湿法脱硫硫磺浮选的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种湿法脱硫硫磺浮选的装置及方法，属于化工技术领域。

背景技术

典型的鳌合铁(也称为络合铁)湿法脱硫技术如中国发明专利CN108130147A描述了这种脱硫过程：带一定压力的含硫原料气(通常大于10KPa)进入脱硫塔，与塔顶流下来的脱硫液逆流接触，进行液相催化氧化的化学吸收，脱硫液吸收了原料中的硫化氢后，净化气中H

为了减少硫磺堵塞沉降槽出口管道及阀门的问题，中国发明专利CN104190221A描述了一种防止硫磺堵塞的措施：在排硫的沉降槽锥形底部上开设多个空气吹扫口，定期通入压缩空气对堆积的硫磺进行疏通，这些措施虽然有效，但设备制作难度大，且控制方式复杂。

硫磺的密度为2.07kg/L，明显比水重，但是形成絮状物后其表面积增大，容易在脱硫液中漂浮，所以目前仍然有众多的其他湿法脱硫技术采用浮选方式而非前述的沉降方式分离硫磺与脱硫溶液。

硫磺浮选工艺没有前述的沉降槽这种设备，在再生槽中，脱硫液的氧化再生与硫磺和脱硫液的固液分离同时完成。尽管该工艺过程看似简化，但也存在明显弊端。目前采用浮选技术并已投入工业化应用的再生方式主要有两种：一种是高塔再生；另一种是喷射再生。

高塔再生设备尺寸庞大，这种再生槽高度甚至达到40～50米；再生空气使用外部压缩空气供给，需要多少空气就供给多少空气，空气在再生槽内形成10～20毫米大气泡，空气利用率不高，因此必须增加再生槽的高度才能保障脱硫液的再生效果。

另外一种再生方式是喷射再生，主要通过类似于文丘里结构的喷射器，利用溶液循环泵强制将待再生的脱硫液高速流过喷射器，并在喷射器的喉管处形成真空，从而将空气吸入进再生槽中，这种空气供给为被动方式。空气的吸入量仅能通过改变溶液循环泵的参数进行调节，一旦溶液循环泵被选定，可以改变的参数就基本确定，因此空气的吸入量并不能根据实际需要进行调节。与此同时，由于空气与脱硫液在喷射器喉管处发生高速混合，经过激烈的气液碰撞，空气在脱硫液中形成1～2毫米的小气泡，理论上这样空气利用率较高，整个喷射再生设备的尺寸相对于高塔再生设备明显减少。但在实际应用中发现，这种空气的被动供给决定了较难依据实际需要量进行自主调节；更为重要的是，喷射再生器的喉管处较容易堵塞，导致再生空气的实际数量远小于设计值，严重影响装置的整体效率。

可见，对于湿法脱硫中硫磺的分离回收究竟是采用沉降分离还是浮选分离各有优缺点。对于沉降分离工艺，如果在硫磺沉降槽内设置空气脉冲松动装置，定期使已沉降压紧的硫磺蓬松便于流动，其设备制作难度高、控制方式较复杂。对于浮选工艺，性能较稳定的高塔再生技术由于设备投资巨大，对于中小型规模脱硫较难承受这笔昂贵的设备投资费用；空气利用率高、设备的尺寸相对较小的喷射再生技术存在空气量较难依据实际需要量进行自主调节的弊端，更存在喷射再生器的喉管处较容易堵塞导致再生空气的实际数量远小于设计值的严重缺陷。

发明内容

本发明要解决的第一个问题是提供一种新的湿法脱硫硫磺浮选的装置。

为解决本发明的第一个技术问题，所述湿法脱硫硫磺浮选的装置包括再生槽，所述装置还包括罗茨风机或空压机、空气曝气连接管路、空气曝气膜管；所述罗茨风机或空压机通过空气曝气连接管路与空气曝气膜管相通；所述空气曝气膜管位于再生槽内。

空气曝气膜管的曝气膜片可以采用现有常规的曝气膜片，以使用时产生500～900微米的微小气泡为准。曝气膜片的孔径优选为80～100微米。

在一种具体实施方式中，所述空气曝气膜管均匀的分布在再生槽的底部；优选均匀分布在再生槽的横截面上。

在一种具体实施方式中，所述装置还包括液力驱动旋转搅拌器、溶液循环泵、富液管线，所述液力驱动旋转搅拌器与溶液循环泵通过富液管线相通；所述液力驱动旋转搅拌器位于再生槽的内部；优选所述液力驱动旋转搅拌器位于再生槽的底部。

在一种具体实施方式中，所述装置还包括泡沫溢流口、泡沫溢流管线，所述泡沫溢流管线与泡沫溢流口相通，所述泡沫溢流口位于再生槽的上部的侧壁。

在一种具体实施方式中，所述再生槽与泡沫溢流口之间还设置有溢流槽。

在一种具体实施方式中，所述装置还包括贫液溢流口、贫液溢流管线、贫液槽、出料口；所述贫液溢流口的位置高度低于泡沫溢流口；所述贫液溢流管线与再生槽通过贫液溢流口相通；所述贫液槽与贫液溢流口通过贫液溢流管线相通；所述出料口位于贫液槽的底部。

在一种具体实施方式中，所述贫液溢流口与再生槽之间还设置有液位调节器。

在一种具体实施方式中，所述再生槽4的高度不超过10米。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种湿法脱硫硫磺浮选的方法。

为解决本发明的第二个技术问题，所述方法包括采用上述的湿法脱硫硫磺浮选的装置，空气经罗茨风机或空压机增压至19.6～98Kpa后进入空气曝气连接管路，再进入空气曝气膜管，空气从空气曝气膜管的曝气膜片喷出，在脱硫液中形成500～900微米的微小气泡。

在一种具体体实施方式中，所述方法包括将富含硫的吸收液通过溶液循环泵打入液力驱动旋转搅拌器中，富含硫的吸收液的动能转化为液力驱动旋转搅拌器的机械能，带动液力驱动旋转搅拌器的叶轮旋转，进行自动搅拌。可使再生槽内的硫磺保持悬浮状态。

有益效果：

(1)由于管式曝气膜形成的空气气泡小，空气利用率高，该再生设备尺寸小，高度一般不超过10米，是高塔再生设备高度的1/4以下，设备投资费用明显降低。

(2)不同于喷射再生方式的空气的被动吸入，本发明新的硫磺浮选工艺采用主动引风，不存在因为进气管堵塞导致引风量不足，引起脱硫液再生不完全、脱硫效率下降的问题。

(3)采用液力驱动旋转搅拌器，将脱硫液的动能转化为液力驱动旋转搅拌器的机械能推动脱硫液自动旋转，使硫磺始终在脱硫液中保持悬浮状态，避免其沉降堆积，更有利于硫磺的浮选。整个过程没有额外的能源补充。

附图说明

图1为本发明的一种湿法脱硫硫磺浮选装置；

图2为空气曝气管分布示意图；

1-溶液循环泵；2-富液管线；3-液力驱动旋转搅拌器；4-再生槽；5-罗茨风机或空压机；6-空气曝气连接管路；7-泡沫溢流口；8-泡沫溢流管线；9-空气曝气膜管；10-贫液溢流口；11-贫液溢流管线；12-贫液槽；13-出料口；14-液位调节器；15-溢流槽。

具体实施方式

为解决本发明的第一个技术问题，所述湿法脱硫硫磺浮选的装置包括再生槽4，所述装置还包括罗茨风机或空压机5、空气曝气连接管路6、空气曝气膜管9；所述罗茨风机或空压机5通过空气曝气连接管路6与空气曝气膜管9相通；所述空气曝气膜管9位于再生槽4内。

空气曝气膜管的曝气膜片可以采用现有常规的曝气膜片，以使用时产生500～900微米的微小气泡为准。曝气膜片的孔径优选为80～100微米。

空气经罗茨风机或空压机5增压至19.6～98Kpa后进入空气曝气连接管路6，再进入空气曝气膜管9，空气从曝气膜片喷出，在脱硫液中形成500～900微米的微小气泡。空气使用罗茨鼓风机或者空压机供给，需要多少就供给多少的主动供给方式。

均匀上升的空气气泡带动脱硫液中的硫磺颗粒在再生槽4的塔顶处形成稳定的硫泡沫层。由于空气分布均匀，气泡大小仅500～900微米，小于喷射再生槽，远小于高塔再生槽的空气气泡大小，这样空气利用率非常高，再生槽的高度不超过10米即可满足要求。

在一种具体实施方式中，所述空气曝气膜管9均匀的分布在再生槽4的底部；优选均匀分布在再生槽4的横截面上。

空气曝气膜管9分布在再生槽4的底部，空气在浮力的作用下由再生槽4的底部向顶部运动，上升的空气气泡带动脱硫液中的硫磺颗粒在再生槽4的塔顶处形成稳定的硫泡沫层。

空气曝气膜管9在垂直于再生槽4轴向的横截面上均匀的分布，产生的气泡在再生槽4内也是均匀分布上升的，脱硫富液中的硫能更均匀的漂浮起来。

在一种具体实施方式中，所述装置还包括液力驱动旋转搅拌器3、溶液循环泵1、富液管线2，所述液力驱动旋转搅拌器3与溶液循环泵1通过富液管线2相通；所述液力驱动旋转搅拌器3位于再生槽4的内部；优选所述液力驱动旋转搅拌器3位于再生槽4的底部。

安装在再生槽4内靠近底部的液力驱动旋转搅拌器3，可以使再生槽4内的硫磺始终在脱硫液中保持悬浮状态。溶液循环泵1将脱硫液打入液力驱动旋转搅拌器3中，将脱硫液的动能转化为液力驱动旋转搅拌器3的机械能，在带动叶轮旋转，从而实现了自动搅拌功能。由于叶轮的搅拌作用，再加上上浮的空气气泡，即使再生槽4内存在没有被立即排出的少量硫磺，硫磺也不容易在再生槽4底部沉降堆积。

为了让搅拌更均匀，液力驱动旋转搅拌器3可安装在再生槽4的中心轴上。

在一种具体实施方式中，所述装置还包括泡沫溢流口7、泡沫溢流管线8，所述泡沫溢流管线8与泡沫溢流口7相通，所述泡沫溢流口7位于再生槽4的上部的侧壁。

均匀上升的空气气泡带动脱硫液中的硫磺颗粒在再生槽4的塔顶处形成稳定的硫泡沫层，硫磺泡沫从泡沫溢流口7溢流到泡沫溢流管线8再进入下游进行固液分离。

在一种具体实施方式中，所述再生槽4与泡沫溢流口7之间还设置有溢流槽15。

再生槽4的塔顶处形成稳定的硫泡沫层可以先自发溢流进入溢流槽15，然后从泡沫溢流口7出来去固液分离，例如用硫磺过滤机固液分离，得到固体的硫磺滤饼。

在一种具体实施方式中，所述装置还包括贫液溢流口10、贫液溢流管线11、贫液槽12、出料口13；所述贫液溢流口10的位置高度低于泡沫溢流口7；

所述贫液溢流管线11与再生槽4通过贫液溢流口10相通；所述贫液槽12与贫液溢流口10通过贫液溢流管线11相通；所述出料口13位于贫液槽12的底部。

分离和再生后的脱硫贫液从贫液溢流口10溢流到贫液溢流管线11进入到贫液槽12存储，连续从贫液槽12的出料口13抽出脱硫贫液去吸收塔脱硫，完成脱硫液的循环。贫液溢流口10低于泡沫溢流口7，使用时让再生槽4内的液面高于贫液溢流口10，达到取出贫液，不取出泡沫的目的。

在一种具体实施方式中，所述贫液溢流口10与再生槽4之间还设置有液位调节器14。液位调节器14与再生槽4相通，液位调节器14的作用是保障从贫液溢流口10取出的是液体而非泡沫。

在一种具体实施方式中，所述再生槽4的高度不超过10米。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种湿法脱硫硫磺浮选的方法。

为解决本发明的第二个技术问题，所述方法包括采用上述的湿法脱硫硫磺浮选的装置，空气经罗茨风机或空压机5增压至19.6～98Kpa后进入空气曝气连接管路6，再进入空气曝气膜管9，空气从空气曝气膜管的曝气膜片喷出，在脱硫液中形成500～900微米的微小气泡。

在一种具体体实施方式中，所述方法包括将富含硫的吸收液通过溶液循环泵1泵入液力驱动旋转搅拌器3中，富含硫的吸收液的动能转化为液力驱动旋转搅拌器3的机械能，带动液力驱动旋转搅拌器3的叶轮旋转，进行自动搅拌。使再生槽4内的硫磺保持悬浮状态。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本发明的方法其中一个应用案例在焦炉煤气脱硫。焦炉煤气气量为40000Nm

实施例2

另外的一个应用案例在沼气脱硫领域。含硫沼气气量为2000Nm

再生槽4内无硫磺沉降堆积，连续生产，没有因为硫磺堵塞装置而停车。