本发明涉及工业废气高附加值利用，特别适用于活性焦脱硫水蒸气解析气体富集二氧化硫制备液态二氧化硫领域。
背景技术：
二氧化硫是重要工业污染源，富含SO2水蒸气是属于工业废气的一种，吸附剂干法脱硫是脱除二氧化硫重要工业手段，例如活性焦脱硫，为了降低工业成本，吸附剂通常需要再生循环使用，热再生方法是目前经济性和效果比较理想的方式之一，在脱硫行业主要采用氮气作为载体进行解析再生，后续二氧化硫浓缩浓度有限在20-30％左右，可以直接制备工业浓硫酸，但是目前我国浓硫酸产能过剩，价格低廉，市场销路成为问题。但通过水蒸气解析，可以后续净化冷凝形成高浓度二氧化硫99％以上，同时进一步冷凝形成液态二氧化硫，液态二氧化硫可以用于保险粉制备、冷冻剂、纸浆漂白剂等，市场价格较高，比硫酸具有更高附加价值。该技术手段对于减少矿物质消耗、工业废气中高值成分循环使用具有重要意义。
一般二氧化硫生产工艺主要由焙烧硫铁矿、燃烧硫磺、工业废气回收、金属硫化物或金属与酸反应等四种方式，高浓度工业废气回收制备二氧化硫由于省略二氧化硫制备工艺流程，因而在生产成本上具有很大优势，特别体现在制备高浓度液态二氧化硫上边。
液态二氧化硫分为二氧化硫制备，二氧化硫净化浓缩，二氧化硫液化等三个典型工序，针对工业废气回收二氧化硫，主要设计二氧化硫净化浓缩和液化两个工段，而富SO2水蒸气制备高浓度二氧化硫气体鉴于二氧化硫与水蒸气沸点不同采取逐级冷却方式，实现二氧化硫富集过程；
二氧化硫液化方法主要有冷冻法和压缩法，对SO2气体进行干燥，一方面为了保护压缩机免受腐蚀，另一方面为了保证液态二氧化硫中水分含量达到规定指标。水分含量是液态二氧化硫一样重要指标，我国优等品标准小于0.02％(重量)，而美国杜邦企业标准小于0.01％。我国进口产品高于国内产品品质。主要在于水分和残渣含量。主要残渣来源于压缩机油，浙江巨化股份才有无油润滑压缩机代替原有压缩机，残渣大幅降低。因此水蒸气解析中除尘是一关键环节。
压缩法是在常温下通过压缩机将二氧化硫液化，加压法的优点在于生产工艺简单，生产成本低，因此大多数企业采用。冷冻法是在常压下用冷冻液将二氧化硫液化，一般采用氨作为冷冻剂。先将精制后的二氧化硫进入氨蒸发器与来自冷冻系统的液氨间接接触，一般液化温度控制在-15℃左右，二氧化硫液化后计量储存；液氨气化后返回冷冻系统。冷冻法的优点是操作条件好，不易发生泄漏，缺点生产成本高，附近需要有液氨来源。而干法脱硫具有脱硫脱硝一体化的特点，脱硝用到的氨氮比大于1，因此可以利用脱硝所用液氨来冷冻二氧化硫，实现能量最优利用。
目前通过对水蒸气多次部分冷凝，后续净化形成高浓度二氧化硫，同时进一步冷凝形成液态二氧化硫，能实现上述工艺集成净化除尘、冷凝浓缩、干燥于一体工业装备还是空白。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种富SO2水蒸气逐级冷凝净化制备液态二氧化硫装置，具体技术方案如下：
一种富SO2水蒸气逐级冷凝净化制备液态二氧化硫装置，包括旋风除尘器、n个冷却器、相变旋流除尘器、干燥器、超净脉冲陶瓷过滤器、m个液化器，n≥1，m≥1，其中，
旋风除尘器、冷却器、相变旋流除尘器、干燥器、超净脉冲陶瓷过滤器、液化器依次相连。
进一步，所述冷却器采用板式换热器或管式换热器。
进一步，所述冷却器数目根据工业废气温度和组成确定，在水蒸气80％以上，选三级冷却器。
进一步，所述液化器数量优选2级。
进一步，所述相变旋流除尘器包括旋转叶片。
进一步，所述旋转叶片数目为12，旋转角度和数目根据工艺压头和除灰效果确定。
进一步，所述干燥器采用填充床形式填充干燥剂。
进一步，所述超净脉冲陶瓷过滤器采用2.5微米以下陶瓷纤维膜为过滤介质，同时采用声波脉冲振动清灰。
进一步，所述装置包括循环泵。
本发明的有益效果是：
(1)常温常压下水蒸气沸点100℃，二氧化硫沸点-10℃，两者沸点差异110℃容易分离，因此采用逐级冷凝方式可以冷凝大量水蒸气，实现富集二氧化硫过程；(2)采用相变除尘原理，冷凝过程蒸汽冷凝，体积骤变，气速降低，颗粒物沉积，同时采用旋流净化设备去除颗粒物，降低气体颗粒物在5mg/Nm3以下，降低液体二氧化硫残渣含量，0.01％以下；(3)充分利用干法联合脱硫脱硝中液氨气化潜热冷凝二氧化硫，实现能量充分利用；(4)二氧化硫易液化，其他气体二氧化碳、一氧化碳、氧气、氮气等杂质气体难以液化特点，采用多次部分液化方式，降低杂质气体含量。
综上，针对水蒸气解析二氧化硫吸附剂或者富二氧化硫水蒸气，提出一种富SO2水蒸气逐级冷凝净化制备液态二氧化硫装置。该技术集成净化除尘、冷凝浓缩、干燥于一体，制备液态二氧化硫具有含尘低、水分低的特点。该技术对于减少矿物质消耗、利用工业废气中高值成分循环具有重要意义。
附图说明
图1本发明的结构示意图；
图2a本发明的相变旋流除尘器结构示意图；
图2b本发明的相变旋流除尘器的叶片布置结构示意图；
图中标号为：
1、旋风除尘器2、一级冷却器3、相变旋流除尘器4、二级冷却器5、三级冷却器6、干燥器7、超净脉冲陶瓷过滤器、8、一级液化器9、二级液化器10、旋转叶片11、循环泵。
具体实施方式
以下结合附图对发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
干法脱硫具有脱硫脱硝一体化的特点，脱硝用到的氨氮比大于1，因此可以利用脱硝所用液氨来冷冻二氧化硫，实现能量最优利用。富SO2水蒸气制备高浓度二氧化硫气体，是利用二氧化硫与水蒸气沸点不同采取逐级冷却方式，实现二氧化硫富集过程。高浓度SO2水蒸气通过后续净化冷凝形成99％以上浓度二氧化硫。与其他气体二氧化碳、一氧化碳、氧气、氮气等杂质气体费电不同，二氧化硫易液化，采用多次部分液化方式，降低杂质气体含量，最终形成99.9％以上高浓度液态二氧化硫。
实施例1：
如图1所示，一种富SO2水蒸气逐级冷凝净化制备液态二氧化硫装置，安装于工业装置排放口之后，烟囱之前，与氨区距离相近的位置，其包括旋风除尘器1、一级冷却器2、相变旋流除尘器3、二级冷却器4、三级冷却器5、干燥器6、超净脉冲陶瓷过滤器7、一级液化器8、二级液化器9。相变旋流除尘器3，内部采用旋转叶片10。旋转叶片10数目为12，旋转角度和数目根据工艺压头和除灰效果确定。干燥器6内部可采用酸性干燥剂、浓硫酸，干燥剂采用填充床形式填充,填充床为柱状反应器。
超净脉冲陶瓷过滤器7采用2.5微米以下陶瓷纤维膜为过滤介质，同时采用声波脉冲振动清灰。
工业废气首先经过旋风除尘器1除尘，除尘后气体进入一级冷却器2进行冷却，然后依次经过相变旋流除尘器3、二级冷却器4、三级冷却器5、干燥器6、超净脉冲陶瓷过滤器7，除尘脱水后的干燥工业废气进入一级液化器8、二级液化器9，进行液化，废气返回原系统进行处理。工业废气经过冷凝器冷凝水分通过下部回水管汇集后送到水处理单元，液化二氧化硫送入储槽进行储存。
冷却器数目根据工业废气温度和组成确定，在水蒸气80％以上，选三级冷却器，此实施例中选用三级冷却器。
一级冷却器2、相变旋流除尘器3、二级冷却器4、三级冷却器5温度都控制在110℃-95℃之间。一级冷却器2、二级冷却器4、三级冷却器5采用板式换热器或管式换热器。
实施例2：
在实施例1中相变旋流除尘器中增设循环泵11，如图2a、2b所示，相变旋流除尘器3内部采用旋转叶片10，同时通过循环泵11将冷凝水循环打入相变旋流除尘器，进一步降低颗粒物。循环泵11使高温水循环洗涤气体中颗粒物，气体与液体成旋转流动接触，增强气固接触，大大增加传质效率，同时水蒸气冷凝，气速大幅降低，颗粒物由于重力不易被气流带出，因此该方式将增加颗粒物捕集强度。其他工艺流程与实施例1相同。
实施例3：
为了进一步降低二氧化硫在水溶液中溶解度，可以在一级冷却器2、相变旋流除尘器3、二级冷却器4、三级冷却器5等冷却装置中放置亚硫酸钠等富含亚硫酸根离子，降低二氧化硫水中溶解度。其他工艺流程与实施例1相同。
以上所述仅为本发明的较佳组合实施举例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。