从气体中回收二氧化硫的方法及装置 本发明与从气体特别是烟气、冶炼和制硫酸废气脱除二氧化硫的方法和装置有关。
酸雨危害是当今全球最严重的环境问题之一，酸雨对粮食作物、蔬菜、花卉、森林和草原的危害已相当严重。大气中二氧化硫等酸性物质的急剧增加是形成酸雨的主要原因。全世界每年向大气中排放大量的二氧化硫，其中我国每年排入大气中的二氧化硫总量为1850-2500万吨，酸雨污染面积达国土的40％，居世界之首，每年给国家造成的经济损失达1000亿元以上。
为了控制二氧化硫排放，治理酸雨污染，减少经济损失，国内外已研究开发出了200多种烟气脱硫技术，工业化应用的也已达10余种之多，最常用的有石灰石/石膏法、喷雾干燥法、吸收再生法、炉内喷钙法、氧化铜法等。这些工艺及其装置都比较成熟，脱硫效率较高，大部分在80％以上。但是都普遍存在着装置投资巨大，占地多，运行成本高；有些方法副产石膏或其他产品，销售非常困难，大部分方法在脱硫时产生的物质无法利用，只好将其抛弃，对硫资源造成极大浪费；此外，在脱硫过程中还常常存在二次污染的问题。
本发明的目的是提供一种投资省，占地少，运行成本低，气体净化彻底，能充分回收气体中的二氧化硫，达到二氧化硫资源化综合利用目地的移动床吸附分离方法和装置。
本发明是这样实现的：
从气体中回收二氧化硫的方法，包括如下步骤。
(1)将不含尘的气体由引风机送入吸附塔，
(2)气体从下部进入吸附塔内，与向下移动的移动床中的碳吸附剂逆向接触，在移动床的吸附和催化作用下，气体中的SO2首先被吸附，由于气体中O2和H2O的存在，大部分被吸附的SO2被氧化成SO3后生成H2SO4存在于流动床的碳吸附剂的空隙中，气体中90％以上的二氧化硫被脱除，从吸附塔顶部流出进入工厂烟囱排空，吸附饱和的碳吸附剂经吸附塔底定量连续流出进入筛分机筛去粉尘和破碎的废吸附剂，余下的为待生剂，
(3)将等待生剂从解吸塔顶部连续送入塔内，再生剂移动床在塔中向下移动，与从解吸塔下部进入向上流动的高温载气逆向接触换热，随着吸附剂的不断下移，其温度逐渐升高，当达到一定温度时，存在于待生吸附剂空隙内的硫酸与吸附剂中的碳发生反应生成SO2、CO、CO2和H2O，从待生吸附剂空隙表面释放出来，与从塔中向上流动的高温载气一起由引风机引出而吸附剂得到再生。
(4)再生后的吸附剂从解吸塔底部连续定量排出，经筛分后连续送入吸附塔移动床循环使用。
本发明步骤(3)的移动床中二氧化硫的解吸温度为190-500℃。
本发明步骤(4)中的移动床中定量加入平衡所需的新鲜吸附剂。
步骤3中引风机引出解吸塔的解吸气分成两路，一路通过原料气管送往后工序生产产品，另一路与载气混合后作为介质气体，在加热炉中加热至高温后再送入步骤(3)中的解吸塔，解吸气中的SO2浓度为5％-12％任意调整。
解吸气进入冷却器降至常温后进入吸附塔，与喷淋的柠檬酸钠水溶液逆流接触，进行反应，将二氧化硫媒提出来，经过冷凝脱水，浓硫酸干燥后进入压缩机压缩至0.4.-0.5MPa后，冷凝成液体进入贮槽得SO2，脱吸液冷却后回收吸塔循环使用，吸收塔顶排出的废气返回前工序净化。
解吸气进入干燥塔用93％硫酸进行干燥，干燥后的气体送入转化器一段触媒层转化，出来的气体经过蒸汽过热器冷却后送入二段触媒层反应，出来的气体经热交换器换热后进入三段触煤层反应，出来的气体经热交换后进入四段触媒反应，出来的气体经冷却器冷却后送八吸收塔吸收得H2SO4产品。
解吸气与鼓风混合，在加热炉中加入无烟媒或通入半水煤气进行还原反应，再经转化器、冷却器、泡罩塔后将尾气返回前工序净化处理，液态的硫磺由冷凝器和泡罩塔底放出，经过滤即得硫磺产品。
本发明的装置由除尘器1、引风机2，移动床吸附塔3，移动床解吸塔4，加热炉5，筛分机6加料卸料阀7，物料输送系统，控制系统组成，除尘后的气体经引风机2送入吸附塔3下部进入塔内，吸附塔3上部接吸附剂料斗8，料斗内吸附剂连续送入塔内移动床，吸附塔下有筛分机6，有提升机9，皮带1运输机10接待生剂料斗11，料斗11位于解吸塔4上部，解吸塔4下部有管道接加热炉5加热的载气管道12，解吸塔4下部卸料阀7接冷却器13，冷却器13出口接筛分机6，筛分机6和新鲜剂储罐14接提升机，皮带运输机10将提升机9提升的物料送到再生剂料斗8。
本实用新型载气管道12通过阀门17与解吸气管道18连接，吸附塔上部有管道19连接烟囱20。
本发明的方法和装置与现有的工艺与装置相比，具有几个明显的优势：投资、运行成本、能耗和占地面积大大减少；操作简单，运行稳定可靠、易实现工业过程的自动化控制；脱硫效率高，可达90％以上，气体净化彻底；气体中90％以上的二氧化硫被回收，实现了资源化综合利用的目的；在运行过程中，产生的少量废吸附剂可作燃料；对有些气体收集到的灰尘可送往工厂灰渣场统一处理，无废气体和废水排放，可以说是无二次污染的洁净工艺。
如下是本发明的附图：
图1是从气体中回收二氧化硫的移动床吸附分离工艺装置原理流程图。
图2是从烟气回收二氧化硫生产液体二氧化硫产品的工艺流程框图。
图3是从烟气回收的二氧化硫生产硫酸的工艺流程框图。
图4是从烟气回收的二氧化硫生产硫磺的工艺流程框图。
如下是本发明的实施例：
实施例1：
从烟气中回收二氧化硫。
1、气体除尘——对于含尘的气体需要除尘。从装置界外来的气体首先进入除尘设备除尘，之后由引风机送入吸附塔。收集到的粉尘或灰尘送往工厂的灰渣场统一处理。当装置需要停车检修或因其它原因停车时，气体直接进入工厂烟囱排空。对不含尘的气体，直接由引风机送入吸附塔。
2、气体中SO2的吸附脱除——除尘后的气体经引风机从下部进入吸附塔，与向下移动的吸附剂逆向接触。在吸附剂的吸附和催化作用下，气体中的SO2首先被吸附。由于气体中O2和H2O的存在，大部分SO2被氧化成SO3后生成H2SO4存在于吸附剂的空隙中。气体中90％以上的二氧化硫被脱除，气体得到彻底净化。经脱硫净化后的气体从吸附塔顶部流出进入工厂烟囱排空。吸附剂吸附饱和后经塔底的旋转阀按设定量连续流出，进入筛分机筛去粉尘和破碎的废吸附剂，经待生剂提升机送往待生剂高位料斗。
3、SO2的解吸回收和饱和吸附剂的再生——待生制高位料斗中的吸附剂通过料斗底部的旋转阀以工艺设定的平衡量连续从顶部送入再生塔。吸附剂在塔中向下移动，与从塔下部进入向上流动的高温载气逆向接触换热，随着吸附剂的不断下移，其温度逐渐升高。当到达一定温度时存在于吸附剂空隙内的硫酸与碳发生反应生成SO2、CO、CO2和H2O从吸附剂孔隙表面释放出来，和从塔中向上流动的再生用高温加热气体介质一起由引风机引出。由引风机引出的气体中的二氧化硫含量达到资源化利用的要求，此气体统称为解吸气，分成两路：一路通过后工序的原料气管送往后工序生产产品；另一路与净化脱硫后的气体或其他惰性气体按比例混合，经加热炉加热至所需高温，从解吸塔下部进入解吸塔。释放二氧化硫的吸附剂得到再生，经再生塔底部的旋转阀连续送入冷却器冷却，再经冷却器底部的卸料阀连续卸入筛分机，筛去破碎的废吸附剂后用再生剂提升机和皮带输送机送往再生剂高位料斗，经料斗底部的旋转阀连续送入吸附塔。破碎的废吸附剂从筛分机底部流入废吸附剂收集器收集后送往工厂的煤场与煤一起燃掉。
在装置运行过程中损耗的吸附剂，由新鲜剂储罐定时按设定量补加。
烟气脱SO2的基本原理如下：
当含H2O(汽)、O2及SO2的烟气通过碳吸附剂层，SO2被吸附，但在碳表面SO2以物理形式的吸附量非常少，大部分都是由于碳表面的催化作用氧化成SO3，并生成硫酸存在于碳的空隙内，反应式如下：
①
②
以硫酸形式吸附的SO2用抽真空是解吸不出来的，必须用加热或水洗的方法解吸，采用加热的方法解吸，硫酸根据下式反应变成SO2而回收，碳吸附剂再生
③
④
可通过工艺参数将解吸气中SO2的浓度在5-12％范围内任意调整，以满足后工艺的利用要求。
4、二氧化硫的资源化加工利用——本发明中，二氧化硫的加工利用方法和装置是移动床吸附气体分离回收二氧化硫方法和装置中不可分割的一部分，可根据不同的产品配套不同的方法和装置。如当生产液体二氧化硫时，与柠檬酸钠法或氨吸收法配套；当生产硫酸时与转换吸收制酸工艺配套；当生产亚硫酸盐时与吸收法配套；当生产硫磺时，可采用半水煤气还原反应、换热冷却、除雾等工艺步骤生产，还可以采用加氢的办法将一部分还原成硫化氢后，再与另一部分发生氧化还原反应来生产。配套的装置在生产过程中排出的废气返回前工序净化回收二氧化硫后与净化气体一起排空。
实施例2：
本例是从烟气中回收二氧化硫生产液体二氧化硫的工艺装置。来自回收工序的解吸气，进入冷却器降至常温后进入吸收塔，与喷淋的柠檬酸钠水溶液逆流接触，进行反应。
柠檬酸及柠檬酸钠构成的缓冲溶液，保证了吸收反应最佳的pH值范围。排出的吸收液经过加热器后进入脱吸塔，蒸汽加热使塔底产生的大量水蒸汽上升与喷淋的吸收液接触，将二氧化硫汽提出，经过冷凝脱水，浓硫酸干燥后进入压缩机压缩至0.4～0.5MPa后，冷凝成液体进入贮槽，即为成品液体SO2脱吸液由脱吸塔底流出，冷却后回吸收塔循环使用。吸收塔顶排出的废气返回前工序净化。
本例的工艺流程框图如图2所示。
实施例3：
本例是从烟气体中回收二氧化硫生产硫酸的工艺装置。来自回收工序的解吸气(含SO25％以上)，进入干燥塔用93％硫酸进行干燥，干燥后的气体由引风机送入转化器一段触煤层转化，出来的气体经过蒸汽过热器冷却后送入二段触媒层反应。出来的气体经热交换器换热后进入三段触媒层反应。出来的气体经热交换后进入四段触媒层反应。出来的气体经冷却器冷却后送入吸收塔吸收。总的转化率可达97％以上，吸收后的尾气返回前工序净化处理。
本例的工艺流程框图见图3所示。
实施例4：
本例是从烟气中回收二氧化硫生产硫磺的工艺装置。来自于回收工序的气体(SO2含量9％～12％)，与鼓风进行混合，在加热炉中加入无烟煤或通入半水煤气进行还原反应，再经转化器、冷却器、泡罩塔后将尾气返回前工序净化处理。液态的硫磺由冷凝器和泡罩塔底放出、经过滤器过滤即得硫磺产品。
本例的工艺流程图如图4所示。
实施例5：
本例为从烟气中分离回收二氧化硫的移动床吸附分高工艺装置。装置由除尘器1、烟气引风机2、吸附塔3、解吸塔4、筛分机6、皮带输送机10、提升机9、加热炉5、冷却器13、汽水分离器15、解吸气引风机21、吸附剂料斗8、新鲜吸附剂贮罐14等设备组成。运行时吸附剂在吸附塔3和解吸塔4中连续向下移动，待生剂与再生剂通过吸附剂输送系统不断送往两塔，吸附剂始终处于连续循环状态；烟气经除尘后由引风机从吸附塔底连续送往吸附塔，在吸附塔中脱二氧化硫后由上部流出经工厂烟囱排入大气，解吸气由引风机从解吸塔中引出后分面两路；一路送往后工序，另一路与再生介质气体混合后经加热从下部进入解吸塔；收集的烟尘及筛分收集的破吸附剂分别送往灰渣场和煤场；损耗的吸附剂从新鲜吸附剂储罐补加。
所用设备如下：
1、动力设备 1台
引风机 1台
吸附剂提升机 1台
再生剂提升机 2台
筛分机 2台
2、静止设备
除尘器 1台
吸附浓缩塔 1台
再生塔 1台
新鲜吸附剂贮罐 1台
循环再生吸附剂贮罐 1台
循环待生吸附剂贮罐 1台
烟尘收集器 4台
废吸附剂收集器 4台