CN101746737A

CN101746737A - 一种硫酸的制备方法及装置

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Publication number: CN101746737A
Application number: CN200810204431A
Authority: CN
Inventors: 颜长青; 张雄文; 任巍
Original assignee: Shanghai Baosteel Chemical Co Ltd
Current assignee: Shanghai Baosteel Chemical Co Ltd
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2010-06-23

Abstract

本发明涉及一种硫酸的制备方法，还涉及实现该方法的装置。该方法包括以下步骤：a)将硫浆燃烧成烟气；b)将所述烟气换热；c)采用太棉高温气体过滤器干法除尘的方法将所述烟气除尘得到SO₂过程气体；d)将所述SO₂过程气体制备成硫酸。该装置包括：燃烧炉、废热锅炉、太棉高温气体过滤器、实现将所述SO₂过程气体制备成硫酸的设备。本发明解决了采用湿法除尘方法将烟气除尘，导致后续步骤流程长、能量浪费严重、产生的废酸多以及所需的装置占地面积大的问题。

Description

一种硫酸的制备方法及装置

技术领域

本发明涉及一种硫酸的制备方法，具体涉及采用硫浆燃烧制备硫酸的方法，还涉及实现该方法的装置。

背景技术

请参见图1。工业上传统的硫酸的制备方法的流程是：煤气脱硫装置(图中未示出)产生的硫浆，用压缩空气进行雾化后，在燃烧炉1中燃烧生成以SO₂气体为主的烟气；然后将烟气通入废热锅炉2，经废热锅炉2回收烟气中部分热量；接着将烟气通入增湿塔3内用稀硫酸降温增湿除尘，烟气中的S、粉尘和微量SO₃气体被去除；除尘后得到的SO₂过程气体通入冷却塔4进一步降温冷却，降低SO₂过程气体中水分含量；再将SO₂过程气体通入洗净塔5进行洗净和再冷却；然后将SO₂过程气体通入除雾器6，除去颗粒和水雾；接着在干燥塔7内用95％H₂SO₄将SO₂过程气体干燥脱水；然后SO₂风机(图中未示出)将SO₂过程气体送入转化器8，在转化器8内V₂O₅干式触媒将SO₂过程气体转化为SO₃气体；SO₃气体经换热器(图中未示出)后通入吸收塔9，用98％H₂SO₄吸收SO₃气体，生成98.5％的浓硫酸；浓硫酸经过脱硝反应槽(图中未示出)与磺酸胺反应，进行脱硝；脱硝后的浓硫酸进成品酸槽(图中未示出)。

吸收塔9出来的尾气含有少量SO_X、NO_X等有害气体，通过排烟脱硫塔(图中未示出)与氨水进行中和反应，生成的(NH₄)₂SO₃、(NH₄)₂SO₄等盐类送硫铵吸收装置(图中未示出)，出排烟脱硫塔的含氨尾气进中和塔10用稀硫酸进行中和，除氨后的尾气外排，稀硫酸及硫酸铵溶液送到硫铵装置(图中未示出)或废水处理装置(图中未示出)。

在国内硫酸制造工艺中，包括日本的硫酸工艺，都是采用湿法除尘，湿法除尘势必降低过程气体的温度。除尘后的SO₂过程气体水分含量高，需要对SO₂过程气体进行低温干燥，将水分含量控制在0.01％左右，才能保证V₂O₅干式触媒不被粉化而失效。另外，V₂O₅干式触媒将SO₂过程气体转化为SO₃气体必须有一定活化温度才能反应，又需要将除尘、干燥后的SO₂过程气体加热到420～450℃，从除尘、冷却干燥到加热转化，不仅能源不能得到有效利用，而且造成能源的巨大浪费。同时，在除尘、冷却、洗净、干燥过程中产生大量的废酸需要后续处理，增加了环境的负荷。

参见图2。WSA制酸方法(又称湿式烟气制酸法)流程是：以H₂S气体为主要成分的酸性气体在燃烧炉1燃烧后生成SO₂过程气体；SO₂过程气体经废热锅炉2回收烟气中部分热量后，温度降低到420～450℃；然后SO₂过程气体通入脱销反应器3中脱除硝基；接着SO₂过程气体通入转化器4。在转化器4内V₂O₅湿式触媒将SO₂过程气体转化为SO₃气体；然后SO₃气体通入酸冷凝冷却器5内生产93～98wt％的硫酸产品。通过99％的转化和98％的吸收后尾气中少量含有SO_X、NO_X等气体，与空气混兑后达标通过烟囱6排放到大气中。

WSA制酸方法是丹麦王国托普索公司(Topsoe)的技术，其V₂O₅湿式触媒在水分较高的情况下，不粉化不失效。WSA制酸方法能够充分利用H₂S等酸性气体燃烧后产生的热量，满足V₂O₅湿式触媒所需要的420～450℃的转化温度，其转化和吸收效率高，尾气中少量SO_X、NO_X含量低，环境友好。但是，WSA制酸方法由于受到烟气除尘的限制，目前在硫浆燃烧制酸工艺中还没有应用。

发明内容

本发明目的的第一方面在于提出一种硫酸的制备方法，以解决工业上传统的硫酸的制备方法，采用湿法除尘方法将烟气除尘，导致后续步骤流程长，能量浪费严重，产生的废酸多，所需设备占地面积大的问题。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题，达到本发明的目的。

一种硫酸的制备方法，包括以下步骤：

a)将硫浆燃烧成烟气；

b)将所述烟气换热；

c)将所述烟气除尘得到SO₂过程气体；

d)将所述SO₂过程气体制备成硫酸；

所述步骤c)采用太棉高温气体过滤器干法除尘的方法将所述烟气除尘。

本发明的硫酸的制备方法，采用太棉高温气体过滤器干法除尘的方法将烟气除尘，省去了增湿、冷却、洗净、干燥、SO₂风机送入转化器等步骤，流程相应缩短，无需相关的设备，也不会产生相应的废酸，也无需重新将SO₂过程气体加热到V₂O₅催化剂的活化温度，节省了大量的能量。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤d)包括以下步骤：

d₁)将所述SO₂过程气体脱销；

d₂)将所述SO₂过程气体转化为SO₃气体；

d₃)将所述SO₃气体转化为硫酸。

在上述优选方案中，所述步骤d₁)可以采用WSA制酸方法中的脱销方法将所述SO₂过程气体脱销。

在上述优选方案中，所述步骤d₂)可以采用WSA制酸方法中的转化方法将所述SO₂过程气体转化为SO₃气体。

在上述优选方案中，所述步骤d₃)可以采用WSA制酸方法中的转化方法将所述SO₃气体转化为硫酸。

作为本发明的另一种优选方案，所述步骤d)采用WSA制酸方法将所述SO₂过程气体制备成硫酸，所述WSA制酸方法是先将所述SO₂过程气体脱销，然后将所述SO₂过程气体转化为SO₃气体，最后将所述SO₃气体转化为硫酸。相对于采用工业上传统的硫酸的制备方法将SO₂过程气体制备成硫酸，采用WSA制酸方法将SO₂过程气体制备成硫酸，SO₂过程气体的转化和吸收效率高，尾气中少量SO_X、NO_X含量低，环境友好。

在上述另一种优选方案中，所述WSA制酸方法中采用V₂O₅湿式触媒将所述SO₂过程气体转化为SO₃气体，所述步骤b)中将所述SO₂过程气体换热后SO₂过程气体温度为420～450℃。V₂O₅湿式触媒在水分较高的情况下，不粉化不失效。将所述SO₂过程气体换热后SO₂过程气体温度控制为420～450℃，即可满足V₂O₅湿式触媒的活化需求。

本发明目的的另一方面在于，提出一种实现本发明所述的硫酸的制备方法的装置。

一种实现上述方法的硫酸的制备装置，包括：

实现将硫浆燃烧成烟气的燃烧炉；

实现将所述烟气换热的废热锅炉，所述废热锅炉与所述燃烧炉通过管道连通；

实现将所述烟气除尘的太棉高温气体过滤器，所述太棉高温气体过滤器与所述废热锅炉通过管道连通；

实现将所述SO₂过程气体制备成硫酸的设备，该设备与所述太棉高温气体过滤器通过管道连通。

本发明的硫酸的制备装置，采用太棉高温气体过滤器实现烟气除尘，省去了增湿、冷却、洗净、干燥、将SO₂送入转化器等相关设备，节省了占地面积。

进一步，实现将所述SO₂过程气体制备成硫酸的设备包括：

实现将所述SO₂过程气体脱销的脱销装置，所述脱销装置与所述太棉高温气体过滤器通过管道连通；

实现将所述SO₂过程气体转化为SO₃气体的转化装置，所述转化装置与所述脱销装置通过管道连通；

实现将所述SO₃气体转化为硫酸的吸收装置，所述吸收装置与所述转化装置通过管道连通。

又进一步，所述脱销装置、转化装置、吸收装置采用WSA制酸方法中的脱销反应器、转化器、酸冷凝冷却器。

再进一步，所述转化器中的催化剂采用V₂O₅湿式触媒。

本发明的方法和装置，可以广泛用于利用硫浆燃烧生产硫酸的场所，特别适合于焦化行业中湿法脱硫产生的硫浆，硫浆再处理生产硫酸的工艺。

附图说明

图1是工业上传统的硫酸的制备装置的示意图。

图2是WSA制酸装置的示意图。

图3是本发明的硫酸的制备的方法的流程图。

图4是本发明的硫酸的制备装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请参见图3、图4。一种硫酸的制备方法，先将硫浆燃烧成烟气；然后将烟气换热；接着采用太棉高温气体过滤器干法除尘的方法将烟气除尘得到SO₂过程气体；接下来采用WSA制酸方法将SO₂过程气体制备成硫酸。WSA制酸方法是先将所述SO₂过程气体脱销，然后将SO₂过程气体转化为SO₃气体，最后将所述SO₃气体转化为硫酸。

一种硫酸的制备装置，包括：燃烧炉1、废热锅炉2、太棉高温气体过滤器3、脱销反应器4、转化器5、酸冷凝冷却器6、尾气洗净装置7。脱销反应器4、转化器5、酸冷凝冷却器6采用WSA制酸方法中的脱销反应器、转化器、酸冷凝冷却器。废热锅炉2与燃烧炉1之间，太棉高温气体过滤器3与废热锅炉2之间，脱销反应器4与太棉高温气体过滤器3之间，转化器5与脱销反应器4之间，酸冷凝冷却器6与转化器5之间，都是通过管道连通。

太棉高温过滤器3选用英国TENMAT(音译：太棉)公司的产品，该过滤器在市场上可以购买到，该过滤器主要根据气体的流量、温度、气体中颗粒物的大小来设计过滤器的面积和过滤速度，达到本发明的过滤的工艺要求。

具体生产时，将含水量50wt％左右的硫浆通过压缩空气雾化后，在燃烧炉1内燃烧生成温度1100℃左右的烟气。烟气中以SO₂气体为主，其中含少量的S和粉尘。烟气通入废热锅炉2，1100℃左右的烟气经过废热锅炉2回收部分热量后(即烟气换热)，温度降低到420～450℃。接着烟气进入太棉高温气体过滤器3，太棉高温气体过滤器3将420～450℃烟气中0.5微米上的固体粉尘99.6％以上脱除掉。太棉高温气体过滤器3的主要操作参数是：操作温度400～500度，过滤速度2.0～4.0cm/S，过滤气量10000～40000m³/h。除尘是为了保证颗粒粉尘不沉积在V₂O₅湿式触媒表面。除尘后的烟气称为SO₂过程气体。SO₂过程气体计入脱销反应器4脱销后，进入转化器5，在转化器5内V₂O₅湿式触媒将SO₂过程气体转化为SO₃气体，SO₃气体通入酸冷凝冷却器6生产93～98wt％的产品硫酸；含有少量SO_X、NO_X的尾气，经过尾气洗净装置7除害洗涤后排放到大气中，减少对大气的污染。少量废液排出后由废液处理装置(图中未示出)处理。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims

1.一种硫酸的制备方法，包括以下步骤：

a)将硫浆燃烧成烟气；

b)将所述烟气换热；

c)将所述烟气除尘得到SO₂过程气体；

d)将所述SO₂过程气体制备成硫酸；

其特征在于：所述步骤c)采用太棉高温气体过滤器干法除尘的方法将所述烟气除尘。

2.根据权利要求1所述的一种硫酸的制备方法，其特征在于，所述步骤d)包括以下步骤：

d₁)将所述SO₂过程气体脱销；

d₂)将所述SO₂过程气体转化为SO₃气体；

d₃)将所述SO₃气体转化为硫酸。

3.根据权利要求2所述的一种硫酸的制备方法，其特征在于：所述步骤d₁)采用WSA制酸方法中的脱销方法将所述SO₂过程气体脱销。

4.根据权利要求2所述的一种硫酸的制备方法，其特征在于：所述步骤d₂)采用WSA制酸方法中的转化方法将所述SO₂过程气体转化为SO₃气体。

5.根据权利要求2所述的一种硫酸的制备方法，其特征在于：所述步骤d₃)采用WSA制酸方法中的转化方法将所述SO₃气体转化为硫酸。

6.根据权利要求1所述的一种硫酸的制备方法，其特征在于，所述步骤d)采用WSA制酸方法将所述SO₂过程气体制备成硫酸，所述WSA制酸方法是先将所述SO₂过程气体脱销，然后将所述SO₂过程气体转化为SO₃气体，最后将所述SO₃气体转化为硫酸。

7.根据权利要求6所述的一种硫酸的制备方法，其特征在于：所述WSA制酸方法中采用V₂O₅湿式触媒将所述SO₂过程气体转化为SO₃气体，所述步骤b)中将所述SO₂过程气体换热后SO₂过程气体温度为420～450℃。

8.一种实现权利要求1所述方法的硫酸的制备装置，其特征在于，包括：

实现将硫浆燃烧成烟气的燃烧炉；

9.根据权利要求8所述的硫酸的制备装置，其特征在于，实现将所述SO₂过程气体制备成硫酸的设备包括：

10.根据权利要求9所述的硫酸的制备装置，其特征在于：所述脱销装置、转化装置、吸收装置采用WSA制酸方法中的脱销反应器、转化器、酸冷凝冷却器。

11.根据权利要求10所述的硫酸的制备装置，其特征在于：所述转化器中的催化剂采用V₂O₅湿式触媒。