CN103405997A

CN103405997A - 制备硫酸的设备

Info

Publication number: CN103405997A
Application number: CN2013103224620A
Authority: CN
Inventors: 高飞; 岳焕玲; 王鈜艳; 刘一鸣; 魏甲明; 董四禄
Original assignee: China ENFI Engineering Corp
Current assignee: China ENFI Engineering Corp
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2013-11-27

Abstract

本发明提出用于制备硫酸的设备，该设备包括：依次相连的高浓度烟气供给装置、二氧化硫转化装置、三氧化硫吸收装置、吸收装置以及解吸装置、二氧化硫液化装置，吸收装置中设置有二氧化硫吸收剂用于吸收高浓度烟气中的二氧化硫；解吸装置用于通过提高温度而释放二氧化硫；二氧化硫转化装置用于将二氧化硫转化为三氧化硫；三氧化硫吸收装置用于通过硫酸吸收三氧化硫获得硫酸以及含有二氧化硫的制酸尾气；二氧化硫液化装置用于将气体二氧化硫进行液化。该烟气净化设备能够提供从烟气中富集和回收二氧化硫，并最终得到硫酸或液体二氧化硫。

Description

制备硫酸的设备

技术领域

本发明涉及化工领域，具体地，本发明涉及一种用于制备硫酸的设备。

背景技术

烟气是气体和烟尘的混合物，是污染居民区大气的主要原因。烟气的成分很复杂，气体中包括二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳等。烟气对环境的污染是多种毒物的复合污染。可以将烟气中的二氧化硫转化为三氧化硫进行用硫酸吸收制备硫酸。然而，由于烟气中的二氧化硫浓度较低（波动较大），因而无法满足接触法制备硫酸的需要。

因而，目前的用于制备硫酸的手段仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中上述缺陷之一。

本发明一个方面在于提供一种用于制备硫酸的设备，利用该设备能够将含有二氧化硫的烟气制备硫酸。

为此，本发明提供了一种用于制备硫酸的设备，其包括：高浓度烟气供给装置，二氧化硫转化装置，所述二氧化硫转化装置与所述高浓度烟气供给装置相连，用于将二氧化硫转化为三氧化硫；三氧化硫吸收装置，所述三氧化硫吸收装置与所述二氧化硫转化装置相连，用于通过硫酸吸收三氧化硫获得硫酸以及含有二氧化硫的制酸尾气；吸收装置，所述吸收装置中设置有二氧化硫吸收剂用于吸收对所述制酸尾气中的二氧化硫；解吸装置，所述解吸装置与所述吸收装置相连，用于对所吸收的二氧化硫进行再生，以便获得高浓度二氧化硫；二氧化硫液化装置，所述二氧化硫液化装置与所述解吸装置相连，用于对所述高浓度二氧化硫气体进行液化，以便获得液体二氧化硫。由此，利用该设备能够有效地从含有二氧化硫的烟气制备硫酸。

另外，根据本发明上述实施例的制备硫酸的设备还可以具有下列附加技术特征：

根据本发明的实施例，所述高浓度烟气中二氧化硫的含量为3%-11%。

根据本发明的实施例，上述制备硫酸的设备进一步包括低浓度烟气供给装置，所述低浓度烟气供给装置与所述吸收装置相连，并且向所述吸收装置供给低浓度烟气，以便在所述吸收装置中对所述低浓度烟气进行脱硫处理。

根据本发明的实施例，所述低浓度烟气中二氧化硫的含量低于1%。

根据本发明的实施例，上述制备硫酸的设备进一步包括：除尘净化装置，所述除尘净化装置与所述二氧化硫转化装置相连，用于对所述高浓度烟气在输入二氧化硫转化装置之前进行净化除尘处理。

根据本发明的实施例，所述二氧化硫液化装置与选自所述高浓度烟气供给装置、所述二氧化硫转化装置和所述除尘净化装置的至少之一通过阀门相连。

根据本发明的实施例，上述制备硫酸的设备进一步包括二氧化硫浓度监控装置，所述二氧化硫浓度监控装置与所述二氧化硫液化装置、所述高浓度烟气供给装置、所述二氧化硫转化装置和所述除尘净化装置的至少之一相连。

根据本发明的实施例，上述制备硫酸的设备进一步包括阀门控制装置，所述阀门控制装置分别与所述阀门和所述二氧化硫浓度监控装置相连，用于基于所述二氧化硫浓度监控装置的监控结果，对所述阀门进行控制。

根据本发明的实施例，所述二氧化硫吸收剂为二胺类吸收剂。

根据本发明的实施例，所述二氧化硫吸收剂为己二胺。

为了方便了解，下面对利用上述制备硫酸的设备制备硫酸的方法进行详细描述，该方法可以包括：对高浓度烟气中的二氧化硫进行转化处理，以便获得三氧化硫；以及利用硫酸对所获得的三氧化硫进行吸收处理，以便获得硫酸和制酸尾气；利用二氧化硫吸收剂对所述制酸尾气进行吸收，以便得到吸收产物；将所述吸收产物进行解吸，以便获得高浓度二氧化硫气体；将所述高浓度二氧化硫气体进行液化，以便获得液体二氧化硫。由此，利用该方法，能够有效地从烟气制备硫酸。

根据本发明的实施例，上述方法中采用的高浓度烟气中二氧化硫的含量为3%-11%。

根据本发明的实施例，在将所述制酸尾气进行吸收之前，将所述制酸尾气与低浓度烟气混合。

根据本发明的实施例，上述方法中采用的低浓度烟气中二氧化硫含量低于1%。

根据本发明的实施例，在将所述高浓度烟气进行转化处理之前，对所述高浓度烟气进行除尘净化处理，并将经过除尘净化处理的烟气进行所述转化处理。

根据本发明的实施例，在将所述经过除尘净化处理的烟气进行所述转化处理之前，将所述除尘净化处理的烟气与所述高浓度二氧化硫混合。

根据本发明的实施例，对所述经过除尘净化处理的烟气以及高浓度二氧化硫中的二氧化硫浓度进行监控，以便控制将所述除尘净化处理的烟气与所述高浓度二氧化硫混合的启动和关闭。

根据本发明的实施例，所述二氧化硫吸收剂为二胺类吸收剂。根据本发明的实施例，所述二氧化硫吸收剂为己二胺。由此可以进一步提高二氧化硫吸收率。

根据本发明实施例的制备硫酸的设备可以实现下列优点至少之一：

1、能够从烟气中回收和富集二氧化硫；

2、所获得的二氧化硫浓度满足工业制备硫酸的要求；

3、可以获得连续的高浓度二氧化硫；

4、可以对二氧化硫的回收进行控制；

5、能够循环使用吸收剂；

6、成本低；

7、可以从烟气制备硫酸；

8、可以获得液体二氧化硫产品。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的制备硫酸的设备的结构示意图。

图2为根据本发明另一个实施例的制备硫酸的设备的结构示意图。

图3为根据本发明一个实施例的采用制备硫酸的设备制备硫酸的工艺流程图。

图4为根据本发明另一个实施例的采用制备硫酸的设备制备硫酸的工艺流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。另外，在附图中所示出的元件的位置和大小也是示例性的，不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

下面参考图1-2对本发明的制备硫酸的设备进行详细描述，根据本发明的实施例，沿着工艺流程方向（即图1中箭头所指示的方向），该设备依次包括高浓度烟气供给装置100、二氧化硫转化装置200和三氧化硫吸收设备300、吸收装置400、解吸装置500和二氧化硫液化装置600。

高浓度烟气供给装置100用于向二氧化硫转化装置中供给高浓度的烟气，根据本发明的具体实施例，高浓度的烟气中二氧化硫的浓度并不受特别限制，根据本发明的具体示例，二氧化硫的含量可以高于3%，由此可以显著提高制酸稳定性。

根据本发明的实施例采用的是一转一吸-接触法制备硫酸。具体的，参考图1根据本发明的实施例，硫酸制备系统包括二氧化硫转化装置200和三氧化硫吸收装置300。其中，二氧化硫转化装置200用于将二氧化硫转化为三氧化硫，所述二氧化硫转化装置200设有转化装置二氧化硫进料口201以及转化装置三氧化硫出料口202，转化装置二氧化硫进料口201与高浓度烟气供给装置100流体连接，用于从高浓度烟气供给装置100接收二氧化硫。将二氧化硫转化为三氧化硫的方法不受特别限定，可以通过接触氧化进行。例如采用催化剂如五氧化二钒，将二氧化硫与氧气接触，从而将二氧化硫氧化为三氧化硫，并从三氧化硫出料口202排出，进入三氧化硫吸收装置300。三氧化硫吸收装置300用于吸收三氧化硫获得硫酸，其中三氧化硫吸收装置300设有三氧化硫进料口301，该三氧化硫进料口301与转化装置三氧化硫出料口202流体连接，用于从二氧化硫转化装置200接收三氧化硫。由此，利用本发明的烟气净化设备，能够将烟气中的二氧化硫脱除用于制备硫酸，从而大大降低了二氧化硫的排放量，尤其符合当前国家节能降耗减排的政策，为产生非连续、波动大或者低浓度二氧化硫烟气的企业解决环保难题提供了很好的途径。

根据本发明的一个实施例，烟气经过上述制酸设备将高浓度烟气进行一系列处理将烟气中的二氧化硫转化成三氧化硫后制备成了硫酸。根据本发明的具体实施例，上述高浓度烟气经过处理后还会残余一些制酸尾气，该制酸尾气中还含有少量的二氧化硫。因此根据本发明的具体实施例，该制备硫酸的设备还进一步包括吸收装置400、解吸装置500和二氧化硫液化装置600，吸收装置400的进料口401与三氧化硫吸收装置300的尾气排出口302相连，用于接收从三氧化硫吸收装置300中排出的制酸尾气。在吸收装置400中设置有二氧化硫吸收剂（为示出）用于吸收制酸尾气中的二氧化硫；解吸装置500的进料口501与吸收装置400的出口402相连，用于对所吸收的二氧化硫进行再生，以便获得高浓度的二氧化硫；二氧化硫液化装置600的进料口601与解吸装置500的出料口502相连，用于接收从解吸装置500排出的高浓度二氧化硫气体，并将高浓度的二氧化硫气体转化为二氧化硫液体。根据本发明的具体实施例，二氧化硫液化装置600中的液体二氧化硫既可以作为产品直接利用，也可以将其返回至制酸系统，用于对波动大的高浓度烟气进行补气，从而有助于硫酸制备的连续性。

在上述设备中，利用吸收装置400中的吸收剂吸收制酸尾气中所包含的二氧化硫，从而达到了富集二氧化硫的目的，得到已经吸收二氧化硫的吸收剂。这里所使用的术语“吸收剂”是指能够从烟气中捕获二氧化硫的制剂，既可以是利用二氧化硫的物理性质（例如二氧化硫在吸收剂中的溶解度较高），也可以是利用二氧化硫的化学性质（例如二氧化硫可以与吸收剂反应）。在本发明的一个实施例中，使用二胺类吸收剂。在本发明的具体示例中，所述二胺选自乙二胺和己二胺，其具有吸收量大、稳定性、高特异性和易解吸性。本领域技术人员能够理解，所述吸收剂可以是单一的化合物，也可以是两种或者更多种化合物的组合。在本发明的一些实施例中使用不同于二胺的吸收剂例如甲基二乙醇胺和2-甲基-2-氨基-1-丙醇。利用二氧化硫与化合物的化学反应，能够特异性地吸收二氧化硫，并且便于在后续解吸装置300中解吸回收二氧化硫，从而提高实现富集和回收二氧化硫，并提高所得到二氧化硫的纯度和浓度。

另外，根据本发明的实施例使用的术语“烟气”应作广义理解，可以是任意需要从其中回收二氧化硫的任意形式的物质，可以是气态的，液态的，甚至是固态的。例如，可以是冶金领域中产生的含有二氧化硫的废气，也可以是燃煤电厂产生的含有二氧化硫的废气。根据本发明实施例的烟气净化设备能够富集二氧化硫，因而尤其适合于二氧化硫浓度低，不适用于直接进行硫酸制备的烟气，例如有色冶金烟气，火力发电厂和钢铁厂的二氧化硫浓度低的烟气。在本发明的实施例中，烟气中二氧化硫的含量为3%以上，由此可以减小烟气波动并进一步提高制酸效率。

根据本发明的一个实施例，上述制备硫酸的设备还可以进一步包括低浓度烟气供给装置120，该低浓度烟气供给装置120与吸收装置400的进料口401相连，并且向吸收装置400供给低浓度烟气，以便在吸收装置400中对低浓度烟气进行脱硫处理。

根据本发明的具体实施例，上述低浓度烟气的类型并不受特备限制，根据本发明的具体示例，低浓度的烟气具体可以为二氧化硫的含量低于1%的烟气。该类烟气不适合用于直接制备硫酸，因此可以利用上述二次吸收设备（吸收装置和解吸装置）对该类烟气以及用于制备硫酸的制酸尾气进行脱硫处理，以便将其中的少部分二氧化硫回收。

上述用于回收的二氧化硫可以再次用于制备硫酸，为此，根据本发明的具体实施例，上述二氧化硫液化装置600与选自高浓度烟气供给装置100、二氧化硫转化装置200和除尘净化装置700的至少之一通过阀门相连。由此可以将回收的高浓度二氧化硫用于制备硫酸或液体二氧化硫，同时可以利用该部分二氧化硫对用于制备硫酸的烟气中的二氧化硫浓度进行调节，使其始终保持较平稳的状态，同时达到接触法制备硫酸的要求。因而，经过本发明实施例的烟气净化设备处理，实现了将原本不能满足接触法制备硫酸要求的非连续性、波动大或低浓度的二氧化硫烟气变为了稳定、连续可制备硫酸的烟气。

为了使得制备硫酸的烟气始终维持一定的二氧化硫浓度，以便满足接触法制备硫酸的要求。根据本发明的一个实施例，上述制备硫酸的设备还可以进一步包括二氧化硫浓度监控装置（未示出），该二氧化硫浓度监控装置与二氧化硫液化装置600、高浓度烟气供给装置100、二氧化硫转化装置200和除尘净化装置700的至少之一相连。用以监测上述装置中的二氧化硫浓度。同时根据本发明的具体实施例，上述制备硫酸的设备还可以进一步包括阀门控制装置（未示出），该阀门控制装置分别与阀门和二氧化硫浓度监控装置相连，用于基于二氧化硫浓度监控装置的监控结果，对上述阀门进行控制。以便关闭或者打开二氧化硫液化装置600与高浓度烟气供给装置100、二氧化硫转化装置200或者除尘净化装置600之间的阀门，由此实现将高浓度的二氧化硫与制备硫酸的高浓度烟气进行混合，调节高浓度烟气中的二氧化硫的浓度，使其满足稳定、连续地制备硫酸。同时将上述制酸的尾气进行脱硫处理，不仅可以回收其中的二氧化硫还实现了制酸尾气的净化，使其满足了可以排放的烟气要求，避免环境污染。

根据本发明的具体实施例，利用上述吸收设备（吸收装置和解吸装置）不仅可以实现对制酸尾气中二氧化硫的回收和尾气净化处理，同时该设备还是一种缓冲设备，利用其可以将回收的高浓度的二氧化硫进行缓存。根据本发明的具体实施例，同时利用上述吸收设备制备得到的高浓度液体二氧化硫还可以直接作为产品使用或者出售，由此可以进一步提高制酸方法的附加产值。当二氧化硫浓度低于制酸要求时，阀门控制装置将打开二氧化硫液化装置600与高浓度烟气浓度监测装置监测到高浓度烟气供给装置100、二氧化硫转化装置200或者除尘净化装置供给装置100、二氧化硫转化装置200或者除尘净化装置700之间的阀门，将二氧化硫液化装置600中缓存的高浓度热氧化硫输送至上述任一装置中与高浓度的烟气进行混合用于制备硫酸。

为了方便理解，下面参考图3-4对采用本发明上述实施例的制备硫酸的设备制备硫酸的方法进行详细描述。

根据本发明的一个实施例，该方法具体包括：对高浓度烟气中的二氧化硫进行转化处理，以便获得三氧化硫；以及利用硫酸对三氧化硫进行吸收处理，以便获得硫酸和制酸尾气；利用二氧化硫吸收剂对制酸尾气进行吸收，以便得到吸收产物；将吸收产物进行解吸，以便获得高浓度二氧化硫。

利用上述方法可以有效制备得到硫酸，同时上述方法中将制酸后的制酸尾气进一步脱硫，并将回收的高浓度二氧化硫返回至用于制酸，由此不仅大大降低了二氧化硫的排放量，使其制酸尾气符合当前国家节能降耗减排的政策。同时为产生非连续、波动大或者低浓度二氧化硫烟气的企业解决环保难题提供了很好的途径。

另外，申请人发现二氧化硫含量高于3.0%（体积百分比）即能够实现通过接触法制备硫酸。因而，根据本发明的实施例，在将高浓度的二氧化硫转化为三氧化硫之前，将所述高浓度的二氧化硫与烟气（可以是未经处理的烟气）混合，获得混合烟气，而后将混合烟气转化为三氧化硫，由此可以大大降低在二氧化硫吸收-解吸中所消耗的成本，尤其是蒸汽的成本。另外由于，根据本发明的实施例可以通过控制系统控制进入二氧化硫解吸装置300中的已经吸收二氧化硫的吸收剂的量，因而可以通过控制产生的高浓度的二氧化硫的量，进而调节混烟气中二氧化硫的浓度。在一个具体的示例中，混合烟气中二氧化硫的含量达到3.0%（体积百分比）以上。从而大大降低了运行成本和项目投资。制备硫酸后排出的含有二氧化硫的尾气可再次进入二氧化硫吸收－解吸装置进一步回收二氧化硫，循环进行上述处理。待尾气的二氧化硫浓度远低于国家排放标准后可以直接排放。

根据本发明的具体实施例，用于制备硫酸的高浓度烟气中二氧化硫的浓度并不受特别限制，具体可以为二氧化硫含量在3～11%的高浓度烟气。由此可以进一步提高制备硫酸的效率。根据本发明的具体实施例，上述方法包括将制酸尾气进行二次吸收，由此可以进一步提高排放尾气的合格率，同时将制酸尾气中剩余的少量二氧化硫进行回收利用。根据本发明的具体实施例，在将制酸尾气进行二次吸收之前，还可以将制酸尾气与低浓度烟气混合。由此可以将不适于直接用于制备硫酸的低浓度烟气中含有的二氧化硫进行回收，从而将这两部分中的二氧化硫进行浓集，由此可以得到高浓度的二氧化硫。

根据本发明的具体实施例，上述低浓度烟气的类型并不受特别限制，根据本发明的具体示例，该低浓度烟气可以为二氧化硫含量低于1%的烟气，该烟气由于二氧化硫浓度较低不适于直接制备硫酸，利用上述方法将上述低浓度的烟气进行预处理后不仅可以达到排放指标，同时回收其中的二氧化硫用于制备硫酸，避免资源浪费。

根据本发明的一个实施例，在将高浓度烟气进行转化处理之前，还可以对高浓度烟气进行除尘净化处理，并将经过除尘净化处理的烟气进行转化处理。由此可以提高高浓度烟气的纯度，便于后续制酸操作。

根据本发明的具体实施例，还可以利用上述经过吸收回收的高浓度二氧化硫制备硫酸，具体可以在经过除尘净化处理的烟气进行所述转化处理之前，将除尘净化处理的烟气与上述回收的高浓度二氧化硫进行混合。由此可以利用该部分的高浓度二氧化硫对高浓度烟气中的二氧化硫浓度进行调节，由此实现了将原本不能满足接触法制备硫酸要求的非连续性、波动大或低浓度的二氧化硫烟气变为了稳定、连续可制备硫酸的烟气。

根据本发明的一个实施例，还可以对经过除尘净化处理的烟气以及高浓度二氧化硫中的二氧化硫浓度进行监控，以便控制将除尘净化处理的烟气与高浓度二氧化硫混合的启动和关闭。具体可以为当监测到经过除尘净化处理的烟气中的二氧化硫烟气浓度过低时，将高浓度二氧化硫与高浓度烟气混合，当监测到经过除尘净化处理的烟气中的二氧化硫烟气浓度可以达到制酸要求时，暂时将高浓度二氧化硫缓存，停止与高浓度烟气混合。

根据本发明的一个实施例，上述用于吸收低浓度烟气和制酸尾气中二氧化硫使用的二氧化硫吸收剂为二胺类吸收剂。在本发明的具体示例中，所述二胺为选自乙二胺和己二胺，其具有吸收量大、稳定性、高特异性和易解吸性。本领域技术人员能够理解，该吸收剂可以是单一的化合物，也可以是两种或者更多种化合物的组合。在本发明的一些实施例中使用不同于二胺的吸收剂例如甲基二乙醇胺和2-甲基-2-氨基-1-丙醇。利用二氧化硫与化合物的化学反应，能够特异性地吸收二氧化硫，并且便于在后续解吸装置300中解吸回收二氧化硫，从而提高实现富集和回收二氧化硫，并提高所得到二氧化硫的纯度和浓度。

接触法制酸转化工艺主要分为双转双吸和单转单吸转化制酸工艺。双转双吸系统一般要求二氧化硫的含量在6%以上，单转单吸的二氧化硫含量一般在3%以上就能够正常生产，并且要求气量及二氧化硫浓度都比较稳定的工况。

但对于间歇性冶炼烟气的烟气量及烟气中二氧化硫浓度周期性波动特别大的情况，如果采用传统的制酸工艺则在这种波动工况下系统无法正常生产。针对该问题，本发明提出的制备硫酸的设备给出了一个新的制酸工艺技术路线，即单转单吸制酸技术加可解析脱硫剂来处理间歇性含二氧化硫烟气，生产硫酸。

单转单吸制酸系统比双转双吸制酸系统具有更强的适应性，可以在更低的二氧化硫浓度工况下正常生产硫酸。可解析脱硫剂可以在脱除烟气中二氧化硫的同时，副产高纯度二氧化硫。该技术正是利用可解析脱硫剂的这一特点，制酸后的烟气被可解析吸收剂洗涤，脱硫副产的高纯度二氧化硫补入制酸系统，使进入制酸系统的烟气中二氧化硫浓度稳定，保证了制酸系统正常生产。同时制酸后的烟气经过脱硫处理后也能够达标排放。所以单转单吸制酸技术+可解析脱硫剂工艺更加适用于二氧化硫浓度及烟气量波动性大的烟气条件。

可解析脱硫剂是以有机阳离子、无机阴离子为主添加少量活化剂、抗氧化剂和缓蚀剂组成的水溶液，该吸收剂对二氧化硫气体具有良好的吸收和解吸能力。且吸收剂可以循环再生使用，解吸下来的高纯度二氧化硫可以返回制酸系统制酸，没有副产品产生，不会造成二次污染。并且实现了硫资源的循环利用。

根据本发明的一个实施例，可解析脱硫剂（二氧化硫吸收剂）吸收烟气中的二氧化硫后，脱硫剂进入再生塔被蒸汽加热升温使得二氧化硫气体从脱硫剂中解析出来，二氧化硫气体经冷却分离后得到高纯度的二氧化硫气体，该气体经液化后储存于二氧化硫液体储罐内，在进入制酸系统的烟气二氧化硫浓度较低时二氧化硫液体通过后面的蒸发器蒸发后补入。具体为在制酸系统干燥塔入口烟气管道上设置二氧化硫浓度测定仪，该信号与蒸发器循环水来水管道上电动阀门连锁，当进入制酸系统二氧化硫含量低于6.3%时，电动阀门打开循环上水开启蒸发器温度升高，二氧化硫液体蒸发为二氧化硫气体，蒸发器出口烟气管道上阀门自动打开二氧化硫气体补入制酸系统。当二氧化硫含量高于6.3%时，蒸发器循环水来水管道上电动阀门关闭，无二氧化硫液体蒸发为二氧化硫气体，蒸发器出口烟气管道上阀门关闭。从而保证了制酸系统的正常生产。

根据本发明的一个实施例，本发明的制备硫酸的设备通过将含二氧化硫的烟气的分两部分进行处理：制酸和脱硫。高浓度的二氧化硫烟气用于制酸，低浓度烟气不能制酸需要采用脱硫除去二氧化硫。通常待处理烟气既有高浓度烟气也有低浓度烟气，通常高浓度烟气中二氧化硫波动较大，无法满足制酸。因此本发明提出了一个新思路：将低浓度烟气（包括制酸尾气）中的二氧化硫通过吸收-解析富集起来，产生的高纯度的二氧化硫气体去弥补高浓度烟气中二氧化硫波动的问题，从而保证进入制酸系统的烟气中二氧化硫浓度恒定，解决了由于高浓度烟气中二氧化硫波动较大无法满足制酸的一大难题。

实施例

参考图4，下面描述采用本发明制备硫酸的设备进行制备硫酸。

1、用于制备硫酸的高浓度二氧化硫烟气的组成如表1所示：

表1

由表1可以看出SO₂浓度的波动范围较大，具体为，氧化时段的SO₂含量最高可达到7.65%，而放渣时段的SO₂含量最低即仅有0.03%。氧化时段含量为7.65%，还原时段一SO₂含量3.5%制酸系统可以正常生产；还原时段二SO₂含量为1.07%，放渣时段SO₂含量0.03%。因此，制酸转化系统不能自热平衡，需要靠补热等手段才能使转化系统正常生产。

2、用于制备高浓度二氧化硫的低浓度烟气主要包括：上述高浓度烟气中的氧化段的烟气、制酸尾气以及烟化炉中排出的烟气，具体各成分的含量见下表。

表2氧化时段（Nm³/h），15h/d

	SO₂	SO₃	O₂	CO	CO₂	N₂	H₂O	合计
									氧化段	402.00	0.00	460.00	0.00	408.00	3730.00	0.00	5000.00
制酸尾气	95.00	1.00	1582.00	0.00	2420.00	22399.00	0.00	26497.00
									烟化炉	24.00	0.00	2595.00	328.00	2942.00	23410.00	1931.00	31230.00
合计	521.00	1.00	4637.00	328.00	5770.00	49539.00	1931.00	62727.00
									%	0.83		7.39	0.52	9.20	78.98	3.08	100.00

表3还原时段（Nm³/h），6h/d

	SO₂	SO₃	O₂	CO	CO₂	N₂	H₂O	合计
									氧化时段	314		415		615	3656		5000
制酸尾气	83	1	1752	0	4070	24191	0	30097
									烟化炉	24.00	0.00	2595.00	328.00	2942.00	23410.00	1931.00	31230.00
合计	421	1	4762	328	7627	51257	1931	66327
									%	0.63		7.18	0.49	11.50	77.28	2.91	100.00

表4放渣时段（Nm³/h），3h/d

	SO₂	SO₃	O₂	CO	CO₂	N₂	H₂O	合计
									制酸尾气	8	0.5	249	0	245	2497	0	2999.5
烟化炉	24.00	0.00	2595.00	328.00	2942.00	23410.00	1931.00	31230.00
									合计	32	0.5	2844	328	3187	25907	1931	34229.5
%	0.1		8.31	0.96	9.316	75.69	5.64	100

各时段进入转化系统烟气的二氧化硫含量维持在5%以上，保证硫酸系统的正常生产，将以上烟气进入脱硫系统，通过吸收装置-解吸装置制备得到高纯度二氧化硫，这部分高纯度二氧化硫用于弥补上述制备硫酸的高浓度烟气中SO₂浓度的波动，同时该高纯度二氧化硫还可以直接作为产品使用，由此可以进一步提高了制酸方法和设备的附加产值。

本实施例中，上述低浓度的烟气中采用了部分的氧化时段的高浓度二氧化硫烟气，该部分的烟气含量可达到7.65%，由此可以有效制备得到高纯的二氧化硫用于弥补高浓度烟气还原时段以及放渣时段的浓度波动。

通过补气烟气中二氧化硫含量范围控制在5%～11%，波动范围显著减小，气量在3300-35000Nm³/h。由此采用本发明的制备硫酸的设备可以有效保持制酸系统内的反应的持续稳定地进行，进而可以显著提高制备硫酸的效率。本实施例中可产硫酸约7.2万t/a；低浓度烟气通过吸收装置-解吸装置制备得到的高纯度二氧化硫，该高纯度二氧化硫液化后可得约0.96万t/a液体二氧化硫产品。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，这些均落在本发明的权利保护范围。

Claims

1.一种用于制备硫酸的设备，其特征在于，包括：

高浓度烟气供给装置；

二氧化硫转化装置，所述二氧化硫转化装置与高浓度烟气供给装置相连，用于将高浓度烟气中的二氧化硫转化为三氧化硫；

三氧化硫吸收装置，所述三氧化硫吸收装置与所述二氧化硫转化装置相连，用于通过硫酸吸收三氧化硫获得硫酸以及含有二氧化硫的制酸尾气；

吸收装置，所述吸收装置中设置有吸收剂用于吸收对所述制酸尾气中的二氧化硫；

解吸装置，所述解吸装置与所述吸收装置相连，用于对所吸收的二氧化硫进行再生，以便获得高浓度二氧化硫气体；以及

二氧化硫液化装置，所述二氧化硫液化装置与所述解吸装置相连，用于对所述高浓度二氧化硫气体进行液化，以便获得液体二氧化硫。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述高浓度烟气中二氧化硫的含量为3%-11%。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括低浓度烟气供给装置，所述低浓度烟气供给装置与所述吸收装置相连，并且向所述吸收装置供给低浓度烟气，以便在所述吸收装置中对所述低浓度烟气进行脱硫处理。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述低浓度烟气中二氧化硫的含量低于1%。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括：

除尘净化装置，所述除尘净化装置与所述二氧化硫转化装置相连，用于对所述高浓度烟气在输入二氧化硫转化装置之前进行净化除尘处理。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述二氧化硫液化装置与选自所述高浓度烟气供给装置、二氧化硫转化装置和所述除尘净化装置的至少之一通过阀门相连。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，进一步包括二氧化硫浓度监控装置，所述二氧化硫浓度监控装置与所述二氧化硫液化装置、所述高浓度烟气供给装置、二氧化硫转化装置和所述除尘净化装置的至少之一相连。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，进一步包括阀门控制装置，所述阀门控制装置分别与所述阀门和所述二氧化硫浓度监控装置相连，用于基于所述二氧化硫浓度监控装置的监控结果，对所述阀门进行控制。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述吸收剂为二胺类吸收剂。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述吸收剂为己二胺。