用，但对于废酸生成量少，废酸中杂质较多的企业，高温分解为SO2后再生利用的成本较高。若将不同企业产生的废酸集中处理，则要应对不同行业中废酸性质差异较大的问题。因而，发明一种可处理复杂成分废酸，并实现资源化回收的工艺及装置，具有重大意义。硫磺是生产硫酸的主要原料，且相对于硫酸具备储存运输方便的优势。

所以需要一种处理废硫酸再生重复利用的装置能够解决得到的产物具有较好的利用价值并且有利于储存和运输的问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的一个目的是提供一种处理工业废硫酸回收硫磺的装置。

为了解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种处理工业废硫酸回收硫磺的装置，包括高温分解炉、反应气换热装置、碳热还原塔、乏气冷却装置和脱硫塔，所述反应气换热装置包括反应气再热器、空气预热器、水蒸汽冷凝器，反应气再热器、空气预热器分别包括内部的冷却空间和外部的加热空间，高温分解炉的分解气体进入反应气再热器冷却空间、空气预热器冷却空间、水蒸汽冷凝器，水蒸汽冷凝器的分解气体出口连接反应器再热器加热空间的下部，反应器再热器加热空间上部的反应气出口连接碳热还原塔的底部，碳热还原塔顶部的还原气体出口连接乏气冷却装置，乏气冷却装置连接脱硫塔，水蒸汽冷凝器的冷凝液体出口连接脱硫塔。

本申请对废硫酸进行高温分解回收硫磺的装置相比于现有技术，通过本申请的装置实现了废硫酸回收利用得到硫磺，实现了热能和产物的充分利用，明显提升了再生的资源化程度，首先热能得到了充分的再利用，其次得到的产物经过热能的再次加热使碳热还原过程的需热量大大降低，经过碳热还原后能够得到较纯净的硫磺，产生的废水也进行了再利用，高温分解炉产生的分解气随着冷凝温度逐渐降低，反应气再热器、空气预热器设置了隔开的两个空间，外部空间包围内部空间，在反应气再热器内温度较高，所以其热能也较高，反应气经过外部的空间的底部进入逐渐往上运动与分解气换热，提高了换热效率，实现了以硫磺形式回收废硫酸中的硫资源，便于废酸集中处理，简化了废酸处理的工艺流程。

优选的，高温分解炉的底部设置燃烧器，下部的侧壁设置废酸喷嘴。

进一步优选的，空气预热器加热空间的底部通过助燃气管道连接燃烧器，所述助燃气管道上设置节流阀，空气预热器加热空间的上部设置空气入口。

优选的，所述水蒸汽冷凝器的底部连接废水箱，废水箱连接脱硫塔，废水箱与脱硫塔连接的管道上设置水泵，水蒸气冷凝器的侧壁的反应气出口与反应气再热器的加热空间连接，连接的管道上设置气泵。

废水作为脱硫塔给水喷入脱硫塔，连同溶解的酸性气体一并处理，同时提高废水的利用率。

优选的，所述乏气冷却装置包括高温分离器、乏气冷却器、硫磺冷凝器，碳热还原塔顶部的还原气顺序进入高温分离器、乏气冷却器、硫磺冷凝器。

进一步优选的，所述硫磺冷凝器的底部连接液硫储罐，硫磺冷凝器的侧壁的乏气出口分别与脱硫塔的底部、碳热还原塔的侧壁连接，碳热还原塔的底部的反应气入口设置文丘里管。

更进一步优选的，硫磺冷凝器与碳热还原塔的连接口设置三个，所述连接口在碳热还原塔的侧壁纵向排列。

进一步优选的，所述碳热还原塔的下部的侧壁与高温分离器之间通过溜槽连接，所述溜槽靠近碳热还原塔一端连接下料斗，溜槽的中间位置设置排碳管道。

更进一步优选的，溜槽与下料斗连接的管道上设置下料锁气给料机，溜槽的中间位置设置排碳管道，所述排碳管道上设置乏碳锁气给料机。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提出的一种处理废硫酸回收硫磺的装置，通过高温分解，得到含高浓度SO2的反应气，采用碳粉为还原剂，通过精确控制碳热还原反应条件，实现硫磺资源化回收；该方法为废酸资源化治理利用提供新思路，有利于集中处理成分复杂的废硫酸，具有广阔的市场应用前景；

本申请针对废酸的高温分解方法，高温分解炉产生的分解气利用反应气换热装置进行换热，提高反应气的温度，提高反应气在碳热还原塔内的还原反应的进行；空气预热器加热了高温分解炉的助燃气空气和进入碳热还原塔的反应气，冷凝下来的废水进入脱硫塔进行脱硫，加热的助燃空气，提高了空气的温度，有利于提高高温分解炉内废酸的分解，碳热还原塔产生的还原气经过冷却得到的乏气又重新进入碳热还原塔，另一部分进入脱硫塔，脱硫后排出，有利于乏气的再利用，同时抑制碳热还原塔的副反应，整个装置的循环进行了充分的高低换热，热源得到充分的利用，降低废酸高温分解再利用方法的过程的成本，废酸分解的产物得到了有效的再利用，废水也用于脱硫，减少了废水的排放，回收再利用的效果较好，高温分解炉的分解率大于99％；脱硫塔脱硫效率95～97％，脱硫后实现达标排放；碳热还原塔内SO2转化率和硫磺产率分别为90～98％和85～95％；回收硫磺纯度达到99.7％以上，符合工业硫磺一等品标准。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为处理工业废硫酸回收硫磺工艺系统图；

图中1、高温分解炉，2、废酸喷嘴，3、燃烧器，4、反应气再热器，5、空气预热器，6、水蒸气冷凝器，7、废水箱，8、碳热还原塔，9、下料斗，10、高温分离器，11、乏气冷却器，12、硫磺冷凝器，13、液硫储罐，14、脱硫塔。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

下面结合实施例对本实用新型进一步说明

实施例1

一种处理工业废硫酸回收硫磺的装置，包括高温分解炉1、反应气换热装置、碳热还原塔8、乏气冷却装置和脱硫塔14，所述反应气换热装置包括反应气再热器4、空气预热器5、水蒸汽冷凝器6，反应气再热器4、空气预热器5分别包括内部的冷却空间和外部的加热空间，高温分解炉1的分解气体进入反应气再热器冷却空间、空气预热器冷却空间、水蒸汽冷凝器，水蒸汽冷凝器6的分解气体出口连接反应器再热器加热空间的下部，反应器再热器加热空间上部的反应气出口连接碳热还原塔8的底部，碳热还原塔8顶部的还原气体出口连接乏气冷却装置，乏气冷却装置连接脱硫塔14，水蒸汽冷凝器6的冷凝液体出口连接脱硫塔14。

高温分解炉1的底部设置燃烧器3，下部的侧壁设置废酸喷嘴2。

空气预热器加热空间的底部通过助燃气管道连接燃烧器3，所述助燃气管道上设置节流阀，空气预热器加热空间的上部设置空气入口。

所述水蒸汽冷凝器6的底部连接废水箱7，废水箱7连接脱硫塔14，废水箱7与脱硫塔14连接的管道上设置水泵，水蒸气冷凝器6的侧壁的反应气出口与反应气再热器加热空间连接，连接的管道上设置气泵。

所述乏气冷却装置包括高温分离器10、乏气冷却器11、硫磺冷凝器12，碳热还原塔8顶部的还原气顺序进入高温分离器10、乏气冷却器11、硫磺冷凝器12。

所述高温分离器10为陶瓷滤筒过滤器。

所述硫磺冷凝器12的底部连接液硫储罐13，硫磺冷凝器12的侧壁的乏气出口分别与脱硫塔14的底部、碳热还原塔8的侧壁连接。

硫磺冷凝器12与碳热还原塔8的连接口设置三个，所述连接口在碳热还原塔8的侧壁纵向排列。

所述碳热还原塔8的下部的侧壁与高温分离器10之间通过溜槽连接，所述溜槽靠近碳热还原塔一端连接下料斗9，溜槽的中间位置设置排碳管道。

溜槽与下料斗连接的管道上设置下料锁气给料机，溜槽的中间位置设置排碳管道，所述排碳管道上设置乏碳锁气给料机。

实施例2

上述处理工业废硫酸回收硫磺的装置回收硫磺的方法：具体步骤为：

(1)废硫酸雾化后喷入高温分解炉，得到焙烧后的气体为H2O、SO2、N2、CO2和少量O2的混合物；

(2)高温分解炉出口的分解气体经过反应气再热器、空气预热器、水蒸汽冷凝器进行多级冷却，除去气体中大部分H2O，水蒸汽冷凝器冷凝H2O之后的反应气进入反应气再热器加热空间与高温分解炉新产生的气体换热；

(3)反应气再热器加热空间得到的反应气体在碳热还原塔内同碳粉进行流态化反应，碳热还原塔出口的还原气经过高温气固分离，碳粉返回还原塔继续反应，还原气经过高温分离器、乏气冷却器、硫磺冷凝器冷却，降温析出液态硫磺；

(4)分离硫磺后的乏气一部分返回碳热还原塔循环，调节塔内温度，并通过未反应SO2和含硫副产物的返回，促进SO2向硫磺的转化，抑制副产物生成；另一部分乏气送入脱硫塔处理后排放；

(5)高温分解炉助燃空气经过空气预热器加热空间进行气体换热，加热后进入高温分解炉助燃。

优选的，所述步骤1)中废酸中硫酸的浓度为40～90％，高温分解炉内的温度为900-1100℃。

优选的，所述步骤2)中分解气体经过空气预热器后的温度为120-200℃；经过水蒸汽冷凝器后的温度为15-30℃。

优选的，所述步骤2)中反应气为N2、SO2、CO2、H2O、O2等的混合物，进入反应气再热器加热空间加热后的温度为800-1000℃，反应气中SO2浓度为20～30％。

优选的，所述步骤3)中碳热还原塔内的温度为600-1000℃，C/SO2摩尔比10-100，塔内气速4-8米，塔内气固接触时间2-12s，碳热还原塔出口的还原气的温度为600-900℃，还原气经过硫磺冷凝器后的温度为120-160℃。

优选的，所述步骤3)中碳热还原塔内碳粉为煤粉、焦粉等碳基材料，粒径为60μm-3mm。

优选的，所述步骤4)中乏气为N2、CO2、硫磺蒸气、SO2、COS、H2S、CS2、CO、H2、CO2和H2O等的混合物，进入碳热还原塔的乏气的温度为120-160℃。

优选的，所述步骤5)中空气经过空气预热器加热空间后的温度为300-400℃。

实施例3

上述处理工业废硫酸回收硫磺的装置回收硫磺的方法：具体步骤为：

(1)硫酸浓度50％的废硫酸雾化后喷入高温分解炉1，在高温分解炉1内被加热至1000℃，得到焙烧后的气体为H2O、SO2、N2、CO2和少量O2的混合物；

(2)高温分解炉1气体出口的分解气体经过反应气再热器4、空气预热器5、水蒸汽冷凝器6进行多级冷却，除去气体中大部分H2O，经过空气预热器5的分解气的温度为160℃，水蒸汽冷凝器6冷凝H2O之后的反应气20℃进入反应气再热器加热空间与高温分解炉1新产生的气体换热，产生920℃，SO2浓度为25％的反应气，反应气为N2、SO2、CO2、H2O、O2等的混合物；

(3)反应气再热器加热空间得到的反应气850℃在碳热还原塔8内同碳粉进行流态化反应，C/SO2摩尔比10-100，塔内气速4-8米，塔内气固接触时间2-12s，碳热还原塔8内碳粉为褐煤煤粉，煤粉粒径为60～150μm，碳热还原塔8出口的还原气经过高温气固分离，碳粉返回还原塔继续反应，还原气经过高温分离器10、乏气冷却器11、硫磺冷凝器12冷却，经过硫磺冷凝器12后的乏气的温度为140℃，在硫磺冷凝器12内析出液态硫磺；

(4)乏气为N2、CO2、硫磺蒸气、SO2、COS、H2S、CS2、CO、H2、CO2和H2O等的混合物，分离硫磺后的一部分乏气135℃返回碳热还原塔8循环，调节塔内温度，并通过未反应SO2和含硫副产物的返回，促进SO2向硫磺的转化，抑制副产物生成；另一部分乏气110℃送入脱硫塔14处理后排放；

(5)高温分解炉1助燃空气经过空气预热器加热空间进行气体换热，加热后370℃进入高温分解炉1助燃。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。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。