CN103303872B

CN103303872B - 从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的***装置及方法

Info

Publication number: CN103303872B
Application number: CN201310277794.1A
Authority: CN
Inventors: 李蒙
Original assignee: SHAANXI ZHIHUI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHAANXI ZHIHUI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2033-07-04
Also published as: CN103303872A

Abstract

本发明公开了从烟气回收二氧化硫制硫磺的装置与方法。该装置由吸收热解、还原、克劳斯三个单元组成。吸收热解单元主要由冷却塔、吸收塔、净化器、循环泵、再生热解槽、贫富液换热器组成；还原单元由混合煤气发生***、还原反应器、硫冷凝器组成；克劳斯单元由克劳斯反应器、硫冷凝器组成；方法为吸收热解单元对烟气进行吸收、热解得到纯二氧化硫气体，还原单元以催化反应将二氧化硫转化为单质硫磺，单程转化率不低于95%，总转化率99.5%以上。排放净烟气的二氧化硫含量不高于50毫克每标准立方米。二氧化硫高效率低成本转化为性能稳定便于储存运输的国优级硫磺产品，脱硫运行成本低于回收产品价值，可广泛用于化工和火电行业。

Description

从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的***装置及方法

技术领域

本发明涉及化工与热电等行业设备，具体涉及从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的***装置及方法。

背景技术

硫污染形势与原因

中国是全球最大的硫污染来源地，二氧化硫排放量连续多年超过2000万吨并持续增长，其中火电厂排放的二氧化硫占总量一半，酸雨控制区和二氧化硫控制区硫排放量占总量的60％。全国1/3的城市人口呼吸着严重污染的空气， 1/3国土被酸雨侵蚀。

全国90%的二氧化硫是由燃煤排放的，锅炉烟气含硫是硫污染最大来源。虽然电厂均有锅炉烟气脱硫装置脱除大部分二氧化硫，但烟气残余二氧化硫以“达标合法排放”形式进入大气层，随着煤炭消耗量剧增，大气污染日益严重。

“达标合法排放”的二氧化硫越来越多，是因为排放标准迟迟难以提高，根本原因是现有脱硫技术难以达到更高标准。还因为在用的烟气脱硫技术绝大部分为废弃法，硫资源无法回收，运行脱硫装置等于烧钱，偷排现象难以根治。

废弃法的绝大部分是钙法，以石膏形式“固定硫”并废弃，每年两千万吨硫未得到资源化回收，同时又进口上千万吨硫磺满足化肥、橡胶等行业需要。

国内锅炉烟气脱硫技术状况

我国大型电站燃煤锅炉烟气脱硫技术经历了30多年的发展，先后投入应用的烟气脱硫技术有几十种。九十年代起对世界上应用较广泛的脱硫工艺进行工程示范逐步推广，成为现在国内电厂脱硫的主流技术。这些脱硫工艺主要是：

1、石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺；

2、简易石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺；

3、旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺（LSD法）；

4、海水烟气脱硫工艺；

5、炉内喷钙加尾部增湿活化工艺（LIFAC法）；

6、电子束烟气脱硫工艺（EBA）；

7、循环流化催化剂床锅炉脱硫工艺（锅炉CFB）；

以上技术全部属于一次性抛弃法，绝大部分以石灰为固硫剂。

本发明涉及的技术的背景

本发明涉及的碱液吸收技术

现有技术碱液吸收法称为威尔曼-洛德法（W-L法），比现有钙法技术可降低二氧化硫排放。但是吸收得到的产品为剧毒的二氧化硫气体，不便于运输，其利用受到很大限制，并且二氧化硫吸收和吸收液再生以及二氧化硫利用的***复杂，投资与运行费用较高，长期得不到广泛应用。

W-L 法源于硫酸厂从尾气中回收二氧化硫的工艺。包含SO₂的吸收、热解再生与SO₂回收气体再处理等几个单元。其主要工艺过程为烟气经过文丘里洗涤器预处理，洗去70%～80%的飞灰和90%～95％的氯化物。经预处理的烟气通入填料吸收塔，逆向与亚硫酸钠溶液接触，亚硫酸钠溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠除去烟气中的二氧化硫，溶液逐段回流得以增浓。净化后的烟气从烟囱排空。

W-L 法回收的二氧化硫可以制硫酸，用98%的浓硫酸干燥，经V₂O₅触煤氧化生成SO₃，用浓硫酸吸收并稀释成工业硫酸。

以上回收的氯气与气体二氧化硫一样，存在剧毒、难运输储存的缺陷，硫酸产品也存在就近缺少用户或市场变动销售不畅时候无法大量储存的缺陷，常常成为无法解决的包袱。

本发明涉及的还原技术

其中，混合煤气制备采用商业化采购的撬装成套设备，技术成熟可靠。氢还原二氧化硫制取硫磺和硫化氢也是成熟技术，但是只应用于低浓度硫尾气的回收，纯二氧化硫气体回收为硫磺还是空白。

本发明涉及的克劳斯技术

本发明还应用克劳斯硫回收技术处理还原过程产出气的硫化氢回收硫磺，但简化了经典克劳斯流程减少设备方便操作。经典克劳斯硫回收技术如下：

克劳斯技术是将硫化氢气体转变为硫磺的工业方法，经典的三级克劳斯工艺流程包含部分氧化、冷凝分硫、过程气再热再反应、尾气未反应硫化氢的焚烧后排入大气等步骤。克劳斯各级冷凝器分离出来的液态硫经成型成为固体硫磺产品，分离出液态硫的尾气含有少量未反应的硫化氢，经焚烧炉以过量空气将未反应的硫化氢全部焚烧为二氧化硫后排入大气，其焚烧后排放尾气的二氧化硫含量较高，因而硫的回收不彻底。

发明内容

为了改变盛行几十年的一次性抛弃法主导烟气脱硫行业的现状，以可再生脱硫剂实现低成本脱除烟气二氧化硫并转化为易于储存的有利用价值的产品，需要克服现有技术碱液吸收技术、氢还原二氧化硫技术、克劳斯技术的不足，将三者整合为全新的可低成本运行的回收***。

本发明的目的之一是提供一种从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的***装置。

本发明的另一目的是提供一种从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的方法。

本发明的技术方案：本发明的装置包括锅炉***，其特点在于包括吸收热解单元、还原单元和克劳斯单元，所述单元与锅炉***配合使用，其中所述吸收热解单元由洗涤冷却塔7、吸收塔8、净化器9、洗涤循环槽21、洗涤循环泵22、再生热解槽16、再生加热器11、吸收循环泵19、贫富液换热器20、泥浆泵18和螺旋除泥机17组成；所述还原单元由混合煤气发生***13、还原反应器10和一号硫冷凝器12组成；所述克劳斯单元由克劳斯反应器14和二号硫冷凝器15组成；所述锅炉***由锅炉1、空气预热器2、烟囱3、一号烟气门4、二号烟气门5和三号烟气门6组成，本发明的特点还在于来自空气预热器2的烟气管道在三号烟气门6之前通过一号烟气门4与洗涤冷却塔7的烟气进口相连；所述洗涤冷却塔7与吸收塔8的烟气通道相通，吸收塔8的烟气出口通过管道及二号烟气门5与烟囱3连接；所述洗涤循环泵22进口端通过管道与洗涤循环槽21连接，所述洗涤循环泵22出口端通过管道与洗涤冷却塔7的洗涤液进口连接，所述洗涤冷却塔7的洗涤液出口通过管道与洗涤循环槽21连接，泥浆泵18进口端通过管道与洗涤循环槽21连接，泥浆泵18的出口端通过管道与螺旋除泥机17连接，吸收循环泵19的进口端通过管道与再生热解槽16的贫液出口连接，吸收循环泵19出口端通过管道与贫富液换热器20贫液进口连接；所述贫富液换热器20的贫液出口通过管道与吸收塔8贫液进口连接，在贫富液换热器20的贫液出口连接吸收塔8贫液进口的管道上有阀门和旁路管道与净化器9连接；所述净化器9的排污口通过管道与洗涤循环槽21连接，所述吸收塔8的富液出口与贫富液换热器20的富液进口通过管道连接，贫富液换热器20的富液出口与再生热解槽16的富液进口通过管道连接；再生加热器11的冷液进口及热液出口通过管道与再生热解槽16连接；所述再生热解槽16的气体出口通过管道与还原反应器10二氧化硫进口连接，混合煤气发生***13混合煤气出口通过管道与还原反应器10混合煤气进口连接，还原反应器10气体出口通过管道与一号硫冷凝器12气体进口连接，一号硫冷凝器12尾气出口通过管道与克劳斯反应器14气体进口连接，所述来自再生热解槽16的分流二氧化硫管道通过阀门和一号硫冷凝器12与克劳斯反应器14之间的管道连接，所述二号硫冷凝器15气体进口通过管道与克劳斯反应器14连接，二号硫冷凝器15的尾气出口通过管道与空气预热器2至锅炉1之间的热空气管道连接；

本发明所述还原反应器由外壳、一个变换催化剂床、两个还原催化剂床和一个用于激冷和二氧化硫混合的气体分布器及一套废热锅炉组件构成。气体分布器可均匀分散二氧化硫气体降低还原催化剂床产出气体温度使之适合进行下一催化剂床新的反应。一级与二级还原催化剂床之间布置一套废热锅炉管道组件用于对第一级还原催化剂床的产出气体降温使之适合下一级还原反应。具体结构为所述反应器外壳35的上端设混合煤气进口A，下端设气体出口E，中部设二氧化硫进口B与反应器内部的气体分布器34通过法兰连接，所述反应器外壳35的侧面设第一人孔23、第二人孔25、汽包26和卸料孔30；所述汽包26设有副产蒸汽出口C和锅炉给水进口D并通过管道连接2-6个汇管组，所述汇管组由一汇管27-1和另一汇管27-2组成，所述汇管组的汇管通过废热锅炉管32相互连通并通过法兰与反应器外壳35连接；所述催化剂床在反应器外壳35内腔自上而下排列，第一层篦子板29-1在上部与反应器外壳35连接，摆放其上的瓷球二31-1、变换催化剂24与覆盖催化剂的瓷球一33-1构成第一催化剂床，第二层篦子板29-2在中部与反应器外壳35连接，摆放其上的另一瓷球二31-2、还原催化剂28-1与覆盖催化剂的另一瓷球一33-2构成第二催化剂床，第三层篦子板29-3在下部与反应器外壳35连接，摆放其上的再一瓷球二31-3、另一变换催化剂28-2与覆盖催化剂的再一瓷球一33-3构成第三催化剂床。所述克劳斯反应器，因二氧化硫原料气纯度高反应温升大，采用双层结构避免外壳接触高温气体，并能利用催化剂床产出气在下行通道与原料气的热交换对原料气预热。催化反应催化剂床位于反应器中心筒内，进料气由下部进入反应器，经列管组的管间折线形上升再由中心筒周围环隙上升至顶部空间后向下进入催化剂床，产出气由列管组的管内下降至底部出口离开反应器，冷热气体经列管组的管壁导热交换热量，设备外壳不接触高温产出气，可使用普通钢材制造。中心筒仅是催化剂托盘，接触高温但不受热应力由薄壁不锈钢板制成，构成通道的列管由上下两个管板焊接为整体，下管板与反应器下部外壳焊接固定，上管板与中心筒焊接与外壳不连接可自由浮动，中心筒上口外侧焊接若干纵向折板保持中心筒与外壳同心，具体结构如下：

所述克劳斯反应器14的催化剂50位于内筒47中间的耐火瓷球48上方，内筒47与位于其下方的上管板46连接，上管板46与位于其下方的列管组44连接，列管组44与位于其下方的下管板43连接，下管板43与下段外筒40的下段内侧连接，构成外筒内腔里面一个下端固定上端可自由浮动的内件组合；上段外筒36的顶盖连接入孔37，中段锥筒38连接支座39，下段外筒40侧面设气体进口41底面设气体出口42，内筒47与上段外筒36之间为环形空隙；下段外筒40侧面的气体进口41通过列管组44的管道之间空隙以及内筒47与外筒之间的环隙与内筒47的上口相通，内筒47的下口通过其下方的列管组44的管内空间与下段外筒40底部的气体出口42相通；内筒47外侧四周连接有折板扶正器49，列管组44的管间连接一环形折流板45-1与另一环形折流板45-2；

本发明的一种从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的方法，按下述步骤进行：

1）、来自锅炉1的高温烟气与进入锅炉1的空气在空气预热器2换热降温至130℃～160℃，经旁路烟气管道一号烟气门4被送入洗涤冷却塔7洗尘降温，以60-65℃接近水饱和的状态进入吸收塔8底部，在吸收塔8内与循环吸收液充分接触，烟气中的二氧化硫与吸收液中的亚硫酸钠发生反应生成亚硫酸氢钠，脱除二氧化硫后的净烟气由吸收塔8顶经过旁路烟气管道二号烟气门5进入烟囱3放空；

2）、洗涤冷却塔7的洗涤液为饱和盐水，洗涤液由洗涤循环槽21经洗涤循环泵22循环输送进入洗涤冷却塔7对烟气携带的灰尘进行喷淋洗涤，洗涤液的水分蒸发使锅炉烟气降温并使洗涤液浓缩产生盐结晶，洗涤液结晶的盐与洗涤液携带的烟尘一起形成盐泥沉降于洗涤循环槽21底部，经泥浆泵18送入螺旋除泥机17离心分离脱除，分离出的清液由螺旋除泥机17返回洗涤循环槽21循环使用；

3）、吸收塔8的循环吸收液根据其中亚硫酸氢钠的含量分为贫液与富液，进入吸收塔8的贫液为含亚硫酸钠20%以上的亚硫酸钠水溶液，吸收循环泵19将贫液送入吸收塔8上部，在60～65℃、表压3kPa条件下进行吸收反应，吸收产生的富液为富含亚硫酸氢钠的吸收液；经贫富液换热器20与进吸收塔8的贫液换热回收热量后进入再生热解槽16在90～130℃条件下再生，对富液的再生使得其中的亚硫酸氢钠分解变为亚硫酸钠，富液再生产生的二氧化硫气体经再生热解槽16顶部收集，蒸汽通过再生加热器11提供吸收液再生所需的热量；

4）吸收液从烟气吸收的少量氯离子与硫酸根离子经吸收液旁路管道上的净化器9脱除以避免在吸收液中累积，净化器9脱除的氯化钠与硫酸钠以废盐水形式排至洗涤循环槽21作为洗涤液的部分补充水；

5）二氧化硫的还原反应由混合煤气经还原反应器催化完成，混合煤气含有H₂11～15% ，CO 24～30%以及水蒸汽，混合煤气由还原反应器10的煤气进口A进入还原反应器上部第一催化剂床，一氧化碳与水蒸汽在催化剂床反应生成氢，使混合煤气中氢的摩尔浓度由11～15%达到30%以上；来自再生热解槽16的二氧化硫分流为两路，其中一路占总量的70-80%由还原反应器10的二氧化硫进口B进入，在第二催化剂床与混合煤气中的氢和一氧化碳反应，进入还原反应器10的二氧化硫部分被还原为硫，其余被还原为硫化氢，还原反应器10的产出气进入一号硫冷凝器12冷却，硫蒸汽被冷凝为液体硫磺，不凝性尾气送入克劳斯反应器14；

6）所述一号硫冷凝器12的不凝性尾气与所述分流的其余20-30%二氧化硫混合后进入克劳斯反应器14进行克劳斯反应，反应产出气进入二号硫冷凝器15冷却，硫蒸汽被冷凝为液体硫磺，不凝性尾气经管道送入锅炉***的空气预热器2出口的热空气管道，与热空气混合后进入锅炉1焚烧，尾气中含有的微量硫化氢在锅炉1内被氧化为二氧化硫，与锅炉燃烧产生的二氧化硫一起进入吸收塔8回收；

上述方法的特别之处还包括：

吸收液从烟气吸收的少量氯离子与硫酸根离子有害物质被吸收液旁路管道上的净化器脱除以避免在吸收液中累积，净化器脱除的氯化钠盐与硫酸钠盐以废盐水形式排至洗涤循环槽作为洗涤液的补充水，废盐水的盐借助洗涤冷却塔中烟气的浓缩作用而结晶，以盐泥形式从洗涤液中脱除；

所述二氧化硫还原，由所述混合煤气与所述二氧化硫经所述还原反应器的催化剂催化而反应生成硫磺和硫化氢。

所述还原反应生成的硫化氢在克劳斯反应器与所述分流的二氧化硫反应生成硫磺。

所述克劳斯凝硫尾气中残留硫化氢焚烧，不需要专门设置焚烧炉，焚烧产物二氧化硫也不采用空气稀释排放，而是送入锅炉焚烧并由吸收塔再次回收，使二氧化硫的最终转化率达到99.5%以上。

所述进入克劳斯反应器的H₂S与SO₂的摩尔比可根据还原反应器的催化剂活性和反应残留硫化氢含量进行调节，由于克劳斯凝硫尾气中残余硫化物不直接排放而是经过吸收塔再次吸收能保证净烟气排放达标，克劳斯的单程转化率对净烟气的二氧化硫含量影响不大，所以对H₂S与SO₂的摩尔比控制要求不同于一般克劳斯的严格比例，控制范围为1.90:1—2.10:1，具备柔性操作条件。

本发明的方法包含克劳斯尾气送入锅炉焚烧并由吸收塔再次回收的流程，克劳斯尾气中的含硫物质可通过低成本方法回收返回克劳斯单元，硫的最终排放量与克劳斯单程转化率关系不大，***装置对回收二氧化硫的高转化率不依赖克劳斯单程转化率，因此，本发明采用普通克劳斯回收还原制硫单元的残余硫化氢，单程转化率虽然不高但完全满足需要，因此本技术的克劳斯单元采用普通克劳斯技术，还简化了流程和设备。

本技术比现有钙法脱硫技术的净烟气二氧化硫排放量降低。本技术在碱液吸收和吸收液净化及再生环节的改进使吸收热解***更精简有效，在二氧化硫利用环节采用廉价易得的混合煤气和双催化剂多催化剂床还原反应器将二氧化硫制成硫磺，并利用克劳斯反应进一步处理残余硫化氢，使二氧化硫高效率低成本转化为性能稳定便于储存运输的国优级硫磺产品，使脱硫运行成本低于回收产品的价值。

本发明与现有技术相比，具有采用可再生脱硫剂、烟气硫含量更低、设备简单、投资与运行成本低的特点，可广泛用于化工和火电行业。

附图说明

图1为本发明***装置的构成示意图；

图2为图1的还原反应器结构示意图

图3为图1的克劳斯反应器结构示意图

图1中序号说明：1、锅炉，2、空气预热器，3、烟囱，4、一号烟气门，5、二号烟气门，6、三号烟气门，7、洗涤冷却塔，8、烟气吸收塔，9、净化器，10、还原反应器，11、再生加热器，l2、一号硫冷凝器，13、混合煤气发生装置，14、克劳斯反应器，15，二号硫冷凝器，16、再生热解槽，17、螺旋除泥机，18、泥浆泵，19、吸收循环泵，20、贫富液换热器，2l、洗涤循环槽，22、洗涤循环泵。

图2中序号说明：A混合煤气进口，B二氧化硫进口，C副产蒸汽出口， D锅炉给水进口，E气体出口，23、人孔一，24、变换催化剂床，25、人孔二，26、汽包，27-1、一汇管，27-2、另一汇管，28-1、一还原催化剂床，28-2、另一还原催化剂床，29-1、篦子板，29-1、另一篦子板，29-1、再一篦子板，30、卸料口，31-1、瓷球二，31-2、另一瓷球二，31-3、再一瓷球二，32、废热锅炉管组，33-1、瓷球一，33-2、另一瓷球一，33-3、再瓷球一，34、气体分布器，35、反应器外壳。

图3中序号说明：36、上段外筒，37、人孔，38、中间锥筒，39、支座，40、下段外筒，41、气体进口，42、气体出口，43、下管板，44、列管组，45、环形折流板，46、上管板，47、不锈钢内筒，48、耐火瓷球，49、折板扶正器，50、催化剂床。

具体实施方式

下面通过对本发明设计思想的描述，结合附图1至3并通过实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

本发明从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的***装置是由吸收热解单元、还原制硫单元、克劳斯制硫单元以及锅炉***构成；本发明对各单元技术方案进了改进完善，创造性地结合在***装置中，使二氧化硫吸收和吸收液再生的流程简化，在二氧化硫利用环节采用氢还原技术将二氧化硫制成硫磺，结合简化的克劳斯单元进一步回收硫磺，使吸收热解得到的二氧化硫全部回收为性能稳定便于储存运输的国优级硫磺产品。

本发明的技术在二氧化硫利用环节采用混合煤气还原二氧化硫，煤气制备采用成熟的商业采购成套装置。采用的氢还原二氧化硫制取硫磺技术原理：

氢在催化剂作用下，可直接与二氧化硫反应将其还原成单质硫， H₂：SO₂=3,反应温度300℃，二氧化硫在CO—MO/Al₂O₃系催化剂上被H₂还原成单质硫。反应包含两个在不同活性中心发生的相互独立的反应过程：

为了在还原之前将混合煤气中的一氧化碳尽可能多地转化为氢气，还原反应器在还原催化剂床前面设置变换催化剂床，通过以下反应提高混合煤气的氢含量。

本发明将两种催化剂床集成在一个反应器之内。由于以上反应的放热效应，变换反应产出气的温度将高于还原反应需要的温度，二氧化硫采用冷态进入反应器对变换混合煤气激冷的方式进料，使进入还原催化剂床的混合气体温度更接近还原反应需要的温度，而且流程与设备简单。

氢与二氧化硫反应将其还原成单质硫的过程，还有大量硫化氢产生。

本发明还应用克劳斯硫回收技术处理还原过程产出气的硫化氢进一步回收硫磺，包括将克劳斯尾气送入锅炉焚烧并由吸收塔再次回收的流程。本发明经过改进的克劳斯单元简化了工艺流程，操作更方便。

本发明对吸收热解单元、还原单元、克劳斯单元采用的技术进行了改进，并将其创造性的结合为一种从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的***装置，是目前所没有的。采用该***装置从烟气中回收二氧化硫并制取硫磺的方法，通过对二氧化硫吸收、吸收液有害杂质的清除、二氧化硫利用各环节的改进，以较为简单廉价的方法解决了采用可再生脱硫剂的脱硫装置“过于复杂经济不合算”难题，使脱硫运行成本低于回收产品的价值，将二氧化硫制成性能稳定便于储存运输的国优级硫磺产品。这一技术将给烟气脱硫行业带来一场革命，是一项既有利于环境保护，又具有巨大社会效益和经济效益的技术，还可利用煤碳里的硫资源，使我国不再依靠别国硫资源。

参照图1所示，本发明从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的***装置由吸收热解单元、还原单元、克劳斯单元组成并与锅炉***配合使用，其中所述吸收热解单元由洗涤冷却塔7、吸收塔8、净化器9、洗涤循环槽21、洗涤循环泵22、再生热解槽16、再生加热器11、吸收循环泵19、贫富液换热器20、泥浆泵18、螺旋除泥机17组成；所述还原单元由混合煤气发生***13、还原反应器10、一号硫冷凝器12组成；所述克劳斯单元由克劳斯反应器14、二号硫冷凝器15组成；所述锅炉***由锅炉1、空气预热器2、烟囱3、一号烟气门4、二号烟气门5、三号烟气门6组成，来自空气预热器2的烟气管道在三号烟气门6之前通过一号烟气门4与洗涤冷却塔7的烟气进口相连；所述洗涤冷却塔7与吸收塔8的烟气通道相通，吸收塔8的烟气出口通过管道及二号烟气门5与烟囱3连接；所述洗涤循环泵22进口端通过管道与洗涤循环槽21连接，所述洗涤循环泵22出口端通过管道与洗涤冷却塔7的洗涤液进口连接，所述洗涤冷却塔7的洗涤液出口通过管道与洗涤循环槽21连接，泥浆泵18进口端通过管道与洗涤循环槽21连接，泥浆泵18的出口端通过管道与螺旋除泥机17连接，吸收循环泵19的进口端通过管道与再生热解槽16的贫液出口连接，吸收循环泵19出口端通过管道与贫富液换热器20贫液进口连接；所述贫富液换热器20的贫液出口通过管道与吸收塔8贫液进口连接，在贫富液换热器20的贫液出口连接吸收塔8贫液进口的管道上有阀门和旁路管道连接净化器9；所述净化器9的排污口通过管道与洗涤循环槽21连接，所述吸收塔8的富液出口与贫富液换热器20的富液进口通过管道连接，贫富液换热器20的富液出口与再生热解槽16的富液进口通过管道连接；再生加热器11的冷液进口及热液出口通过管道与再生热解槽16连接；所述再生热解槽16的气体出口通过管道与还原反应器10二氧化硫进口连接，混合煤气发生***13混合煤气出口通过管道与还原反应器10混合煤气进口连接，还原反应器10的气体出口通过管道与一号硫冷凝器12气体进口连接，一号硫冷凝器12尾气出口通过管道与克劳斯反应器14气体进口连接，所述来自再生热解槽16的分流二氧化硫管道通过阀门和一号硫冷凝器12与克劳斯反应器14之间的管道连接，所述二号硫冷凝器15气体进口通过管道与克劳斯反应器14连接，二号硫冷凝器15的尾气出口通过管道与空气预热器2至锅炉1之间的热空气管道连接；

如图2所示，所述还原反应器10由反应器外壳、三个催化剂床、一个气体分布器、一套废热锅炉组件构成，所述反应器外壳为钢制容器，外部有两个反应气体进口、一个气体出口和人孔、卸料口，内部设置至少有3个串联的由篦子板、瓷球、催化剂构成的催化剂床，所述催化剂有一层用于混合煤气中一氧化碳与水蒸气进行变换反应的变换催化剂和两层用于混合煤气中的氢和一氧化碳与二氧化硫进行还原反应的还原催化剂；所述反应器外壳35的上端设混合煤气进口A，下端设产出气体出口E，中部设二氧化硫气体进口B与反应器内部的气体分布器34通过法兰连接；所述反应器外壳35的侧面设第一人孔23、第二人孔25、汽包26和卸料孔30；所述汽包26设有副产蒸汽出口C和锅炉给水进口D并通过管道连接2-6个汇管组，所述汇管组由一汇管27-1和另一汇管27-2组成，所述汇管组的汇管通过废热锅炉管32相互连通并通过法兰与反应器外壳35连接；所述催化剂床在反应器外壳13内腔自上而下排列，第一层篦子板29-1在上部与反应器外壳35连接，摆放其上的瓷球二31-1、变换催化剂24与覆盖催化剂的瓷球一33-1构成第一催化剂床，第二层篦子板29-2在中部与反应器外壳35连接，摆放其上的另一瓷球二31-2、还原催化剂28-1与覆盖催化剂的另一瓷球一33-2构成第二催化剂床，第三层篦子板29-3在下部与反应器外壳35连接，摆放其上的再一瓷球二31-3、另一变换催化剂28-2与覆盖催化剂的再一瓷球一33-3构成第三催化剂床。

本发明的还原反应器内部由上向下排列安装有一级变换催化剂床与两级还原催化剂床，每层催化剂上下均由散装瓷球覆盖并由篦子板支撑。用于激冷和和二氧化硫混合的是一套气体分布器，可均匀分散二氧化硫气体降低第一催化剂床产出气体温度使之适合进行下一催化剂床新的反应。一级与二级还原催化剂床之间布置一套废热锅炉管道组件，与外置汽包连接组成反应器的废热锅炉***，用于对第一级还原催化剂床的产出气体降温使之适合下一级还原反应。

如图3所示，本发明所述的克劳斯反应器14由上段外筒、人孔、中段锥筒、支座、下段外筒、进气口、出气口、下管板、列管组、环形折流板、上管板、不锈钢内筒、耐火瓷球、折板扶正器、催化剂床构成，催化剂床50位于不锈钢内筒47中间的耐火瓷球48上方，不锈钢内筒47与位于其下方的上管板46连接，上管板46与位于其下方的列管组44连接，列管组44与位于其下方的下管板43连接，下管板43与下段外筒40的下段内侧连接，构成外筒内腔里面一个下端固定上端可自由浮动的内件组合。

上段外筒36的顶盖连接有人孔37，中段锥筒38连接有支座39，下段外筒40侧面设进气口41底面设出气口42，不锈钢内筒47与上段外筒36之间为环形空隙；下段外筒40侧面连接的进气口41通过列管组44的管道之间空隙以及不锈钢内筒47与上段外筒36之间的环隙与催化剂床50的上口相通，催化剂床50的下口通过其下方的列管组44的管内空间与下段外筒40底部的气体出口42相通；不锈钢内筒47外侧四周连接有折板扶正器49，列管组44的管间连接一环形折流板45-1与另一环形折流板45-2。

本发明所述的克劳斯反应器，因二氧化硫原料气纯度高反应温升大，采用双层结构避免外壳接触高温气体，并能利用催化剂床产出气在下行通道与原料气的热交换对原料气预热。催化反应催化剂床位于反应器中心筒内，进料气由下部进入反应器，经列管组的管间折线形上升再由中心筒周围环隙上升至顶部空间后向下进入催化剂床，产出气由列管组的管内下降至底部出口离开反应器，冷热气体经列管组的管壁导热交换热量。设备外壳不接触高温产出气，可使用普通钢材制造。中心筒仅是催化剂托盘，接触高温但不受热应力由薄壁不锈钢板制成。构成通道的列管由上下两个管板焊接为整体，下管板与反应器下部外壳焊接固定，上管板与中心筒焊接与外壳不连接可自由浮动。中心筒上口外侧焊接若干纵向折板保持中心筒与外壳同心。

1）、来自锅炉1的高温烟气与进入锅炉1的空气在空气预热器2换热降温至130℃～160℃，经旁路烟气管道一号烟气门4被送入洗涤冷却塔7洗尘降温，以60-65℃接近水饱和的状态进入吸收塔8底部，在吸收塔8内与循环吸收液充分接触，烟气中的二氧化硫与吸收液中的亚硫酸钠发生反应生成亚硫酸氢钠，脱除二氧化硫后的净烟气由吸收塔8顶部经过旁路烟气管道二号烟气门5进入烟囱3放空；

2）、洗涤冷却塔7的洗涤液为饱和盐水，洗涤液由洗涤循环槽21经洗涤循环泵22循环输送进入洗涤冷却塔7对烟气携带的灰尘进行喷淋洗涤，洗涤液的水分蒸发使锅炉烟气降温并使洗涤液浓缩产生盐结晶，洗涤液结晶的盐与洗涤液携带的烟尘一起形成盐泥沉降于洗涤循环槽21底部，经泥浆泵18送入螺旋除泥机17离心分离脱除，清液由螺旋除泥机17返回洗涤循环槽21循环使用；

3）、吸收塔8的循环吸收液依据亚硫酸氢钠含量不同分为贫液与富液，进入吸收塔8的贫液为含亚硫酸钠20%以上的亚硫酸钠水溶液，吸收循环泵19将贫液送入吸收塔8上部，在60～65℃、表压3kPa条件下进行吸收反应，吸收产生的富液为富含亚硫酸氢钠的吸收液，经贫富液换热器20与进吸收塔8的贫液换热回收热量后进入再生热解槽16在90～130℃条件下再生，由蒸汽加热再生加热器11提供吸收液再生所需的热量，再生使富液的亚硫酸氢钠分解变为亚硫酸钠，再生产生的二氧化硫气体由再生热解槽16顶部收集；

4）吸收液从烟气吸收的少量氯离子与硫酸根离子是有害物质，经吸收液旁路管道上的净化器9脱除以避免在吸收液中累积，净化器9脱除的氯化钠与硫酸钠以废盐水形式排至洗涤循环槽21作为洗涤液的部分补充水，废盐水的盐在被洗涤冷却塔中烟气蒸发浓缩而饱和结晶并以盐泥形式从洗涤液中脱除；

5）二氧化硫还原以混合煤气为还原剂经催化反应完成，混合煤气含有H₂11～15% ，CO 24～30%以及水蒸汽。混合煤气送入还原反应器10顶部，混合煤气中的一氧化碳与水蒸汽在第一催化剂床反应生成氢，使混合煤气中氢的摩尔浓度由11～15%达到30%以上；来自再生热解槽16的二氧化硫分流为两路，其中一路占总量的70-80%由还原反应器10的二氧化硫进口B进入，在第二催化剂床与混合煤气中的氢和一氧化碳反应，进入还原反应器10的二氧化硫部分被还原为硫，其余被还原为硫化氢，还原反应器10的产出气进入一号硫冷凝器12冷却，硫蒸汽被冷凝得到液体硫磺；

6）一号硫冷凝器12的不凝性尾气与所述分流的其余20-30%二氧化硫混合后进入克劳斯反应器14进行克劳斯反应，反应产出气经二号硫冷凝器15冷凝硫蒸汽得到液体硫磺，不冷凝的尾气经管道送入锅炉***的空气预热器2出口的热空气管道，与热空气混合后进入锅炉1焚烧，尾气中含有的微量硫化氢在锅炉1内被氧化为二氧化硫，与锅炉燃烧产生的二氧化硫一起进入吸收塔8回收。

其中，混合煤气制备与二氧化硫还原单元有以下特点：

混合煤气制备，采用商业化采购的撬装成套设备。还原反应器采用独特设计，具有双催化剂并有移出反应热控制反应温度稳定的结构。第一层催化剂用于对混合煤气进行变换反应以提高氢含量使还原程度更高。还原流程设定为，分流一部分二氧化硫直接进入下游克劳斯单元，只有一部分二氧化硫进入还原反应器第二、三催化剂床参与还原反应。进入还原反应器的二氧化硫部分被还原成硫磺，其余被还原为硫化氢。硫化氢在下游克劳斯单元继续与分流的二氧化硫反应而回收。通过控制分流的二氧化硫流量，可保持来自还原单元的硫化氢与分流的二氧化硫摩尔比符合克劳斯反应需要。

其中，本发明经过改进的克劳斯单元有以下特点：

本发明的技术涉及的克劳斯反应具有不同于经典克劳斯的特点，第一个特点是反应所需的二氧化硫不是来自于部分燃烧法的氧化炉，省去了氧化炉投资和配给空气量控制的投资，以及生成或消耗COS、CS₂、CO、H₂的副反应，使过程简化，投资降低。克劳斯反应所需的硫化氢来自还原单元，通过控制分流的二氧化硫流量来控制克劳斯反应需要的摩尔比。第二，由于没有氧化炉，就没有经典克劳斯过程特有的过半硫磺在氧化炉内生成的条件，又不同于“分流法”原料气中硫化物浓度较低的条件，所以克劳斯反应器反应负荷很高，反应的强烈放热会使过程气体的温升显著高于经典克劳斯的反应器，该反应器需采用独特设计以应对高温，结构简单使用可靠。第三，克劳斯反应剩余的硫化氢不设置专门的焚烧炉，而是在适当的位置将克劳斯尾气送入锅炉，可利用锅炉将硫化氢燃尽。第四，经典克劳斯流程不能使尾气的二氧化硫达到环保排放标准，如果增加回收装置使尾气达标，无论是以二氧化硫形式，还是将二氧化硫还原成硫化氢后进行回收，都是耗资巨大并且需要运行成本的。本发明的技术，二氧化硫本身就来源于烟气吸收，克劳斯尾气流量以及残余硫含量，对于吸收热解单元都是微不足道的，不增加投资与运行成本。第五，由于克劳斯凝硫尾气中残余硫化物不直接排放而是经过吸收热解单元回收，能保证烟气排放达标，克劳斯的单程转化率对净烟气的二氧化硫含量影响不大，所以对H₂S与SO₂的摩尔比控制要求不同于一般克劳斯的严格比例，控制范围为1.90:1—2.10:1，具备柔性操作条件。

本发明的***装置脱除烟气中二氧化硫并制成硫磺的过程：

脱硫装置分三个单元：吸收热解、二氧化硫还原、克劳斯。

吸收热解单元的吸收与再生过程：

来自锅炉***的烟气，温度130-160℃，含尘小于50毫克/标准立方米，二氧化硫含量随煤质而异。烟气由烟道烟气门导入洗涤塔，通过含有灰尘和盐分的洗涤浓液循环喷淋，对烟气洗涤除尘的同时，借助循环液的水分蒸发作用吸收热量使烟气降温至60-65℃进入吸收塔。热烟气的浓缩作用使吸收液提浓盐分结晶，累积的灰尘与盐分以固体盐泥形式从***排出。

吸收塔采用多段不等流量的流程设计，下半段采用大流量半贫液循环吸收，上半段采用再生的贫液吸收，可使二氧化硫吸收率更高，净烟气二氧化硫含量远低于环保标准。完成吸收的净烟气出塔后经烟道由烟气门导入烟囱排放。

吸收过程中，吸收液会富集烟气带来的微量氯和三氧化硫、少量的亚硫酸钠会氧化，而形成氯离子和硫酸根离子对吸收造成不利影响。传统方法采用电解盐水工艺脱氯，采用蒸发结晶脱除硫酸盐。本发明采用净化器清除吸收液中氯离子和硫酸根。进入吸收塔之前，吸收液经过净化器脱除氯化物与硫酸根，净化器排污为氯化钠与硫酸钠溶液，被送去洗涤冷却塔，以自然浓缩方式变成盐泥从洗涤液中除去。这一方式同样起到维持***长周期安全运转的作用，无需电解工艺和结晶工艺分离氯化钠与硫酸钠，因而降低投资与运行费用。

进入洗涤冷却塔的干热烟气的浓缩作用不仅能用于脱除洗涤液中的废盐还可以用于实现工厂富盐排水的零排放。即洗涤液的补充水，还可以利用精制脱盐水的弃水。既节约生水又找到了工厂含盐废水的出路。

热解再生塔在加热条件下使吸收液中的亚硫酸氢钠分解，使二氧化硫以气体形式解析并收集纯度可达90%以上。这同时也是吸收剂的再生过程，亚硫酸氢钠分解产物亚硫酸钠就是重复使用的吸收剂。

碱液吸收二氧化硫过程中循环的吸收液，依亚硫酸钠与亚硫酸氢钠含量不同分为贫液与富液。在塔内吸收二氧化硫生成亚硫酸氢钠较多的溶液称为富液。富液进入热解再生塔，在加热条件下释放出二氧化硫之后以亚硫酸钠为主的溶液称为贫液。再生得到的贫液再返回吸收塔吸收二氧化硫，循环利用。

混合煤气制备与二氧化硫还原的过程：

混合煤气采用商业采购的撬装成套设备，以煤、空气、水蒸气为原料制取，其成分可满足还原单元需要，连续供给还原反应器。

本发明的***装置对二氧化硫的还原流程，显著特点是只有一部分二氧化硫进入还原反应器，另一部分二氧化硫直接进入下游克劳斯单元。

还原反应器第一层催化剂为变换催化剂，使一氧化碳与水蒸汽反应产生更多的氢。第二、三层催化剂为还原催化剂，使氢与二氧化硫反应生成硫与水，二氧化硫部分被还原为硫化氢。还原过程生成的硫化氢在下游克劳斯单元与分流的二氧化硫继续反应而回收，二氧化硫单程转化率95%以上。总转化率可达99.5%以上。

还原反应器所采用的催化剂都是成熟商业产品，广泛应用于克劳斯尾气残余硫处理的装置，这些装置与本发明的***不同，都具有流程复杂投资高的缺点，而且只用于石化行业硫化氢气体制硫。

本技术可以采用的变换催化剂为耐硫变换催化剂，有DNG-303Q、QCS－01、QCS－06等。

本技术可以采用的二氧化硫还原催化剂有HT-951T、TG2514等。

本技术以混合煤气还原二氧化硫制取硫磺的过程，主要化学反应如下：

本发明所用煤气为上表中所列的混合煤气，该混合煤气正常温度130℃且被水蒸气饱和，进入还原反应器之前经过换热器复热至250℃。

混合煤气进入还原反应器首先进入变换催化剂床，发生上述（4）的反应，反应热使气升温至340-350℃离开变换催化剂床，在进入下一催化剂床之前，与分布器喷射的二氧化硫气体混合，混合气体温度降至300℃以下，在第一还原催化剂床上发生上述（1）—（8）反应，反应的放热作用使反应气体再次升温至380℃离开第一还原催化剂床，通过废热锅炉管的换热使气体温度再次降至300℃进入第二还原催化剂床，在第二还原催化剂床继续发生上述（1）—（8）反应，最终离开反应器的产出气含有气态硫与硫化氢以及反应剩余的水汽和惰性气体等。

还原反应器产出气经过硫冷凝器冷却到150℃，硫磺大部分被冷凝回收。含有硫化氢的硫冷凝器尾气进入克劳斯反应器，其中的硫化氢与分流的二氧化硫进行克劳斯反应被进一步回收。

克劳斯单元反应过程：

克劳斯单元主要由克劳斯反应器、二号硫冷凝器构成。

分流的二氧化硫与上一级硫冷凝器尾气中的硫化氢反应，采用本发明设计的克劳斯反应器与硫冷凝器，简化了流程与设备。

来自一级硫冷凝器的尾气与分流的二氧化硫气体混合，经加热至催化剂活性温度后进入克劳斯反应器，在克劳斯催化剂作用下反应生成硫与水。对产出气冷却使硫冷凝，得到硫磺和含硫尾气。

最终克劳斯尾气中含有不能再反应的残余硫化氢与二氧化硫。对尾气中残留的硫化氢焚烧不设置焚烧炉，焚烧产物二氧化硫也不采用空气稀释排放入大气，而是将尾气导入锅炉适当位置，利用锅炉高温及富氧条件将硫化氢全部氧化为二氧化硫，再经烟气吸收热解单元回收二氧化硫返回制硫单元。如此保证净烟气含硫量始终达标，使***回收的二氧化硫转化为硫磺的最终转化率达到99.5%以上。

本发明的克劳斯单元可使用的催化剂商品繁多，例如SRC-T 、SRC-A系列与PSR-1 、PSR-21、 PSR-31、 PSR-41、 PSR-51系列等。

实施例

以大型电厂的高效率锅炉为例，百万千瓦发电机组耗用5500kcal/kg的动力煤400t/h，烟气量320万Nm3/h。以燃煤含硫1.5%，80%进入烟气为基准，烟气二氧化硫含量为9600kg/h，浓度3000mg/ Nm3。

本发明的装置从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的过程及物料数据如下：

来自锅炉1的高温烟气与进入锅炉1的空气在空气预热器2换热降温至150℃，经过洗涤冷却塔7洗尘降温，在60-65℃下进入吸收塔8底部，烟气在塔内向上流动时与循环吸收液充分接触进行吸收，烟气中的二氧化硫与吸收液中的亚硫酸钠发生反应生成亚硫酸氢钠，脱除二氧化硫后的净烟气由吸收塔8顶经过旁路烟气管道二号烟气门5进入烟囱3放空，净烟气SO₂浓度50mg/ Nm3以下，含量160kg/h。

洗涤冷却塔7的洗涤液对烟气进行喷淋洗涤时，洗涤液的水分蒸发使锅炉烟气降温，同时洗涤液被浓缩产生盐结晶。盐与洗涤的烟尘形成盐泥沉降于洗涤循环槽21底部再经泥浆泵18送入螺旋除泥机17离心分离脱除，保持循环洗涤液成分稳定。进入吸收塔8的贫液管道上的净化器9脱除氯离子与硫酸根离子，保持循环吸收液成分稳定。净化器9除下的废盐水排至洗涤循环槽21作为洗涤液的部分补充水，补充水不足部分由工厂给水补足。

吸收塔8的循环吸收液分为贫液与富液，进入吸收塔8的贫液为含亚硫酸钠20%以上的亚硫酸钠水溶液，由吸收循环泵19送入吸收塔8上部，吸收产生的富液为富含亚硫酸氢钠的吸收液，由吸收塔下部出口经贫富液换热器20与进吸收塔8的贫液进行热交换回收热量，进入再生热解槽16在90～130℃条件下再生。再生得到的二氧化硫气体由再生热解槽16顶部收集，数量为9440 kg/h，连续供给还原反应器与克劳斯反应器生产硫磺。

二氧化硫的还原反应由混合煤气经还原反应器催化完成，来自再生热解槽16的二氧化硫分流为两路，其中一路占总量的70-80%由还原反应器10的二氧化硫进口B进入，在还原催化剂床与混合煤气中的氢和一氧化碳反应。混合煤气经过预热至250℃由还原反应器10的煤气进口A进入还原反应器变换催化剂床。混合煤气含有H₂11～15% ，CO 24～30%以及水蒸汽，一氧化碳与水蒸汽在催化剂床反应生成氢，使混合煤气中氢的摩尔浓度由13%达到30%以上，反应热使煤气温度升至340-350℃。冷态进料的二氧化硫气体经气体分布器与煤气混合，混合气体温度降至300℃以下进入还原反应器10的还原催化剂床反应。二氧化硫部分被还原为硫，其余被还原为硫化氢。还原反应器10的产出气进入一号硫冷凝器12冷却，硫蒸汽被冷凝为液体硫磺，不凝性尾气送入克劳斯反应器14。

与一号硫冷凝器12的不凝性尾气混合一起进入克劳斯反应器14还有分流的其余20-30%二氧化硫。混合气体的摩尔比为H₂S：SO₂=1.90:1—2.10:1，克劳斯反应产出气进入二号硫冷凝器15冷却，硫蒸汽被冷凝为液体硫磺，不凝性尾气经管道送入锅炉***的空气预热器2出口的热空气管道，与热空气混合后进入锅炉1焚烧。还原与克劳斯单元处理SO₂9440 kg/h，得到硫磺4484 kg/h，单程转化率95%，送回锅炉焚烧的硫化氢与二氧化硫折合二氧化硫472 kg/h。同期锅炉燃煤产生的二氧化硫继续为9600 kg/h，与尾气焚烧硫合计10072kg/h，一起进入吸收塔8回收。

再次循环过程：

吸收塔8出口SO₂浓度50mg/ Nm3,含量160kg/h。回收SO₂9912 kg/h，经还原得到硫磺4708kg/h，单程回收率95%。凝硫尾气返回锅炉焚烧，烟气SO₂增加495kg/h合计10095kg/h。

吸收塔出口SO₂浓度50mg/ Nm3，含量160kg/h。回收SO₂9934kg/h，经还原得到硫磺4719kg/h，单程回收率95%。凝硫尾气返回锅炉焚烧，烟气SO₂增加497kg/h合计10097kg/h。

吸收塔出口SO₂浓度50mg/ Nm3，含量160kg/h。回收SO₂9937kg/h，经还原得到硫磺4720kg/h，单程回收率95%。凝硫尾气返回锅炉焚烧，烟气SO₂增加497kg/h合计SO₂10097kg/h。

尾气带入烟气的SO₂与回收***返回还原单元的SO₂相等，***达到稳定。

稳定运行状态：

1、煤带入硫6000 kg/h，80%进入烟气，计4800 kg/h，折合SO₂ 9600 kg/h；

2、原烟气SO₂9600 kg/h，净烟气排放160kg/h，吸收率98%，吸收量9440 kg/h，折合硫4720kg/h。

3、设定10 kg/h加工损耗，回收硫磺产品4710kg/h，全***还原SO₂气体转化为硫磺的总转化率达到99.8%。

4、全年7200小时硫磺产量3.39万吨：

7200 h×4710kg/h=33912000kg

5、硫磺产值足够抵偿烟气脱硫装置运行成本，可实现盈利运行。

综上所述，由于碱液吸收二氧化硫技术可靠脱硫率高，净烟气排放的二氧化硫浓度远低于现行排放标准，可减少二氧化硫污染。

同时，转化回收的硫磺是国家缺乏的宝贵资源，并因为能盈利运行，企业可能积极变被动脱硫为主动脱硫。

所以，应用本发明的技术有利于环保和废弃物资源化回收，有利于提高企业经济效益和烟气脱硫积极性。

Claims

1.一种从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的***装置，该装置包括锅炉***，其特征在于包括吸收热解单元、还原单元和克劳斯单元，所述单元与锅炉***配合使用，其中，所述吸收热解单元由洗涤冷却塔（7）、吸收塔（8）、净化器（9）、洗涤循环槽（21）、洗涤循环泵（22）、再生热解槽（16）、再生加热器（11）、吸收循环泵（19）、贫富液换热器（20）、泥浆泵（18）和螺旋除泥机（17）组成；所述还原单元由混合煤气发生***（13）、还原反应器（10）和一号硫冷凝器（12）组成；所述克劳斯单元由克劳斯反应器（14）和二号硫冷凝器（15）组成；所述锅炉***由锅炉（1）、空气预热器（2）、烟囱（3）、一号烟气门（4）、二号烟气门（5）和三号烟气门（6）组成；来自空气预热器（2）的烟气管道在三号烟气门（6）之前通过一号烟气门（4）与洗涤冷却塔（7）的烟气进口相连；所述洗涤冷却塔（7）与吸收塔（8）的烟气通道相通，吸收塔（8）的烟气出口通过管道及二号烟气门（5）与烟囱（3）连接；所述洗涤循环泵（22）进口端通过管道与洗涤循环槽（21）连接，所述洗涤循环泵（22）出口端通过管道与洗涤冷却塔（7）的洗涤液进口连接，所述洗涤冷却塔（7）的洗涤液出口通过管道与洗涤循环槽（21）连接，泥浆泵（18）进口端通过管道与洗涤循环槽（21）连接，泥浆泵（18）的出口端通过管道与螺旋除泥机（17）连接，吸收循环泵（19）的进口端通过管道与再生热解槽（16）的贫液出口连接，吸收循环泵（19）出口端通过管道与贫富液换热器（20）贫液进口连接；所述贫富液换热器（20）的贫液出口通过管道与吸收塔（8）贫液进口连接，在贫富液换热器（20）的贫液出口连接吸收塔（8）贫液进口的管道上通过阀门和旁路管道与净化器（9）连接；所述净化器（9）的排污口通过管道与洗涤循环槽（21）连接，所述吸收塔（8）的富液出口与贫富液换热器（20）的富液进口通过管道连接，贫富液换热器（20）的富液出口与再生热解槽（16）的富液进口通过管道连接；再生加热器（11）的冷液进口及热液出口通过管道与再生热解槽（16）连接；所述再生热解槽（16）的气体出口通过管道与还原反应器（10）二氧化硫进口连接，混合煤气发生***（13）混合煤气出口通过管道与还原反应器（10）混合煤气进口连接，还原反应器（10）气体出口通过管道与一号硫冷凝器（12）气体进口连接，一号硫冷凝器（12）尾气出口通过管道与克劳斯反应器（14）气体进口连接，所述来自再生热解槽（16）的分流二氧化硫管道经阀门和一号硫冷凝器（12）与克劳斯反应器（14）之间的管道连接，所述二号硫冷凝器（15）气体进口通过管道与克劳斯反应器（14）连接，二号硫冷凝器（15）的尾气出口通过管道与空气预热器（2）至锅炉（1）之间的热空气管道连接。

2.根据权利要求1所述从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的***装置，其特征在于所述还原反应器（10）外部设人孔、卸料口和两个反应气体进口和一个气体出口，内部设置至少三个串联的由篦子板、瓷球和催化剂构成的催化剂床，所述催化剂为一层用于催化混合煤气中一氧化碳与水蒸汽进行变换反应的变换催化剂和两层用于催化混合煤气中的氢和一氧化碳与二氧化硫进行还原反应的还原催化剂；所述反应器外壳（35）的上端设混合煤气进口（A），下端设气体出口（E），中部设二氧化硫进口（B）与反应器内部的气体分布器（34）通过法兰连接；所述反应器外壳（35）的侧面设第一人孔（23）、第二人孔（25）、汽包（26）和卸料孔（30）；所述汽包（26）设有副产蒸汽出口（C）和锅炉给水进口（D）并通过管道连接2-6个汇管组，所述汇管组由一汇管（27-1）和另一汇管（27-2）组成，所述汇管组的汇管（27-1，27-2）通过废热锅炉管（32）相互连通并通过法兰与反应器外壳（35）连接；所述催化剂床在反应器外壳（35）内腔自上而下排列，第一层篦子板（29-1）在上部与反应器外壳（35）连接，摆放其上的瓷球二（31-1）、变换催化剂（24）与覆盖催化剂的瓷球一（33-1）构成第一催化剂床，第二层篦子板（29-2）在中部与反应器外壳（35）连接，摆放其上的另一瓷球二（31-2）、还原催化剂（28-1）与覆盖催化剂的另一瓷球一（33-2）构成第二催化剂床，第三层篦子板（29-3）在下部与反应器外壳（35）连接，摆放其上的再一瓷球二（31-3）、另一变换催化剂（28-2）与覆盖催化剂的再一瓷球一（33-3）构成第三催化剂床。

3.根据权利要求2所述从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的***装置，其特征在于所述还原反应器（10）的第一催化剂床为混合煤气变换催化剂床，第二催化剂床和第三催化剂床为二氧化硫还原催化剂床。

4.根据权利要求2所述从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的***装置，其特征在于所述还原反应器（10）二氧化硫进口（B）连接的气体分布器（34）位于变换催化剂床与还原催化剂床之间。

5.根据权利要求2所述从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的***装置，其特征在于所述还原反应器（10）的废热锅炉管（32）位于所述第二催化剂床与所述第三催化剂床之间。

6.根据权利要求1所述从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的***装置，其特征在于所述克劳斯反应器（14）结构如下：催化剂（50）位于不锈钢内筒（47）中间的耐火瓷球（48）上方，不锈钢内筒（47）与位于其下方的上管板（46）连接，上管板（46）与位于其下方的列管组（44）连接，列管组（44）与位于其下方的下管板（43）连接，下管板（43）与下段外筒（40）的下段内侧连接，构成外筒内腔里面一个下端固定上端可自由浮动的内件组合；上段外筒（36）的顶盖连接人孔（37），中段锥筒（38）连接支座（39），下段外筒（40）侧面设气体进口（41），底面设气体出口（42），不锈钢内筒（47）与上段外筒（36）之间为环形空隙；下段外筒（40）侧面的气体进口（41）通过列管组（44）的管道之间空隙以及不锈钢内筒（47）与外筒之间的环隙与不锈钢内筒（47）的上口相通，不锈钢内筒（47）的下口通过其下方的列管组（44）的管内空间与下段外筒（40）底部的气体出口（42）相通；不锈钢内筒（47）外侧四周连接有折板扶正器（49），列管组（44）的管间连接一环形折流板（45-1）与另一环形折流板（45-2）。

7.一种从烟气中回收二氧化硫制取硫磺的方法，其特征在于按下述步骤进行：

1）、来自锅炉（1）的高温烟气与进入锅炉（1）的空气在空气预热器（2）换热降温至130℃～160℃，经旁路烟气管道一号烟气门（4）被送入洗涤冷却塔（7）洗尘降温，以60-65℃接近水饱和的状态进入吸收塔（8）底部，在吸收塔（8）内与循环吸收液充分接触，烟气中的二氧化硫与吸收液中的亚硫酸钠发生反应生成亚硫酸氢钠，脱除二氧化硫后的净烟气由吸收塔（8）顶经过旁路烟气管道二号烟气门（5）进入烟囱（3）放空；

2）、洗涤冷却塔（7）的洗涤液为饱和盐水，洗涤液由洗涤循环槽（21）经洗涤循环泵（22）循环输送进入洗涤冷却塔（7）对烟气携带的灰尘进行喷淋洗涤，洗涤液的水分蒸发使锅炉烟气降温并使洗涤液浓缩产生盐结晶，洗涤液结晶的盐与洗涤液携带的烟尘一起形成盐泥沉降于洗涤循环槽（21）底部，经泥浆泵（18）送入螺旋除泥机（17）离心分离脱除，分离出的清液由螺旋除泥机（17）返回洗涤循环槽（21）循环使用；

3）、吸收塔（8）的循环吸收液根据其中亚硫酸氢钠的含量分为贫液与富液，进入吸收塔（8）的贫液为含亚硫酸钠20%以上的亚硫酸钠水溶液，吸收循环泵（19）将贫液送入吸收塔（8）上部，在60～65℃、表压3kPa条件下进行吸收反应，吸收产生的富液为富含亚硫酸氢钠的吸收液；经贫富液换热器（20）与进吸收塔（8）的贫液换热回收热量后进入再生热解槽（16）在90～130℃条件下再生，对富液的再生使得其中的亚硫酸氢钠分解变为亚硫酸钠，富液再生产生的二氧化硫气体经再生热解槽（16）顶部收集，蒸汽通过再生加热器（11）提供吸收液再生所需的热量；

4）吸收液从烟气吸收的少量氯离子与硫酸根离子经吸收液旁路管道上的净化器（9）脱除以避免在吸收液中累积，净化器（9）脱除的氯化钠与硫酸钠以废盐水形式排至洗涤循环槽（21）作为洗涤液的部分补充水；

5）二氧化硫的还原反应由混合煤气经还原反应器（10）催化完成，混合煤气含有H₂11～15% ，CO 24～30%以及水蒸汽，混合煤气由还原反应器（10）的煤气进口（A）进入还原反应器上部第一催化剂床，一氧化碳与水蒸汽在催化剂床反应生成氢，使混合煤气中氢的摩尔浓度由11-15%达到30%以上；来自再生热解槽（16）的二氧化硫分流为两路，其中一路占总量的70-80%由还原反应器（10）的二氧化硫进口（B）进入，在第二催化剂床与混合煤气中的氢和一氧化碳反应，进入还原反应器（10）的二氧化硫部分被还原为硫，其余被还原为硫化氢。还原反应器（10）的产出气进入一号硫冷凝器（12）冷却，硫蒸汽被冷凝为液体硫磺，不凝性尾气送入克劳斯反应器（14）；

6）所述一号硫冷凝器（12）的不凝性尾气与所述分流的其余20-30%二氧化硫混合后进入克劳斯反应器（14）进行克劳斯反应，反应产出气进入二号硫冷凝器（15）冷却，硫蒸汽被冷凝为液体硫磺，不凝性尾气经管道送入锅炉***的空气预热器（2）出口的热空气管道，与热空气混合后进入锅炉（1）焚烧，尾气中含有的微量硫化氢在锅炉（1）内被氧化为二氧化硫，与锅炉燃烧产生的二氧化硫一起进入吸收塔（8）回收。

8.根据权利要求7所述制取硫磺的方法，其特征在于所述吸收塔（8）的吸收液从烟气中吸收的氯离子与硫酸根离子经净化器（9）清除，清除的氯离子与硫酸根离子以废盐水形式排至洗涤循环槽（21）作为洗涤液的部分补充水，废盐水所含的盐在洗涤冷却塔（7）借助烟气浓缩结晶脱除。

9.根据权利要求7所述制取硫磺的方法，其特征在于所述二氧化硫还原，由所述混合煤气与所述二氧化硫经所述还原反应器（10）的催化剂催化而反应，生成硫磺和硫化氢。

10.根据权利要求7所述制取硫磺的方法，其特征在于所述还原反应生成的硫化氢在克劳斯反应器（14）与所述分流的二氧化硫反应生成硫磺。

11.根据权利要求7所述制取硫磺的方法，其特征在于所述进入克劳斯反应器（14）的H₂S与SO₂的摩尔比控制范围为1.90:1—2.10:1。

12.根据权利要求7所述制取硫磺的方法，其特征在于二号硫冷凝器（15）尾气被送入空气预热器（2）至锅炉（1）的热空气管道与热空气混合后进入锅炉（1）焚烧，尾气中含有的微量硫化氢在锅炉（1）内被氧化为二氧化硫，与锅炉（1）燃烧产生的二氧化硫一起进入吸收塔（8）回收，使所述吸收热解单元回收的二氧化硫转化为硫磺的最终转化率达到99.5%以上。