一种连续熔硫系统的制作方法

本实用新型属于硫废料处理技术领域，尤其涉及一种连续熔硫系统。

背景技术：

目前采用湿式氧化法脱硫工艺硫泡沫的分离回收方法有很多种，将硫泡沫分离回收成硫磺可分为间歇熔硫工艺和连续熔硫工艺。

间歇熔硫工艺是先将脱硫系统再生出来的硫泡沫收集至硫泡沫槽，再通过蒸汽加热预处理提浓后，经过离心机或真空过滤机过滤为硫膏，过滤清液返回系统，硫膏间歇加入间歇熔硫釜熔融成硫磺，熔硫后残液回收至系统。此方法优点是：熔硫效率高，过滤产生的清液含悬浮硫0.5％左右，降低了悬浮硫堵塞脱硫塔和其它设备的几率，提高了气液传质效率和脱硫效果。生产的硫膏含水量低，加工熔融成硫磺蒸汽消耗低，同时熔硫产生的残液量很少，副盐生成量少，回收回系统后对系统影响小，保证了脱硫的工艺条件，减少了环境污染，环保效果显著。此方法缺点是：设备复杂，检修维护困难，一次性投资大，硫泡沫加热预处理提浓消耗蒸汽量大，由于此法操作间歇运行，采用人工操作和转运硫膏，劳动强度大，现场环境条件恶劣。另外此工艺分离设备布置在3至4层框架结构上，熔硫厂房高、负荷重，土建结构费用高。

连续熔硫工艺是先将脱硫系统再生出来的硫泡沫收集至硫泡沫槽后，通过离心泵直接加压送至连续熔硫釜中，利用蒸汽间接加热，使硫熔融后与清液分层。排出液(残液)再经降温皂化处理后返回脱硫系统。此方法优点是：连续熔硫釜是在原有间歇熔硫工艺上做了一些改进，具备了硫泡沫连续分离与熔硫功能，硫处理能力大，该法工艺简单，设备少，一次性投资低，连续操作现场环境好。此方法缺点是：含硫量较低的硫泡沫液全部加入连续熔硫釜中，出釜清液(残液)量大，温度高，回收清液(残液)必须冷却至常温，浪费了大量蒸汽和部分冷却水；返回系统的清液所含悬浮硫含量高，同时颗粒已被加热为熟硫颗粒，在再生器内无法再形成硫泡沫，极易堵塞设备和塔内填料。返回系统的清液经过高温加热，生成大量副盐，造成系统碱耗高，副盐不断累积，致使脱硫工艺恶化，腐蚀严重，到最后不得不置换排放脱硫液，脱硫液处理困难，容易造成环境污染。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提出一种连续熔硫系统，采用了新的工艺与设备，解决了间歇熔硫工艺不能连续过滤生产，劳动强度大，现场环境条件恶劣的问题；同时解决了连续熔硫工艺不节能、不环保的问题，即解决了连续熔硫工艺中回收清液量大，温度高，悬浮硫含量高，脱硫系统副盐高，碱耗高的问题。

本实用新型的目的之一是提供一种连续熔硫系统，包括：硫泡沫槽、反冲洗过滤器、缓冲罐和熔硫釜；

所述硫泡沫槽包括硫泡沫液入口和硫泡沫液出口；

所述反冲洗过滤器的内腔由隔板分隔为上腔和下腔，所述上腔内设有多根滤芯；所述滤芯固定在所述隔板上，包括浊液入口和清洁液出口；所述滤芯的浊液入口与所述下腔连通；所述下腔设有硫泡沫液入口和反洗浓液出口，所述上腔设有第一脱硫液出口；所述下腔内设有可旋转的旋转臂，反冲洗时，所述旋转臂的一端连通部分所述滤芯的浊液入口，另一端连通所述反洗浓液出口；

所述缓冲罐包括反洗浓液入口和缓冲液出口；

所述熔硫釜包括缓冲液入口、硫磺出口和第二脱硫液出口；

所述硫泡沫槽的硫泡沫液出口连接所述反冲洗过滤器的硫泡沫液入口，所述反冲洗过滤器的反洗浓液出口连接所述缓冲罐的反洗浓液入口，所述缓冲罐的缓冲液出口连接所述熔硫釜的缓冲液入口。

本实用新型的一些实施例中，所述硫泡沫槽内安装有搅拌器。

本实用新型的一些实施例中，在所述硫泡沫槽和反冲洗过滤器之间设有硫泡沫泵，所述硫泡沫泵的进口端连接所述硫泡沫槽的硫泡沫液出口，所述硫泡沫泵的出口端连接所述反冲洗过滤器的硫泡沫液入口。

本实用新型的一些实施例中，所述反冲洗过滤器上设有电机，所述电机带动所述旋转臂旋转。

本实用新型的一些实施例中，所述缓冲罐上设有压缩空气入口。

本实用新型的一些实施例中，所述熔硫釜内设有换热器，所述换热器包括低温缓冲液入口、高温缓冲液出口、高温脱硫液入口和低温脱硫液出口，所述熔硫釜的缓冲液入口连接所述低温缓冲液入口，所述低温脱硫液出口连续所述熔硫釜的第二脱硫液出口。

本实用新型的另一目的是提供一种利用上述连续熔硫系统处理硫泡沫的方法，包括以下步骤：

A、将脱硫系统再生出来的硫泡沫液收集至硫泡沫槽；

B、将所述硫泡沫槽收集的硫泡沫液送入反冲洗过滤器的下腔，硫泡沫液由所述下腔进入滤芯进行过滤，所述硫泡沫液中的硫颗粒物在所述滤芯内沉淀形成滤饼，清洁液进入所述反冲洗过滤器的上腔，由第一脱硫液出口排出；

C、当达到预设条件时，旋转臂旋转至与部分所述滤芯连通，所述上腔内的清洁液通过滤芯的清洁液出口进入所述滤芯，将沉淀的硫颗粒物冲洗下来，形成反洗浓液，所述反洗浓液通过所述旋转臂排出所述反冲洗过滤器；

D、完成反冲洗后，所述旋转臂旋转至与其他滤芯连通，对其进行反冲洗；

E、将所述反洗浓液送入缓冲罐进行储存，形成缓冲液；

F、将所述缓冲液送入熔硫釜，受热后缓冲液中的硫颗粒下沉形成硫磺，脱硫液上升由第二脱硫液出口排出。

作为本实用新型优选的方案，所述步骤A中，硫泡沫液进入所述硫泡沫槽后，由搅拌器将所述硫泡沫液混合均匀。

作为本实用新型优选的方案，所述步骤E中，向所述缓冲罐通入压缩空气，对缓冲液进行搅动。

作为本实用新型优选的方案，步骤F中，所述缓冲液进入所述熔硫釜后，在换热器中与所述脱硫液进行换热。

本实用新型的连续熔硫系统及方法，通过反冲洗过滤器过滤硫泡沫，过滤精度高，过滤后清洁液中悬浮硫含量远低于传统工艺；反洗浓液的浓度高，大大降低熔硫釜排出的脱硫液；通过缓冲液与脱硫液的热交换，降低熔硫釜的热消耗量；脱硫液的减少使得进入后续在脱硫系统中产生的副盐量大幅减小。

附图说明

图1是本实用新型实施例的系统结构图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本实用新型的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本实用新型的限制。

本实用新型中所述的“连接”，除非另有明确的规定或限定，应作广义理解，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连。在本实用新型的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶端”、“底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实施例提供一种连续熔硫系统，包括：硫泡沫槽1、反冲洗过滤器2、缓冲罐3和熔硫釜4。本实施例的系统可作为湿式氧化法气体脱硫系统中硫泡沫的分离回收系统。湿式氧化法是指将硫化氢在液相(稀碱液)中氧化成元素硫的方法。

硫泡沫槽1为硫泡沫的收集装置，包括硫泡沫液入口和硫泡沫液出口，湿式氧化法脱硫系统再生出来的硫泡沫(含硫质量百分比3％左右)全部收集于硫泡沫槽1内。优选的，硫泡沫槽1内安装有搅拌器11，搅拌器11可以为螺旋搅拌器，将硫泡沫槽1内的硫泡沫液搅拌均匀。

反冲洗过滤器2设有封闭的内腔，其内腔由隔板分隔为上腔21和下腔22。上腔22内设有多根滤芯23，滤芯23可固定在隔板上。滤芯23可对硫泡沫液进行过滤，包括浊液入口和清洁液出口，滤芯23的浊液入口与下腔22连通。下腔22设有硫泡沫液入口和反洗浓液出口，上腔21设有第一脱硫液出口。硫泡沫槽1的硫泡沫液出口连接反冲洗过滤器2的硫泡沫液入口。硫泡沫槽1的硫泡沫液通过管道进入反冲洗过滤器的下腔22，滤芯23的浊液口与下腔22连通，硫泡沫液进入滤芯23进行过滤。

硫泡沫液自下而上、从内向外通过滤芯23，硫泡沫液中硫颗粒物沉积在滤芯23的光滑内表面沉积，形成滤饼，过滤后的清洁液进入上腔21，作为过滤脱硫液由第一脱硫液出口排出反冲洗过滤器2。过滤脱硫液可通过自动排放阀28回收至脱硫系统。由于过滤精度高，过滤后清洁液悬浮硫含量≤20mg/L(质量百分比0.002％)，远远低于传统工艺。

下腔22内设有可旋转的旋转臂24，旋转臂24内部贯通，当滤芯23需反冲洗时，将旋转臂24的一端旋转至与滤芯23的浊液入口连通，旋转臂24的另一端连通反洗浓液出口。由于压差的作用，反冲洗时，上腔21内的清洁液由外向内进入滤芯23，将滤芯23内沉积的硫颗粒冲洗下来，形成反洗浓液(含硫质量百分比可达35％左右)，由反洗浓液出口排出。反冲洗时，旋转臂24仅与部分滤芯23连通，没有与旋转臂24连通的滤芯，扔可对硫泡沫也进行过滤。例如，本实施中，有四根滤芯，旋转臂24仅可与一根滤芯连通进行反冲洗，其他三根滤芯仍可进行过滤，不影响过滤的连续性。

优选的，反冲洗过滤器上设有电机25，电机25可带动旋转臂24旋转。反冲洗控制单元26用于，控制反冲洗的流程自动进行，在反冲洗控制单元26中可预设一定的条件，使得反冲洗启动，如根据滤芯23的内外压差达到一定值或过滤时间达到一定的时长(例如30分钟)。本实施例的反冲洗过滤器2上设有压差变送器27，用于监控滤芯23的内外压差，随着硫颗粒的沉积，当压差达到0.15MPa时，反冲洗控制单元26控制旋转臂24旋转至与相应的滤芯连通，进行反冲洗。

本实施例中，在硫泡沫槽1和反冲洗过滤器2之间设有硫泡沫泵12，硫泡沫泵12的进口端连接硫泡沫槽1的硫泡沫液出口，硫泡沫泵12的出口端连接反冲洗过滤器2的硫泡沫液入口。硫泡沫泵12可将硫泡沫液加压至0.7MPa(G)，之后送入反冲洗过滤器2。

为了达到滤除硫泡沫液中硫颗粒的目的，滤芯23可采用不锈钢粉末烧结或高分子烧结材料制作。通过控制单位过滤面积的适当流量，能有效地把固体颗粒截留在过滤元件的内表面，形成均匀分布的滤饼。不锈钢粉末烧结或高分子烧结材料滤芯的有效过滤精度可达亚微米级，绝对过滤精度0.1μm，单体硫颗粒基本属于亚微米级。在湿式氧化法气体脱硫系统中，脱硫液氧化再生形成的单体硫颗粒会长得较粗，细颗粒会自动聚集成较粗的颗粒，其粒径绝大部分在5～10μm，其平均比阻属于较难过滤物料。根据此种特性，采用不锈钢粉末烧结或高分子烧结材料滤芯，过滤效率可达到99.9％，能有效地过滤硫泡沫液中的硫颗粒，反冲洗过滤器2的特点是可以自动反冲洗，也可以自动控制和手动兼容方式，可不间断地过滤硫泡沫液。

缓冲罐3为反冲浓液的储存装置，包括反洗浓液入口和缓冲液出口，反冲洗过滤器2的反洗浓液出口连接缓冲罐3的反洗浓液入口，排出反冲洗过滤器2的反洗浓液进入缓冲罐3，形成缓冲液。在反冲洗过滤器2的反洗浓液出口和缓冲罐3的反洗浓液入口设有控制阀29，作为反冲洗过滤器2的反洗浓液开关。

优选的，在缓冲罐3设有料位变送器31，用于监控缓冲罐3内的物料量，例如到监控缓冲罐3内料位低于一定值时，系统可停止工作。

缓冲罐3上设有压缩空气入口和气体出口，压缩空气入口连通有稳压阀32，稳压阀32可控制压缩空气进入缓冲罐3内，气体出口连通有空气放散阀33，控制气体的排放。通入压缩空气，一方面可以对反洗浓液进行空气搅动，防止缓冲液沉积；另一方面与缓冲罐上部的空气放散阀33相结合，通过压力变送器34来调节缓冲罐3的压力，使其稳定在0.5MPa(G)左右。

由于反洗浓液是依据反冲洗过滤器2滤芯的压力差或预定时间间断排出的，通过缓冲罐3，就可实现连续输送。缓冲罐3的容积和料位变送器31高低点的设置是依据间断排入反洗浓液的液量和时间差以及连续排出缓冲液的液量来确定的，确保能实现连续稳定输送。

熔硫釜4包括缓冲液入口、硫磺出口和第二脱硫液出口，缓冲罐3的缓冲液出口连接熔硫釜4的缓冲液入口。经稳压的缓冲液被连续送至熔硫釜4。

熔硫釜4的外层为加热夹套41，用于对熔硫釜4内腔的加热。加热夹套41连接有自动蒸汽加入阀44和疏水阀45，下部设有温度变送器46。温度变送器46可监控熔硫釜4内的温度(控制温度为145℃)，通过自动蒸汽加入阀44向熔硫釜加热夹套41加入蒸汽，可实现熔硫釜4内温度自动控制，蒸汽冷凝水通过疏水阀45排出夹套。

缓冲液进入熔硫釜4后受热，其中的硫颗粒逐渐聚积因密度重向下沉淀，在下部融熔成硫磺排出熔硫釜4，排出的硫磺放入硫磺铸模5，冷却后成为块状硫磺。受热后的缓冲液中的脱硫液因密度轻通过熔硫釜内分离装置42向上流动，通过第二脱硫液出口排出，返回脱硫系统。

本实施例中，熔硫釜内设有换热器43，换热器43包括低温缓冲液入口、高温缓冲液出口、高温脱硫液入口和低温脱硫液出口，熔硫釜的缓冲液入口连接低温缓冲液入口，低温脱硫液出口连续熔硫釜的第二脱硫液出口。可使得由上部流入熔硫釜4的缓冲液在换热器43中进行预热。在熔硫釜4中，下部受热后上升的高温脱硫液进入换热器43，与低温缓冲液进行换热，经过预热后的高温缓冲液继续向下流动，换热后的低温脱硫液由第二脱硫液出口排出，返回脱硫传统，低温脱硫液的温度≤65℃。

相比于传统连续熔硫釜，本实用新型中熔硫釜4内部采用了新型列管式换热器，增加了内部换热面积，提高了传热效率。换热器43采用316不锈钢材料，可自由伸缩，使用寿命长。排出熔硫釜4的脱硫液温度可降至65℃以下，比传统连续熔硫釜减少了15℃以上，大大减少了蒸汽用量。

本实用新型的另一目的是提供一种利用上述连续熔硫系统处理硫泡沫的方法，包括以下步骤：

1、将脱硫系统再生出来的硫泡沫液收集至硫泡沫槽；硫泡沫液进入硫泡沫槽后，由搅拌器将硫泡沫液混合均匀。

2、将硫泡沫槽收集的硫泡沫液送入反冲洗过滤器的下腔，硫泡沫液由下腔进入滤芯进行过滤，硫泡沫液中的硫颗粒物在滤芯内沉淀形成滤饼，清洁液进入反冲洗过滤器的上腔，形成过滤脱硫液，由第一脱硫液出口排出。

3、当达到预设条件时，旋转臂旋转至与部分滤芯连通，上腔内的清洁液通过滤芯的清洁液出口进入滤芯，将沉淀的硫颗粒物冲洗下来，形成反洗浓液，反洗浓液通过旋转臂排出反冲洗过滤器。

4、完成反冲洗后，旋转臂旋转至与其他滤芯连通，对其进行反冲洗。

5、将反洗浓液送入缓冲罐进行储存，形成缓冲液；向缓冲罐通入压缩空气，对缓冲液进行搅动。

6、将缓冲液送入熔硫釜，缓冲液进入熔硫釜后在换热器中与熔硫脱硫液进行换热；预热后的缓冲液继续向下，由蒸汽加热，受热后缓冲液中的硫颗粒下沉形成硫磺，熔硫脱硫液上升进入换热器进行换热，换热后的熔硫脱硫液由第二脱硫液出口排出。

本实用新型的系统和方法，可实现硫磺的连续生产，过滤精度高，过滤后清洁液中悬浮硫含量≤20mg/L(质量百分比0.002％)，远远低于传统工艺。过滤可连续排出高浓度反洗浓液(其中含硫质量比35％左右)至熔硫釜进行熔硫。相对于传统工艺，本实用新型的熔硫釜排出的脱硫液(残液)量减少了90％，温度降低了15℃以上，相对于传统熔硫工艺回收单位硫磺(1kg)蒸汽消耗可由2.5～3.5kg减为0.3kg左右，降低了85％以上。同时由于副盐生成量大大减少，后续的脱硫系统碱耗可减少60％以上，基本无废液排放，脱硫工艺条件稳定，降低了脱硫塔堵塔的几率。此外，本实用新型采用全自动控制，操作自动化程度高，设备可全部布置在地面或单层平面内，土建结构费用低。

实施例1

利用本实用新型的工艺，处理硫泡沫，获得1000kg硫磺，流程如下：

1、将脱硫系统再生出来的硫泡沫液收集至硫泡沫槽，硫泡沫液含硫质量百分比3％；硫泡沫液进入硫泡沫槽后，由搅拌器将硫泡沫液混合均匀。

2、将硫泡沫槽收集的硫泡沫液送入反冲洗过滤器的下腔，硫泡沫液由下腔进入滤芯进行过滤，硫泡沫液中的硫颗粒物在滤芯内沉淀形成滤饼，清洁液进入反冲洗过滤器的上腔，由第一脱硫液出口排出，返回脱硫系统，过滤的脱硫液中含硫量为0.002％。

3、当达到预设条件时，旋转臂旋转至与部分滤芯连通，上腔内的清洁液通过滤芯的清洁液出口进入滤芯，将沉淀的硫颗粒物冲洗下来，形成反洗浓液，反洗浓液通过旋转臂排出反冲洗过滤器。

4、完成反冲洗后，旋转臂旋转至与其他滤芯连通，对其进行反冲洗。

5、将反洗浓液送入缓冲罐进行储存，形成缓冲液；向缓冲罐通入压缩空气，对缓冲液进行搅动。

6、将缓冲液送入熔硫釜，缓冲液进入熔硫釜后在换热器中与脱硫液进行换热；预热后的缓冲液继续向下，由蒸汽加热，受热后缓冲液中的硫颗粒下沉形成硫磺，熔硫脱硫液上升进入换热器进行换热，换热后的熔硫脱硫液由第二脱硫液出口排出，返回脱硫系统。

本实施例获得1000kg硫磺，处理质量比3％的硫泡沫液33667.86kg。获得过滤脱硫液30783.8kg，含硫量为0.002％。熔硫釜消耗蒸汽292.79kg，获得熔硫脱硫液1884.06kg，含硫量0.5％，温度65℃。共有约10.04kg的硫颗粒返回了脱硫系统，其中，过滤脱硫液含硫约0.62kg，熔硫脱硫液含硫约9.42kg。

对比例1

通过间接熔硫工艺处理硫泡沫，获得1000kg硫磺，流程如下：

1、将脱硫系统再生出来的硫泡沫液收集至硫泡沫槽，硫泡沫液含硫质量百分比3％。

2、硫泡沫液通过蒸汽预加热预处理提浓，获得预处理脱硫液，预处理硫泡沫送入搅拌。

3、硫泡沫液通过搅拌后进入真空过滤器进行过滤，获得过滤脱硫液和浓硫泡沫。

4、浓硫泡沫间歇加入间歇熔硫釜熔融成硫磺，熔硫后脱硫液回收至系统。

对比例1获得1000kg硫磺，处理质量比3％的硫泡沫液39800.01kg。获得预处理脱硫液和过滤脱硫液共37789.91kg，含硫量为0.5％。熔硫釜消耗蒸汽3375.06kg，获得熔硫脱硫液1010.10kg，含硫量0.5％，温度145℃。共有约194kg的硫颗粒返回了脱硫系统，其中，预处理脱硫液和过滤脱硫液含硫约188.95kg，熔硫脱硫液含硫约5.05kg。

对比例2

通过连续熔硫工艺处理硫泡沫，获得1000kg硫磺，流程如下：

1、先将脱硫系统再生出来的硫泡沫液收集至硫泡沫槽，硫泡沫液含硫质量百分比3％。

2、硫泡沫液通过蒸汽预加热预处理，获得预处理脱硫液。

3、通过离心泵直接加压预热后的液体，送至连续熔硫釜中，利用蒸汽间接加热，使硫熔融后与清液分层，获得硫磺和熔硫脱硫液。

对比例2获得1000kg硫磺，处理质量比3％的硫泡沫液40663.82kg。

获得预处理脱硫液18072.9kg，含硫量为0.5％。熔硫釜消耗蒸汽2731.78kg，获得熔硫脱硫液21590.91kg，含硫量0.6％，温度80℃。共有约219.9kg的硫颗粒返回了脱硫系统，其中，预处理脱硫液含硫约90.36kg，熔硫脱硫液含硫约129.55kg。

通过对比可得出，本实用新型的工艺相对于对比例1，可实现连续熔硫，过滤脱硫液中含硫量极低，熔硫时，蒸汽消耗量小，且设备简单，可单层平面布置，减少土建费用。

本实用新型的工艺相对于对比例2，大大减少了熔硫脱硫液的排出量，使得后续脱硫系统的副盐生成量小，碱耗低，无废液排放，同时减少熔硫时的蒸汽消耗量。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本实用新型而非限制本实用新型的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下对本实用新型进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。