一种高效节能的脱硫液提盐工艺及装置的制作方法

本发明属于焦化行业固体废弃物处理技术领域，尤其涉及一种高效节能的脱硫液提盐工艺及装置。

背景技术：

碱法脱硫是目前焦化行业气体净化领域应用的液相脱硫技术之一。在脱除硫化氢的过程中，脱硫液会产生硫氰酸钠、硫代硫酸钠及硫酸钠等副产物，副产物的富集会严重影响脱硫效率，脱硫液需要提盐以保证气体脱硫效果。现有典型工艺技术是将脱硫液中的混盐用蒸发浓缩的方式提取出来，用蒸汽间接加热，能耗高，每蒸发1t脱硫液需要消耗1.34t蒸汽。

另外，浓缩后的混盐经济价值不高，经常作为危化固体废弃物，因此开发提高混盐经济价值的工业化装置也是必要的。脱硫副产物中，硫氰酸钠占45％-55％，硫代硫酸钠占30％-40％，硫酸钠占10％-20％。其中硫氰酸钠是一种应用十分广泛的化工原料，提纯的同时可减少混盐45-55％的产量。

目前，国内焦化厂脱硫液富盐的脱除多采用蒸发浓缩的方法，浓缩后的混盐分离以及硫氰酸钠提纯多采用溶剂结晶工艺，采用甲醇、乙醇等易挥发的甲类溶剂溶解分离浓混盐溶液中的硫氰酸钠，再通过蒸发结晶制得单盐。该方法分离混盐需消耗大量有机溶剂，结晶1t硫氰酸钠产品需要消耗0.5t溶剂；同时，甲类溶剂对于生产装置的安全操作要求和建设费用均比较高；同时，溶剂需要回收，多次蒸发结晶需要大量的热能能耗。因此在焦化行业提盐工业化生产需要更加经济、安全的工艺方法和装置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高效节能的脱硫液提盐工艺及装置，既能分离出硫氰酸钠进行有效利用，又能减少装置能耗，同时降低生产装置的安全等级，降低生产及建设费用。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种高效节能的脱硫液提盐工艺，该工艺是将脱色除杂后的脱硫液，采用膜分离装置进行分离，得到高纯度的硫氰酸钠溶液及富含硫代硫酸钠与硫酸钠的混合溶液。

一种高效节能的脱硫液提盐工艺，具体包括：

1)脱硫液经脱色釜除杂质后，采用陶瓷膜分离器分离出硫氰酸钠溶液，和硫代硫酸钠与硫酸钠混合溶液；

2)用多效蒸发的方式分别浓缩步骤1)中分离出来的硫氰酸钠溶液、硫代硫酸钠与硫酸钠混合溶液，用夹套或内盘管方式加热，第一效蒸发釜以蒸汽为热源，上一效蒸发釜蒸出的脱硫液蒸发汽作为下一效蒸发釜的热源，不足热量由蒸汽补足；

3)步骤2)中蒸发釜蒸发浓缩后所得混盐经离心机离心后出料，各蒸发釜的冷凝液经陶瓷过滤器净化后排至地下槽，最后一效蒸发釜的脱硫液蒸发汽经换热器冷却后排至地下槽。

一种高效节能的脱硫液提盐工艺，具体包括：

1)脱硫液经脱色釜除杂质后，采用陶瓷膜分离器分离出硫氰酸钠溶液，和硫代硫酸钠与硫酸钠混合溶液；

2)用蒸发釜分别浓缩步骤1)中分离出来的硫氰酸钠溶液、硫代硫酸钠与硫酸钠混合溶液，用内盘管方式加热，采用蒸汽喷射泵将蒸发釜内部的脱硫液蒸发汽引出，用低压蒸汽作为蒸汽喷射泵的动力蒸汽，蒸汽喷射泵出口的混合汽作为蒸发釜热源；

3)步骤2)中蒸发釜蒸发浓缩后所得混盐经离心机离心后出料，各蒸发釜的冷凝液经陶瓷过滤器净化后排至地下槽，各蒸发釜的脱硫液蒸发汽经换热器冷却后排至地下槽。

上述步骤1)中，采用多台膜分离装置串联操作，上一级膜分离装置的硫氰酸钠滤出液串联进入下一级膜分离装置，提取出高纯度硫氰酸钠溶液；除最后一级以外的膜分离装置的截留液硫代硫酸钠和硫酸钠返回原料槽与脱硫液混合，重新进入一级膜分离装置。

一种高效节能的脱硫液提盐工艺采用的装置，包括脱硫液除杂质系统、硫氰酸钠膜分离系统、蒸发系统，所述脱硫液除杂质系统去除杂质后的脱硫液出口连接所述硫氰酸钠膜分离系统的原料槽，所述硫氰酸钠膜分离系统的硫氰酸钠溶液出口和硫代硫酸钠与硫酸钠的混合溶液出口分别连接蒸发系统中不同的蒸发釜。

所述脱硫液除杂质系统包括脱色釜、离心机，所述脱色釜的一个入口连接蒸汽管道，脱色釜的另一个入口连接脱硫液管道，所述脱色釜的物料出口连接离心机，所述离心机的脱硫液出口连接原料槽，离心机分离出来的杂质排向放料槽。

所述硫氰酸钠膜分离系统包括原料槽、膜分离装置，所述原料槽的出口通过给料泵连接膜分离装置。

所述膜分离装置为多台串联，上一级膜分离装置的硫氰酸钠溶液出口连接下一级膜分离装置的硫氰酸钠溶液入口，所述膜分离装置的硫代硫酸钠和硫酸钠混合溶液出口连接原料槽，所述膜分离装置还设有反冲洗管道，所述膜分离装置为陶瓷膜分离器。

所述蒸发系统包括三效蒸发釜、离心机、换热器、真空泵、陶瓷过滤器，所述蒸发釜的混盐物料出口连接离心机，蒸发釜的冷凝液出口连接陶瓷过滤器，陶瓷过滤器的出口连接地下槽，所述蒸发釜内部设置夹套和内盘管，所述夹套的入口连接蒸汽管道，第三效蒸发釜的入口连接硫氰酸钠膜分离系统的硫代硫酸钠与硫酸钠的混合溶液出口，第一效蒸发釜和第二效蒸发釜的入口连接硫氰酸钠膜分离系统的硫氰酸钠溶液出口，第二效蒸发釜的内盘管入口连接第一效蒸发釜的脱硫液蒸发汽出口，第三效蒸发釜的内盘管入口连接第二效蒸发釜的脱硫液蒸发汽出口，第三效蒸发釜的脱硫液蒸发汽出口连接换热器，换热器的冷凝液出口连接地下槽，真空泵为三效蒸发釜和换热器提供动力。

所述蒸发系统包括三个蒸发釜、离心机、换热器、真空泵、陶瓷过滤器、蒸汽喷射泵，所述蒸发釜的混盐物料出口连接离心机，蒸发釜的冷凝液出口连接陶瓷过滤器，陶瓷过滤器的出口连接地下槽，所述蒸发釜内部设置内盘管，所述蒸汽喷射泵的一个入口连接蒸汽管道，所述蒸汽喷射泵的另一个入口连接蒸发釜的蒸发汽出口，所述蒸汽喷射泵的出口连接蒸发釜的内盘管入口，所述蒸发釜的蒸发汽出口还连接换热器，换热器的冷凝液出口连接地下槽，第三个蒸发釜的入口连接硫氰酸钠膜分离系统的硫代硫酸钠与硫酸钠的混合溶液出口，第一个蒸发釜和第二个蒸发釜的入口连接硫氰酸钠膜分离系统的硫氰酸钠溶液出口，真空泵为三个蒸发釜和换热器提供动力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一种高效节能的脱硫液提盐工艺，该工艺是将脱色除杂后的脱硫液，采用膜分离装置进行分离，得到高纯度的硫氰酸钠溶液及富含硫代硫酸钠与硫酸钠的混合溶液。用多效蒸发或用蒸汽喷射泵为提供蒸发釜热源的方式得到硫氰酸钠固体盐及硫代硫酸钠与硫酸钠混合盐。该技术可减少脱硫液提盐45-55％的废固产量，同时也减少提盐过程中低压蒸汽的消耗，该技术蒸发1t纯脱硫液消耗蒸汽量可降低50％以上。

附图说明

图1为现有提盐工艺流程图。

图2为本发明的膜分离法分离硫氰酸钠工艺流程图。

图3为本发明的多效蒸发工艺流程图。

图4为本发明的多级膜分离法分离硫氰酸钠工艺流程图。

图5为本发明以蒸汽喷射泵提升蒸发汽品位用于蒸发釜加热的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图2，一种高效节能的脱硫液提盐工艺，该工艺是将脱色除杂后的脱硫液，采用膜分离装置进行分离，得到高纯度的硫氰酸钠溶液及富含硫代硫酸钠与硫酸钠的混合溶液。

一种高效节能的脱硫液提盐工艺，具体包括：

1)脱硫液经脱色釜除杂质后，采用陶瓷膜分离器分离出硫氰酸钠溶液，和硫代硫酸钠与硫酸钠混合溶液。

2)用多效蒸发的方式分别浓缩步骤1)中分离出来的硫氰酸钠溶液、硫代硫酸钠与硫酸钠混合溶液，用夹套或内盘管方式加热，第一效蒸发釜以蒸汽为热源，上一效蒸发釜蒸出的脱硫液蒸发汽作为下一效蒸发釜的热源，不足热量由蒸汽补足。

本发明实施例采用三效蒸发的方式浓缩脱硫液，蒸发1t纯脱硫液消耗蒸汽0.56t，可降低蒸汽消耗58％。

3)步骤2)中蒸发釜蒸发浓缩后所得混盐经离心机离心后出料，各蒸发釜的冷凝液经陶瓷过滤器净化后排至地下槽，最后一效蒸发釜的脱硫液蒸发汽经换热器冷却后排至地下槽。

多效蒸发的第一效可为常压或负压，第二效及其他均为负压操作。

一种高效节能的脱硫液提盐工艺，具体包括：

1)脱硫液经脱色釜除杂质后，采用陶瓷膜分离器分离出硫氰酸钠溶液，和硫代硫酸钠与硫酸钠混合溶液。

2)用蒸发釜分别浓缩步骤1)中分离出来的硫氰酸钠溶液、硫代硫酸钠与硫酸钠混合溶液，用内盘管方式加热，采用蒸汽喷射泵将蒸发釜内部的脱硫液蒸发汽引出，用低压蒸汽作为蒸汽喷射泵的动力蒸汽提升蒸发汽品位，蒸汽喷射泵出口的混合汽作为蒸发釜热源。

用蒸汽喷射泵提升蒸发汽品位时，蒸发釜常压、负压操作均可以。

3)步骤2)中蒸发釜蒸发浓缩后所得混盐经离心机离心后出料，各蒸发釜的冷凝液经陶瓷过滤器净化后排至地下槽，各蒸发釜的脱硫液蒸发汽经换热器冷却后排至地下槽。

硫氰酸钠溶液、硫代硫酸钠与硫酸钠混合溶液浓缩用蒸汽喷射泵提升蒸发汽品位用于各蒸发釜热源。用蒸汽喷射泵将蒸发釜内部的蒸发汽引出，用生蒸汽作为动力蒸汽提升蒸发汽的压力及饱和温度，蒸汽喷射泵出口的混合蒸汽作为蒸发釜热源。蒸发汽经换热器冷却后的冷凝液作为混盐带走水的补充水送回脱硫系统，维持系统水平衡，同时不增加废水。蒸汽喷射加热工艺蒸发1t纯脱硫液消耗蒸汽0.5t，降低蒸汽消耗62％。

上述步骤1)中，采用多台膜分离装置串联操作，上一级膜分离装置的硫氰酸钠滤出液串联进入下一级膜分离装置，提取出高纯度硫氰酸钠溶液；除最后一级以外的膜分离装置的截留液硫代硫酸钠和硫酸钠返回原料槽与脱硫液混合，重新进入一级膜分离装置。

提取高纯度的硫氰酸钠溶液，采用多台膜分离装置串联操作，提纯浓度可达到99％。

一种高效节能的脱硫液提盐工艺采用的装置，包括脱硫液除杂质系统、硫氰酸钠膜分离系统、蒸发系统，所述脱硫液除杂质系统去除杂质后的脱硫液出口连接所述硫氰酸钠膜分离系统的原料槽，所述硫氰酸钠膜分离系统的硫氰酸钠溶液出口和硫代硫酸钠与硫酸钠的混合溶液出口分别连接蒸发系统中不同的蒸发釜。

所述脱硫液除杂质系统包括脱色釜、离心机，所述脱色釜的一个入口连接蒸汽管道，脱色釜的另一个入口连接脱硫液管道，所述脱色釜的物料出口连接离心机，所述离心机的脱硫液出口连接原料槽，离心机分离出来的杂质排向放料槽。

所述硫氰酸钠膜分离系统包括原料槽、膜分离装置，所述原料槽的出口通过给料泵连接膜分离装置。

所述膜分离装置为多台串联，上一级膜分离装置的硫氰酸钠溶液出口连接下一级膜分离装置的硫氰酸钠溶液入口，所述膜分离装置的硫代硫酸钠和硫酸钠混合溶液出口连接原料槽，所述膜分离装置还设有反冲洗管道，所述膜分离装置为陶瓷膜分离器。

所述蒸发系统包括三效蒸发釜、离心机、换热器、真空泵、陶瓷过滤器，所述蒸发釜的混盐物料出口连接离心机，蒸发釜的冷凝液出口连接陶瓷过滤器，陶瓷过滤器的出口连接地下槽，所述蒸发釜内部设置夹套和内盘管，所述夹套的入口连接蒸汽管道，第三效蒸发釜的入口连接硫氰酸钠膜分离系统的硫代硫酸钠与硫酸钠的混合溶液出口，第一效蒸发釜和第二效蒸发釜的入口连接硫氰酸钠膜分离系统的硫氰酸钠溶液出口，第二效蒸发釜的内盘管入口连接第一效蒸发釜的脱硫液蒸发汽出口，第三效蒸发釜的内盘管入口连接第二效蒸发釜的脱硫液蒸发汽出口，第三效蒸发釜的脱硫液蒸发汽出口连接换热器，换热器的冷凝液出口连接地下槽，真空泵为三效蒸发釜和换热器提供动力。

所述蒸发系统包括三个蒸发釜、离心机、换热器、真空泵、陶瓷过滤器、蒸汽喷射泵，所述蒸发釜的混盐物料出口连接离心机，蒸发釜的冷凝液出口连接陶瓷过滤器，陶瓷过滤器的出口连接地下槽，所述蒸发釜内部设置内盘管，所述蒸汽喷射泵的一个入口连接蒸汽管道，所述蒸汽喷射泵的另一个入口连接蒸发釜的蒸发汽出口，所述蒸汽喷射泵的出口连接蒸发釜的内盘管入口，所述蒸发釜的蒸发汽出口还连接换热器，换热器的冷凝液出口连接地下槽，第三个蒸发釜的入口连接硫氰酸钠膜分离系统的硫代硫酸钠与硫酸钠的混合溶液出口，第一个蒸发釜和第二个蒸发釜的入口连接硫氰酸钠膜分离系统的硫氰酸钠溶液出口，真空泵为三个蒸发釜和换热器提供动力。

本发明包括的主要装置有：脱色釜、陶瓷膜分离器、蒸发釜、蒸汽喷射泵等。由于不需要甲类有机溶剂，装置类别为丙类。

见图2，脱硫液经脱色釜r1a、脱色釜r1b脱除催化剂等杂质，由陶瓷膜分离器r2分离硫氰酸钠溶液、硫代硫酸钠与硫酸钠混合溶液。所得溶液去蒸发釜浓缩。

如图4所示，本发明可以采用多级膜分离法分离硫氰酸钠。

在硫氰酸钠膜分离工艺中，硫氰酸钠滤出液串联进入下一级分离装置r2b，一级分离装置r2a的截留液回到原料槽与脱硫液混合，重新进入一级分离装置r2a。该工序经多级分离后，硫氰酸钠纯度可达到99％。

本发明的蒸发工艺实施例方案1：见图3为多效蒸发工艺，蒸发釜r1a常压操作，蒸发釜r1b、蒸发釜r1c负压操作，用夹套或内盘管形式加热。蒸发釜r1a以蒸汽为热源，第一效蒸发釜r1a蒸出的蒸发汽作为第二效蒸发釜r1b的热源，不足热量由蒸汽补足；第二效蒸发釜r1b蒸发汽作为第三效蒸发釜r1c蒸发釜的热源，不足热量由蒸汽补足；各釜冷凝液用陶瓷过滤器r2净化，排放至地下槽。

本发明的蒸发工艺实施例方案2：见图5，以蒸汽喷射泵提升蒸发汽品位用于蒸发釜。

蒸汽喷射泵p2引出各蒸发釜的蒸发汽，用低压蒸汽提升蒸发汽的压力和温度，用作蒸发釜的热源。

实施例1：

脱硫液中盐含量为350g/l，硫氰酸钠含量占50wt％，硫代硫酸钠占35wt％，硫酸钠占15wt％，抽取16m³脱硫液用于提盐。

在脱色釜r1a、脱色釜r1b中，用活性炭吸附脱硫液中的杂质及催化剂，脱色温度为60℃，清夜送至陶瓷膜分离器，操作温度为35℃，操作压力2.0mpa，分离出的硫氰酸钠溶液、硫代硫酸钠和硫酸钠混合溶液进入蒸发釜浓缩，该方式硫氰酸钠回收率可达95％以上。

用三效蒸发的方式浓缩膜分离工序得到的盐溶液(见图3)，间歇操作，每釜装液量8m³，蒸发4小时，一天4釜。硫氰酸钠溶液并联进入蒸发釜r1a、蒸发釜r1b浓缩，蒸发釜r1c用于浓缩硫代硫酸钠与硫酸钠混合液。蒸发釜r1a为常压操作，用0.6mpa低压蒸汽作为热源，平均每小时蒸发水量1.1t，蒸汽用量1.4t/h。蒸发釜r1b微负压操作，釜内溶液沸点90℃，蒸发釜r1a蒸发汽用作蒸发釜r1b热源，不足热量用0.6mpa低压蒸汽补足，蒸汽用量0.2t/h。r1c微负压操作，釜内溶液沸点80℃，用蒸发釜r1b蒸发汽加热，平均每小时蒸发水量0.75t。相较于常规工艺，本工艺方法每蒸发1t脱硫液用汽量为0.56t，降低蒸汽消耗58％。

该套装置工艺简单，装置类别为丙类，大大降低了安全建设投资，同时，节能效果显著，效益高且环保效果好，分离出的硫氰酸钠每吨产品可创造效益约540元。

实施例2：

脱硫液抽取量及含盐量与实施例1一致，采陶瓷膜分离方法，本实施例不再赘述。

见图5，混盐溶液分离后用蒸发釜r1a、蒸发釜r1b、蒸发釜r1c浓缩，三釜均为负压操作，釜内溶液沸点90℃。用蒸汽喷射泵p2将各釜蒸发汽引出，用0.6mpa低压蒸汽将蒸发汽饱和温度提升至120℃，再返回各釜作为热源使用。每釜蒸发4h，低压蒸汽用量1.5t/h，混盐出料含水量约为6t。蒸发汽冷凝作为混盐带走水的补充水送回脱硫系统，维持系统水平衡，同时不增加废水。

本套工艺每蒸发1t脱硫液用汽量为0.5t，降低蒸汽消耗62％。