从含硫废渣制取硫磺的装置的制作方法

本实用新型涉及焦化厂废渣处理技术领域，具体涉及一种从含硫废渣制取硫磺的装置。

背景技术：

硫磺是一种有价值的工业原料，可用于制造染料、农药、火柴、火药、橡胶、人造丝、硫酸等。采用hpf法脱硫技术的焦化厂，得到的硫磺由于含有煤焦油、残炭、脱硫液、铵盐等杂质、硫含量往往不高，并且颜色发黑，可利用价值不大。从这些低品位的硫渣中提取硫磺，并对硫渣综合利用，既能减轻环境污染，又能提高资源的利用率，具有明显的社会效益和经济效益。

目前，文献报道从含硫废渣中提取硫磺的方法很多，如蒸馏法、浮选法、熔剂萃取法等。蒸馏法常采用真空蒸馏，但由于焦油的存在，单质硫磺尽管脱除率较高，但得到的硫磺颜色发黑发暗，加上该方法能耗高，实际应用不多；熔剂萃取法常用熔剂有氯代烃，二硫化碳、邻二甲苯、硫化铵等，硫磺在氯代烃中溶解度小，溶剂消耗量大，成本较高。二硫化碳易燃、易爆、有毒。因而目前国内采用hpf法脱硫的大型焦化厂都较少对硫渣进一步加工提纯，而是委托外单位加工处理，不仅造成资源浪费，运输过程中也会造成环境污染。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是：目前从含硫废渣中提取硫磺的方法能耗大、成本高、污染严重、硫磺提取效率及品质都有待提高。

本实用新型的目的是：提供一种从含硫废渣中制备硫磺，尤其是颗粒型高品位硫磺的方法，特别涉及焦化厂目前所用的各种脱硫方法，如ada法，栲胶法，hpf法等，该方法也适合从其他生产过程得到的低品味含硫废渣。

为解决上述技术问题，本实用新型利用混合溶剂溶解硫磺渣中的硫，未溶解的固体残渣重新配入入炉煤，最终得到高纯度颗粒型硫磺，脱硫废渣得到最大程度的综合利用。

具体来说，针对现有技术的不足，本实用新型提供了如下技术方案：

一种从含硫废渣制取硫磺的装置，其特征在于，包括预处理单元、溶解单元和分离单元；

所述预处理单元包括相互连通的压滤机和干燥器；所述溶解单元包括硫渣溶解釜，所述硫渣溶解釜的加料口包括固体加料口和液体加料口；所述硫渣溶解釜的固体加料口与干燥器连接；

所述分离单元包括保温过滤器、溶剂蒸出釜和精馏装置；所述保温过滤器的入口与硫渣溶解釜的出口连接，保温过滤器的出口包括滤液出口和固渣出口，滤液出口与溶剂蒸出釜入料口连接；所述溶剂蒸出釜出口包括汽相出口和液体出口，所述溶剂蒸出釜汽相出口与精馏装置入料口连接，精馏装置的出料口与硫渣溶解釜液体加料口连接，所述溶剂蒸出釜的液体出口得到硫磺。

优选的，上述装置中，所述分离单元还包括依次连接的结晶槽和离心机，所述溶剂蒸出釜的液体出口与结晶槽入口连接，离心机的出口包括液体出口和固渣出口，离心机的液体出口与硫渣溶解釜液体加料口连接，离心机的固渣出口得到硫磺。

优选的，上述装置中，所述分离单元还包括设置于离心机和硫渣溶解釜之间的脱色塔。

优选的，上述装置中，所述精馏装置为精馏塔，所述精馏塔高度为2.5-3米，塔内径为50-60mm。

优选的，上述装置中，所述干燥器为流化床干燥器。

优选的，上述装置中，所述干燥器为真空干燥器。

优选的，上述装置中，所述含硫废渣包括从焦化厂脱硫工序得到的泡沫硫渣，其特征在于硫渣含硫量以干基计算为50～90％，硫渣的成分包括硫磺、焦油、铵盐、脱硫液，残炭和水。

优选的，上述装置中，所述硫渣溶解釜的液体加料口添加的物料为混合有机溶剂。

优选的，本发明提供一种从含硫废渣制取硫磺的体系，包括包括预处理单元、溶解单元和分离单元；所述预处理单元包括相互连通的压滤机和干燥器；所述溶解单元包括硫渣溶解釜，所述硫渣溶解釜的加料口包括固体加料口和液体加料口；所述硫渣溶解釜的固体加料口与干燥器连接；所述分离单元包括保温过滤器、溶剂蒸出釜和精馏装置；所述保温过滤器的入口与硫渣溶解釜的出口连接，保温过滤器的出口包括滤液出口和固渣出口，滤液出口与溶剂蒸出釜入料口连接；所述溶剂蒸出釜出口包括汽相出口和液体出口，所述溶剂蒸出釜汽相出口与精馏装置入料口连接，精馏装置的出料口与硫渣溶解釜液体加料口连接，所述溶剂蒸出釜的液体出口得到硫磺。

优选的，上述体系中，所述硫渣溶解釜的液体加料口添加的物料为混合有机溶剂，所述混合有机溶剂包括二硫化碳和助剂，所述助剂包括第一助剂和第二助剂，所述第一助剂选自苯、甲苯、乙苯或丙苯的一种或两种以上；所述第二助剂选自邻二甲苯、间二甲苯或对二甲苯的一种或两种以上。

优选的，上述体系中，所述混合溶剂中，助剂与二硫化碳的质量比大于0，且≤10:1，优选为(0.5-10)：1，更优选为(1-10)：1，更优选为(5-10)：1。

优选的，上述体系中，所述混合溶解中，第一助剂与第二助剂的质量比大于0，且≤10:1，优选为(0.2-5)：1，更优选为(1-5)：1。

本实用所述从含硫废渣制取硫磺的装置的使用方法包括下述步骤：

开启上述装置，将含硫废渣用压滤机压滤后，所得硫渣进入硫渣溶解釜，在硫渣溶解釜液体加料口加入混合溶剂，加热，待硫渣中的硫磺完全溶解之后，保温过滤，滤液进入溶剂蒸出釜，经分离后，溶剂蒸出釜的液体出口得到硫磺，溶剂蒸出釜汽相出口的汽相溶剂进入精馏装置，精馏分离后进入硫渣溶解釜中循环使用。

优选的，上述方法中，所述分离单元还包括依次连接的结晶槽和离心机，所述溶剂蒸出釜的液体出口与结晶槽入口连接，离心机的出口包括液体出口和固渣出口，离心机的液体出口与硫渣溶解釜液体进料口连接，离心机的固渣出口得到硫磺；

保温过滤后所得滤液在溶剂蒸出釜中分离后，所得汽相溶剂进入硫渣溶解釜中循环使用，液体出口的溶液依次进入结晶槽和离心机，离心机固渣出口得到硫磺，离心机液体出口的溶液进入硫渣溶解釜循环使用。

优选的，上述方法中，所述预处理单元还包括设置于压滤机和硫渣溶解釜之间的干燥器；

压滤机所得硫渣进入干燥器进行干燥后，再进入硫渣溶解釜进行溶解。

优选的，上述方法中，精馏过程的参数为：塔顶温度40-50℃，塔釜温度80-85℃，回流比2.0-2.5，顶压：100-105kpa；釜压：100-105kpa；塔板数：40-50；采用丝网填料。

优选的，上述方法中，精馏装置的处理量：50-60l/h；精馏塔高2.5-3米，精馏塔内径:50-60mm。

优选的，上述方法中，结晶槽的温度为-10～20℃。

优选的，上述方法中，所述分离单元还包括设置于离心机和硫渣溶解釜之间的脱色塔；

离心机液体出口的溶液进入脱色塔，经脱色塔脱色后送到溶解釜循环使用。

优选的，上述方法中，所述含硫废渣包括从焦化厂脱硫工序得到的泡沫硫渣，其特征在于硫渣含硫量以干基计算为50～90％，优选为70～90％，硫渣的成分包括硫磺、焦油、铵盐、脱硫液，残炭和水。

优选的，上述方法中，所述混合溶剂包括二硫化碳和助剂，所述助剂包括第一助剂和第二助剂，所述第一助剂选自苯、甲苯、乙苯或丙苯的一种或两种以上；所述第二助剂选自邻二甲苯、间二甲苯或对二甲苯的一种或两种以上。

优选的，上述方法中，所述混合溶剂中，助剂与二硫化碳的质量比大于0，且≤10:1，优选为(0.5-10)：1，更优选为(1-10)：1，更优选为(5-10)：1。

优选的，上述方法中，所述混合溶剂中，第一助剂与第二助剂的质量比大于0，且≤10:1，优选为(0.2-5)：1，更优选为(1-5)：1。

优选的，上述方法中，所述混合溶剂中，第一助剂选自苯、甲苯或乙苯的一种或两种以上。

优选的，上述方法中，所述混合溶剂中，第二助剂包括邻二甲苯。

优选的，上述方法中，所述混合溶剂中，第一助剂包括苯或甲苯。

优选的，上述方法中，所述混合溶剂与硫渣的质量比为(3～10)：1。

优选的，上述方法中，所述硫渣溶解釜中的温度为45-90℃。

优选的，上述方法中，所述溶剂蒸出釜温度为60-110℃。

本实用新型的优点是：与已有技术相比，本实用新型所述装置利用了二硫化碳优异的硫磺溶解能力，又通过加入助剂，提高了溶解温度，并且抑制了二硫化碳挥发性大、易燃易爆的缺点。所述装置能耗低，设备投资小，操作简便，得到的硫磺为高纯度颗粒型，硫渣完全利用，不产生新的污染物，可以实现规模化连续生产。

附图说明

图1为实施例1.1所述从含硫废渣制取硫磺的装置图。

图2为实施例1.2所述从含硫废渣制取硫磺的装置图。

具体实施方式

为解决目前硫磺提取方法能耗大、成本高、提取效率和品质有待提高的问题，本实用新型提供一种从脱硫废渣(例如，hpf法脱硫废渣)制备颗粒型硫磺的方法，该方法以硫渣为原料，经干燥、溶解、保温过滤、固液分离得到颗粒型硫磺。脱硫废渣首先经真空干燥器干燥，然后用混合溶剂溶解，保温过滤。不溶性残渣回收利用。滤液分离出溶剂之后得到硫磺。该工艺有效解决了hpf法得到的脱硫废渣难以利用的问题。

一种优选的实施方式中，本实用新型还提供一种从焦化厂hpf法脱硫废渣中制备颗粒型高纯度硫磺的装置的使用方法，该方法同时也是脱硫废渣综合利用的有效方法。步骤为：将hpf法得到的含硫泡沫用板框压滤机压滤，滤液用于提取副盐；固体硫渣用真空干燥机干燥。干燥后的硫渣加入到硫渣溶解釜，然后加入溶剂，在搅拌条件下加热到预定温度，待硫磺全部溶解进入溶剂相后，保温过滤，滤液送到溶剂蒸出釜，不溶性固体废渣含有少量硫磺、副盐和残炭，可以掺混到入炉煤中。滤液通过溶剂蒸出釜缓慢蒸出溶剂，可以得到颗粒型硫磺，蒸出的溶剂经精馏塔将各组分分离，然后回溶解单元循环使用。

另一种优选的实施方式中，本实用新型所述从含硫废渣中制备硫磺的装置的使用方法包括下述步骤：

将硫泡沫用板框压滤机压滤，得到的硫渣真空干燥脱去硫渣中的水分。滤液用于提取副盐。

将干燥的硫渣和溶剂混合，在硫渣溶解釜加热保温并搅拌使硫渣溶解，保持温度10分钟后保温过滤，滤液用泵送到溶剂蒸出釜，分离出部分溶剂后，冷却，经离心机分离，得到颗粒型产品硫磺；溶剂蒸出釜汽相出口溶剂经精馏塔分离，循环回用。过滤器分离出的不溶性残渣脱除溶剂之后配入入炉煤中。

进一步的，所述含硫泡沫在与溶剂混合前先用板框压滤机脱除水分，然后干燥，使硫渣水分含量小于1％。

进一步的，所述溶剂为二硫化碳和助剂按一定比例组成的混合物。所述助剂包括第一助剂和第二助剂，所述第一助剂选自苯、甲苯、乙苯或丙苯的一种或两种以上；所述第二助剂选自邻二甲苯、间二甲苯或对二甲苯的一种或两种以上。

进一步的，所述混合溶剂的加入量与硫渣的质量比为：(3-10):1。

进一步的，溶解釜溶解温度为45～90℃。

进一步的，所述保温时间10min。

进一步的，所述搅拌转速为100～800r/min。

另一种优选的实施方式中，本实用新型提供一种从含硫废渣制取硫磺的装置，其特征在于，包括压滤单元、烘干单元、溶解单元和分离单元；

所述压滤单元包括相互连通的压滤机和干燥器；所述烘干单元包括硫渣烘干设备，所述溶解单元包括硫渣溶解釜，所述硫渣溶解釜的加料口包括固体加料口和液体加料口，混合物料出口；所述硫渣溶解釜的固体加料口与干燥器连接；

所述分离单元包括溶剂蒸出釜、精馏塔，离心机，脱色塔，所述溶剂蒸出釜出口包括汽相出口和液态硫磺出口，所述溶剂蒸出釜入口与过滤器的出口连接，所述溶剂蒸出釜汽相物料出口与精馏塔进料口连接，溶剂蒸出釜液态物料出口得到硫磺。

优选的，上述装置中，所述烘干单元包括干燥器，优选为流化床干燥器。所述干燥器的出口与硫渣溶解釜入口相连，进口与压滤机连接。

优选的，上述装置中，所述溶解单元包括硫渣溶解釜，所述硫渣溶解釜的进口与干燥器出口连接，所述硫渣溶解釜的底部出口与保温过滤器进口连接。

优选的，上述装置中，所述后处理单元包括溶剂蒸出釜、精馏塔、离心机和脱色塔。硫渣溶解釜下部物料出口依次连接保温过滤器、溶剂蒸出釜、精馏塔。

一种优选的实施方式中，本实用新型还提供一种从含硫废渣制备颗粒型硫磺的装置的使用方法，其特征在于，包括下述步骤：

开启上述装置，将含硫废渣用压滤机滤去脱硫液后，所得硫渣进入干燥器，干燥后的硫渣与混合溶剂一起加入硫渣溶解釜，加热搅拌，待硫渣中的硫磺完全溶解之后，保温过滤。滤液进入溶剂蒸出釜，汽相出口进入精馏塔，液相冷却到5℃后用离心机分离出固相硫磺。滤液经脱色塔脱色后送到溶解釜循环使用。

本实用新型中溶剂蒸出釜优选为具有蒸馏功能的装置。

所述具备蒸馏功能的装置包括一般常用的蒸馏装置或带有旋转功能的蒸馏装置，如旋转蒸发器等。

优选的，上述方法中，所述含硫废渣包括从焦化厂hpf法脱硫工序得到的泡沫硫渣，其特征在于硫渣含硫量以干基计算为50～90％，优选为70～90％，硫渣主要成分包括硫磺、焦油、铵盐、脱硫液，残炭和水构成的复杂混合体系。

优选的，上述方法中，所述混合溶剂与硫渣的加入比例为质量比(3～10)：1。

优选的，上述方法中，所述硫渣溶解釜中的温度为45-90℃。

优选的，上述方法中，所述溶剂蒸出釜温度为60-120℃。

其中，所述蒸出釜优选为蒸馏装置，更优选为一种带有回流冷凝器和电加热夹套的蒸馏装置，蒸馏装置中的物料温度会持续变化，随着低沸点组分持续分出，沸点会逐渐升高。

另一种优选的实施方式中，从含硫废渣制取硫磺的方法，包括下述步骤：

(1)含硫泡沫经板框压滤机压滤，初步脱除脱硫液，备用。

(2)压滤后的硫渣经干燥器干燥，脱除水分。

(3)按干燥硫渣：混合溶剂＝1:(3-10)的质量比加入溶解釜，升温搅拌。混合溶剂为二硫化碳和助剂构成的混合物。(4)硫渣溶解釜温度范围45-90℃，保温搅拌时间：10min。

(5)得到的混合溶液经保温过滤器过滤。得到滤液和残渣。

(6)步骤(5)得到的滤液送往溶剂蒸出釜。残渣含有较多残炭，与煤掺混后用于炼焦。

(7)溶剂蒸出釜温度为60-120℃。分离出溶剂的固体物为硫磺，纯度不低于95％(质量百分数)，溶剂蒸出釜顶部得到汽相溶剂，精馏后得到二硫化碳、第一助剂、第二助剂，循环使用。

下面通过具体实施例来进一步说明本实用新型所述从含硫废渣制取硫磺的装置。

在下面的实施例中，所用的各试剂和仪器的信息如下表所示：

其中用到两个概念的计算公式为：

硫回收率：

硫回收率＝[回收硫磺质量×硫磺纯度/(硫渣质量×硫渣含硫质量百分数)]×100％

硫渣损失率：

硫渣损失率＝[1-(残渣质量+产品硫磺质量)/硫渣质量]×100％

实施例1从含硫废渣中提取硫磺的装置

实施例1.1

本实施例所述从含硫废渣制取硫磺的装置如图1所示，具体包括：

(1)预处理单元：

所述预处理单元为压滤机和干燥器，本实施例所用压滤机为板框压滤机，出口包括滤液出口和固渣出口，干燥器入口与压滤机固渣出口连接，干燥器出口与硫渣溶解釜固体加料口连接。所述干燥器为真空干燥器或流化床干燥器。

(2)溶解单元

所述溶解单元为硫渣溶解釜，所述硫渣溶解釜的加料口包括固体加料口和液体加料口，出口为混合物料出口。

硫渣溶解釜的固体加料口与压滤机的固渣出口连接。

(3)分离单元

所述分离单元包括保温过滤器、溶剂蒸出釜和精馏装置。本实施例中所述溶剂蒸出釜为带有回流冷凝器和电加热套的蒸馏装置。

保温过滤器的入口与硫渣溶解釜的混合物料出口连接，保温过滤器的出口包括滤液出口和固渣出口，滤液出口与溶剂蒸出釜入料口连接；溶解蒸出釜的出口包括汽相出口和液体出口，溶剂蒸出釜液体出口得到液态硫磺，经冷却后得到硫磺，汽相出口与精馏装置入料口连接，精馏装置的出料口与硫渣溶解釜的液体加料口连接。

优选的，所述硫渣溶解釜为带有搅拌装置的反应釜，所述搅拌装置连接有电机，所述电机优选为防爆电机。

优选的，所述溶剂蒸出釜为带有液体接收器、回流冷凝器和加热夹套的蒸馏装置。所述电加热夹套优选为电加热夹套或蒸汽加热夹套。

在使用过程中，从焦化厂脱硫塔得到的含硫泡沫或含硫废渣经过压滤机进行压滤，滤液进入提盐系统，以提取副盐，固体硫渣进入干燥器进行干燥，脱除水分后，再进入硫渣溶解釜，加入混合溶剂，加热到预定温度，待固体硫渣中的硫磺溶解入混合溶剂中后，保温过滤，滤液送入溶剂蒸出釜，固渣出口所得残渣脱除溶剂后，送入配煤车间，掺入焦化厂焦炉的入炉煤中；滤液在溶剂蒸出釜中经过蒸馏后，所得汽相物质进入精馏装置，精馏装置对汽相溶剂中的混合组分进行分离后，溶剂进入硫渣溶解釜中循环使用，剩余的过饱和液体通过液体出口得到液态硫磺，室温冷却后得到硫磺，蒸出的汽相溶剂在运输过程中经冷凝后进入硫渣溶解釜中循环使用。

实施例1.2

本实施例所述从含硫废渣制取硫磺的装置如图2所示，与实施例1.1的区别为：

所述分离单元还包括依次连接的结晶槽、离心机和脱色塔，所述溶剂蒸出釜的液体出口与结晶槽的入口连接，离心机液体出口与脱色塔入口连接，脱色塔出口与硫渣溶解釜的液体加料口连接，离心机的固渣出口得到硫磺。

在使用过程中，保温过滤器所得滤液在溶剂蒸出釜中蒸馏一段时间后，蒸出的汽相溶剂在运输过程中经冷凝后进入硫渣溶解釜中循环使用，液体出口的溶液依次送入结晶槽和离心机，离心分出固体硫磺，离心分离得到的溶液送入脱色塔进行脱色处理后，加入硫渣溶解釜中循环使用。

在实施例1.1-1.2所述装置中，所述硫渣溶解釜的温度控制在45-90℃，所述溶剂蒸出釜的温度控制在60-120℃，优选为70-120℃，通过控制溶解蒸出釜的温度，进而控制分离出的蒸汽的量，余下的液体为过饱和液体，即液态硫磺，自然冷却或通入结晶槽(-10～20℃)降温后析出颗粒型硫磺。

精馏过程的参数为：精馏塔的塔顶温度40-50℃，塔釜温度80-85℃，回流比2.0-2.5，顶压：100-105kpa；釜压：100-105kpa；塔板数：40-50；采用丝网填料。处理量：50-60l/h；塔高2.5-3米，塔内径:50-60mm。

实施例2从含硫废渣中提取硫磺的方法

以下实施例是将焦化厂脱硫工序得到的含硫泡沫，经板框压滤后得到硫渣，经真空干燥后作为原料，实验时测得干燥硫渣含硫磺87.45％(干基)。为了保持过滤过程中混合物温度恒定，过滤设备使用前均由烘箱预热到特定温度。

实施例2.1

利用实施例1.2所述装置，在50l的硫渣溶解釜中加入干燥的硫渣1.5kg，混合溶剂13.5kg，二硫化碳：苯：邻二甲苯＝1:2.5:0.5，溶解温度70℃，搅拌时间10min。保温过滤。滤渣在80℃干燥3h，称重，质量为190g。溶剂在70℃条件下在溶剂蒸出釜中减压蒸馏，气相物质进入精馏装置，经精馏后得到的溶剂进入硫渣溶解釜循环使用，溶剂蒸出釜得到液态硫磺，经温冷却后得到颗粒状固体硫磺1.20kg。硫磺收率89.41％。按gb/t2449.1-2014重量法分析所得产品，本实用新型所述从含硫废渣中提取硫磺的纯度为98.06％。硫渣质量损失率7.60％。

其中，精馏装置的参数为：塔顶温度46℃，塔釜温度82℃，回流比2.0，顶压：102.3kpa；釜压：103kpa；塔板数：40；采用丝网填料。处理量：50l/h；塔高2.7米，塔内径:50mm。

实施例2.2

利用实施例1.2所述装置，在50l的硫渣溶解釜中加入干燥的硫渣1.5kg，混合溶剂4.5kg，混合溶剂组成为二硫化碳：苯：邻二甲苯＝1:0.5:0.5。溶解温度50℃，搅拌时间10min。保温过滤。滤渣在80℃干燥3h，称重，质量为225g。溶剂在90℃条件下在溶剂蒸出釜中减压蒸馏，气相物质进入精馏装置，经精馏后得到的溶剂进入硫渣溶解釜循环使用，溶剂蒸出釜得到液态硫磺，经温冷却后得到颗粒状固体硫磺1.15kg。硫磺收率86.18％。按gb/t2449.1-2014重量法分析所得产品的纯度，本实用新型所述从含硫废渣中提取硫磺的纯度为98.73％。硫渣质量损失率8.67％。

其中，精馏装置的参数为：塔顶温度40℃，塔釜温度80℃，回流比2.2，顶压：100kpa；釜压：103kpa；塔板数：45；采用丝网填料。处理量：55l/h；塔高2.5米，塔内径：55mm。

实施例2.3

利用实施例1.2所述装置，在50l的硫渣溶解釜中加入干燥的硫渣1.5kg，混合溶剂15.0kg，二硫化碳：苯：甲苯：邻二甲苯＝1:2:2:1，溶解温度70℃，搅拌时间10min。保温过滤。滤渣在80℃干燥3h，称重，质量为180g。溶剂在90℃条件下减压蒸馏，气相物质进入精馏装置，经精馏后得到的溶剂进入硫渣溶解釜循环使用，溶剂蒸出釜得到液态硫磺，经温冷却后得到颗粒状固体硫磺1.29kg。硫磺收率95.56％。按gb/t2449.1-2014重量法分析所得产品，本实用新型所述从含硫废渣中提取硫磺的纯度为97.17％。硫渣质量损失率2.00％。

其中，精馏装置的参数为：塔顶温度50℃，塔釜温度85℃，回流比2.5，顶压：105kpa；釜压：104.8kpa；塔板数：50；采用丝网填料。处理量：60l/h；塔高3米，塔内径：60mm。

综上所述，本实用新型所述从含硫废渣提取硫磺的装置能耗低，设备投资小，方法操作简便，得到的硫磺为高纯度颗粒型，硫渣完全利用，不产生新的污染物，可以实现规模化连续生产，具有广阔的应用前景。