CN104401947A - 一种硫磺与废气联合制酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硫磺与废气联合制酸的方法，包括：硫化氢燃烧、第一次洗涤、第二次洗涤、第三次洗涤、去酸雾、干燥、硫磺燃烧、转化等步骤，主要解决现有技术中制酸方法单独使用时，设备的利用率不高，且因废气量不足，导致系统负荷不足，需开启电炉加热，补偿热量，导致系统运行波动，电耗成本增加的问题，通过将两套制酸方法联合的方式，提高了两套装置的利用率和工作效率，同时降低生产成本，提高设备的使用寿命，具有成本低，效率高的优点。

Description

一种硫磺与废气联合制酸的方法

技术领域

本发明涉及一种硫磺制酸和硫化氢废气制酸的方法，尤其涉及一种硫磺与废气联合制酸的方法。

背景技术

现有技术中制备硫酸的工艺主要有硫磺制酸、硫化氢制酸、硫铁矿制酸、冶炼烟气生产硫酸、石膏与磷石膏生产硫酸等。硫磺制酸和废气制酸两套装置单独使用时，硫磺制酸的效率高，技术成熟，之前设计的产量已不能满足现有生产的需求，而废气制酸需要利用其它生产过程产生的硫化氢气体，具有以下问题：1、废气制酸易受到前端酸站脱气影响而停车，导致系统开停车频繁，运行不稳定，加速了设备的老化和增加了系统运行成本；2、现阶段废气量严重不足，整套系统负荷为仅为设计负荷20%，由于废气制酸系统负荷较低，导致废气制酸转化岗位二氧化硫气浓不足，反应热不足以补偿系统热量，需开启电炉加热，导致系统运行波动，电耗成本增加。

国家知识产权局于2012年1月18日公开了一件公开号为CN102320579A，名称为一种硫化氢制备硫酸的工艺方法，该方法包括如下步骤：(1)将含H2S原料气与富氧空气中的氧气进行氧化还原反应制备SO2，控制该步骤后的氧气残余量摩尔百分比≥2%，其中，当H2S摩尔百分比为≥8%时，反应为燃烧反应，反应温度≥900℃；当H2S摩尔百分比为<8%时，反应为催化反应，反应起燃温度≥200℃；(2)将所得产物冷却至390℃~430℃，然后与氧气进行催化氧化反应，该反应分级进行至其中SO2转化率≥98.7%或者SO2出口浓度≤550mg/Nm3；(3)将所得产物冷却至温度为≥H2SO4露点温度以上10℃，然后再冷却至60℃~120℃，并收集H2SO4产品，冷却后的气体经过聚结分离，即可直接排空。该方法H2S脱除效率高，工艺流程简单，且能实现装置经济效益和能量合理利用。该发明虽然工艺简单，但过程控制复杂，且不适用于利用本公司其他生产过程产生的硫化氢制备硫酸的方法，不能解决废气量过少，造成整个系统波动，电耗成本大的问题。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中，利用其他生产过程产生的硫化氢气体生产硫酸时，设备利用率不高，且由于废气量不稳定，电耗成本大的问题，以及现有的硫磺制酸装置的生产超负荷的问题，提出一种将硫磺制酸系统与废气制酸系统联合使用以制备硫酸的方法，该方法能够有助于提高两台不同的制酸方法的设备利用率，以及产品质量的稳定性的优点。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种硫磺与废气联合制酸的方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：

A、硫化氢燃烧

将硫化氢废气经点火装置点燃后，生成二氧化硫和水蒸汽，并将二氧化硫和水蒸气冷却至250～265℃；

B、第一次洗涤

将步骤A中冷却后的气体通入洗涤桶中进行第一次洗涤，洗涤后洗涤桶出口烟气温度≤68℃；

C、第二次洗涤

将步骤B中的烟气通入文氏洗涤桶进行第二次洗涤，洗涤后文氏洗涤桶出口烟气温度≤50℃；

D、第三次洗涤

将经步骤C循环洗涤后的烟气通入填料塔，烟气与填料塔循环泵喷淋水逆流接触，从而对烟气进行第三次降温洗涤，直到洗涤后烟气温度≤38℃；

E、去酸雾、干燥

将步骤D中得到的烟气经除酸雾、干燥后，送往废气制酸转化装置； 

F、硫磺燃烧

将硫磺加入同时通有干燥空气的焚硫炉中，发生燃烧反应，生成二氧化硫、氧气和微量三氧化硫的混合气体，将混合气体经冷却装置冷却至350～365 ℃后，将80～90%的混合气体直接通入硫磺制酸转化装置，将剩下的混合气体一部分直接通入废气制酸转化装置，另一部分与步骤A得到的气体一并通入洗涤桶；

G、转化

硫磺制酸转化装置以及废气制酸转化装置中发生转化反应，二氧化硫气体在催化剂作用下与氧气发生氧化反应，生成三氧化硫后，在吸收塔中由 98～98.3%的硫酸吸收后生成 98.5%的硫酸。

上述步骤A中，所述的二氧化硫的浓度为5～7%。

上述步骤B中，所述的第一次洗涤具体是指：在文氏循环泵的作用下，将洗涤用水加压后送至文氏喷淋管，将烟气在洗涤桶内喷淋水洗0.5～1min，进行初步降温，喷淋后的气体再通过洗涤桶液封洗涤，所述的液封洗涤是指将喷淋洗涤初步降温后的烟气，从洗涤桶中间进入洗涤桶，洗涤桶的最低液位必须高于烟气进入管道的上端。

上述步骤C中，所述的第二次洗涤是在文氏循环泵的作用下，将洗涤用水加压后送至文氏喷淋管，将烟气在洗涤桶内喷淋水洗0.5～1min，喷淋压力≥40Kpa。

上述步骤E中，所述的去酸雾是指利用电除雾器的直流电产生的吸附力将酸雾吸附在冷凝管上，形成液态冷凝酸，达到去除酸雾的目的，所述的 电除雾器直流电压设为30～60KV，电流密度为0.4mA/m。

上述步骤E中，所述的经除酸雾、干燥后的烟气中酸雾含量小于0.03g/nm。

上述步骤F中，所述的硫磺为液体硫磺。

上述步骤F中，所述的二氧化硫、氧气和微量三氧化硫的混合气体中，二氧化硫的浓度为8.5～11.5%。

上述步骤F中，所述的剩下的混合气体中， 75～85%的气体直接通入废气制酸转化装置。

本发明的有益效果：

1、与现有技术中硫磺制酸和废气制酸系统单独生产以及联合使用相比，本发明将两台系统通过烟气管道串联起来使用从而制备硫酸，将硫磺制酸装置制得的二氧化硫一部分直接通入硫磺制酸转化装置，另一部分通入废气制酸装置中，从而解决了废气制酸过程中，废气量不足，导致系统生产效率低下，耗能加大的问题，同时解决了硫磺制酸系统超负荷运行时，造成大量硫资源浪费，以及设备老化的问题，本发明将两台设备的利用率均提高了，从而降低了生产成本；如果另一部分全部与废气制酸制得的二氧化硫一并直接通入洗涤桶等系列装置，由于硫磺制酸出来的烟气温度高达360℃，又会导致洗涤桶的被烧坏，故本发明通过将另一部分二氧化硫烟气再次分为两路，一路与废气制酸过程产生的烟气一起通入洗涤桶、文氏洗涤桶以及去酸雾装置和干燥塔后再进入废气制酸转化装置，另一路直接通入废气制酸转化过程，从而解决了洗涤桶弯头被烧坏的问题。

2、本发明对工艺过程和参数的设置，提高了产品质量，并且将其他生产过程所产生的废气回收利用，降低成本的同时避免了废气排入空气中对环境产生污染。本发明通过洗涤桶、文氏洗涤桶的循环洗涤，将废气中的粉尘等杂质除去，第一次洗涤后期采用液封洗涤，将喷淋洗涤初步降温后的烟气，从洗涤桶中间进入洗涤桶，洗涤桶的最低液位必须高于烟气进入管道的上端，确保所有烟气被洗涤桶液封，利用锅炉烟气本身自带的压力和洗涤桶出口负压，让烟气以鼓泡的形式进入洗涤桶，洗涤桶内加有筛板，确保烟气均匀洗涤，达到降温的目的；由于洗涤后的烟气中含有部分酸雾，酸雾的主要成分为二氧化硫、三氧化硫和水蒸气，酸雾不溶于水也不溶于酸，利用电除雾器的直流电产生的吸附力将酸雾吸附在冷凝管上，形成液态冷凝酸，达到去除酸雾的目的，以提高产品的纯度和保证产品质量。

3、本发明中优选的硫磺为液态硫磺，固态硫磺经蒸汽加热至130℃左右后，经泵送入焚烧炉，雾化效果好，硫的燃烧充分，从而提高了硫磺的利用率，降低了生产成本，提高了经济效益。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

一种硫磺与废气联合制酸的方法，包括以下工艺步骤：

B、硫化氢燃烧

将硫化氢废气经点火装置点燃后，生成二氧化硫和水蒸汽，并将二氧化硫和水蒸气冷却至260℃；

B、第一次洗涤

将步骤A中冷却后的气体通入洗涤桶中进行第一次洗涤，洗涤后洗涤桶出口烟气温度≤68℃；

C、第二次洗涤

将步骤B中的烟气通入文氏洗涤桶进行第二次洗涤，洗涤后文氏洗涤桶出口烟气温度≤50℃；

D、第三次洗涤

将经步骤C循环洗涤后的烟气通入填料塔，烟气与填料塔循环泵喷淋水逆流接触，从而对烟气进行第三次降温洗涤，直到洗涤后烟气温度≤38℃；

E、去酸雾、干燥

将步骤D中得到的烟气经除酸雾、干燥后，送往废气制酸转化装置； 

F、硫磺燃烧

将硫磺加入同时通有干燥空气的焚硫炉中，发生燃烧反应，生成二氧化硫、氧气和微量三氧化硫的混合气体，将混合气体经冷却装置冷却至360 ℃后，将85%的混合气体直接通入硫磺制酸转化装置，将剩下的混合气体一部分直接通入废气制酸转化装置，另一部分与步骤A得到的气体一并通入洗涤桶；

G、转化

硫磺制酸转化装置以及废气制酸转化装置中发生转化反应，二氧化硫气体在催化剂作用下与氧气发生氧化反应，生成三氧化硫后，在吸收塔中由 98.3%的硫酸吸收后生成 98.5%的硫酸。

实施例2

一种硫磺与废气联合制酸的方法，包括以下工艺步骤：

A、硫化氢燃烧

将硫化氢废气经点火装置点燃后，生成二氧化硫和水蒸汽，将二氧化硫和水蒸气冷却至250℃，冷却方式可经汽包冷却，汽包下端的水管中装有冷水，蒸汽将热量传递给冷水后，达到降低自身温度降低的目的；

B、第一次洗涤

将步骤A中冷却后的气体通入洗涤桶中进行第一次洗涤，具体操作为，在文氏循环泵的作用下，将洗涤用水加压后送至文氏喷淋管，将烟气在洗涤桶内喷淋水洗0.5min，进行初步降温，喷淋后的气体再通过洗涤桶液封洗涤，液封洗涤是指将喷淋洗涤初步降温后的烟气，从洗涤桶中间进入洗涤桶，洗涤桶的最低液位必须高于烟气进入管道的上端确保所有烟气被洗涤桶液封，利用锅炉烟气本身自带的压力和洗涤桶出口负压，让烟气以鼓泡的形式进入洗涤桶，洗涤桶内加有筛板，确保烟气均匀洗涤，达到降温的目的，洗涤后洗涤桶出口烟气温度≤68℃；

C、第二次洗涤

将步骤B中的烟气通入文氏洗涤桶进行第二次洗涤，洗涤后文氏洗涤桶出口烟气温度≤50℃；

D、第三次洗涤

将经步骤C循环洗涤后的烟气通入填料塔，烟气与填料塔循环泵喷淋水逆流接触，从而对烟气进行第三次降温洗涤，直到洗涤后烟气温度≤38℃；

E、去酸雾、干燥

将步骤D中得到的烟气经除酸雾、干燥后，送往废气制酸转化装置； 

F、硫磺燃烧

将硫磺加入同时通有干燥空气的焚硫炉中，发生燃烧反应，生成二氧化硫、氧气和微量三氧化硫的混合气体，将混合气体经冷却装置冷却至350 ℃后，将80%的混合气体直接通入硫磺制酸转化装置，将剩下的混合气体一部分直接通入废气制酸转化装置，另一部分与步骤A得到的气体一并通入洗涤桶；

G、转化

硫磺制酸转化装置以及废气制酸转化装置中发生转化反应，二氧化硫气体在催化剂作用下与氧气发生氧化反应，生成三氧化硫后，在吸收塔中由 98%的硫酸吸收后生成 98.5%的硫酸。

上述步骤A中，二氧化硫的浓度为5%。

上述步骤C中，第二次洗涤是在文氏循环泵的作用下，将洗涤用水加压后送至文氏喷淋管，将烟气在洗涤桶内喷淋水洗0.5min，喷淋压力≥40Kpa。

上述步骤E中，所述的去酸雾是指利用电除雾器的直流电产生的吸附力将酸雾吸附在冷凝管上，形成液态冷凝酸，达到去除酸雾的目的，所述的 电除雾器直流电压设为30KV，电流密度为0.4mA/m。

上述步骤E中，经除酸雾、干燥后的烟气中酸雾含量小于0.03g/nm。

上述步骤F中，硫磺为液体硫磺。

上述步骤F中，二氧化硫、氧气和微量三氧化硫的混合气体中，二氧化硫的浓度为8.5%。

上述步骤F中，剩下的混合气体中， 75%的气体直接通入废气制酸转化装置。

实施例3

A、硫化氢燃烧

将硫化氢废气经点火装置点燃后，生成二氧化硫和水蒸汽，将二氧化硫和水蒸气冷却至265℃，冷却方式可经汽包冷却，汽包下端的水管中装有冷水，蒸汽将热量传递给冷水后，达到降低自身温度降低的目的；

B、第一次洗涤

将步骤A中冷却后的气体通入洗涤桶中进行第一次洗涤，具体操作为，在文氏循环泵的作用下，将洗涤用水加压后送至文氏喷淋管，将烟气在洗涤桶内喷淋水洗1min，进行初步降温，喷淋后的气体再通过洗涤桶液封洗涤，液封洗涤是指将喷淋洗涤初步降温后的烟气，从洗涤桶中间进入洗涤桶，洗涤桶的最低液位必须高于烟气进入管道的上端确保所有烟气被洗涤桶液封，利用锅炉烟气本身自带的压力和洗涤桶出口负压，让烟气以鼓泡的形式进入洗涤桶，洗涤桶内加有筛板，确保烟气均匀洗涤，达到降温的目的，洗涤后洗涤桶出口烟气温度≤68℃；

C、第二次洗涤

将步骤B中的烟气通入文氏洗涤桶进行第二次洗涤，洗涤后文氏洗涤桶出口烟气温度≤50℃；

D、第三次洗涤

将经步骤C循环洗涤后的烟气通入填料塔，烟气与填料塔循环泵喷淋水逆流接触，从而对烟气进行第三次降温洗涤，直到洗涤后烟气温度≤38℃；

E、去酸雾、干燥

将步骤D中得到的烟气经除酸雾、干燥后，送往废气制酸转化装置； 

F、硫磺燃烧

将硫磺加入同时通有干燥空气的焚硫炉中，发生燃烧反应，生成二氧化硫、氧气和微量三氧化硫的混合气体，将混合气体经冷却装置冷却至365 ℃后，将90%的混合气体直接通入硫磺制酸转化装置，将剩下的混合气体一部分直接通入废气制酸转化装置，另一部分与步骤A得到的气体一并通入洗涤桶；

G、转化

硫磺制酸转化装置以及废气制酸转化装置中发生转化反应，二氧化硫气体在催化剂作用下与氧气发生氧化反应，生成三氧化硫后，在吸收塔中由 98.2%的硫酸吸收后生成 98.5%的硫酸。

作为优选，上述步骤A中，二氧化硫的浓度为7%。

上述步骤C中，第二次洗涤是在文氏循环泵的作用下，将洗涤用水加压后送至文氏喷淋管，将烟气在洗涤桶内喷淋水洗1min，喷淋压力≥40Kpa。

上述步骤E中，所述的去酸雾是指利用电除雾器的直流电产生的吸附力将酸雾吸附在冷凝管上，形成液态冷凝酸，达到去除酸雾的目的，所述的 电除雾器直流电压设为60KV，电流密度为0.4mA/m。

上述步骤E中，经除酸雾、干燥后的烟气中酸雾含量小于0.03g/nm。

上述步骤F中，硫磺为液体硫磺。

上述步骤F中，二氧化硫、氧气和微量三氧化硫的混合气体中，二氧化硫的浓度为11.5%。

上述步骤F中，剩下的混合气体中， 85%的气体直接通入废气制酸转化装置。

效果说明：

将单独硫磺制酸、单独废气制酸以及与本发明中实施例1、实施例2、实施例3的方案进行生产，转化率及产量提成率对比如下：

上述表格中转化率的计算公式为：，其中：A为转化前气体中SO₂含量，B为转化后气体中SO₂含量，产品提升率计算公式：产品提升率（%），其中，a1、b1为联合制酸后两系统的总产量， a、b为联合制酸前两系统的总产量。

从上述表格可以看出，单独硫磺制酸的转化率较低，单独废气制酸的转化率高，但是，生产过程中废气的量不足，会造成成本严重增加，通过将两种制酸方法联合后，转化率得到了很大的提高，并且避免了废气制酸过程中负荷不足，需要补充热量后才能维持系统平衡的问题，具有成本低，转化率高的优点。

Claims (9)

1.一种硫磺与废气联合制酸的方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：

A、硫化氢燃烧

将硫化氢废气经点火装置点燃后，生成二氧化硫和水蒸汽，并将二氧化硫和水蒸气冷却至250～265℃；

B、第一次洗涤

将步骤A中冷却后的气体通入洗涤桶中进行第一次洗涤，洗涤后洗涤桶出口烟气温度≤68℃；

C、第二次洗涤

将步骤B中的烟气通入文氏洗涤桶进行第二次洗涤，洗涤后文氏洗涤桶出口烟气温度≤50℃；

D、第三次洗涤

将经步骤C循环洗涤后的烟气通入填料塔，烟气与填料塔循环泵喷淋水逆流接触，从而对烟气进行第三次降温洗涤，直到洗涤后烟气温度≤38℃；

 E、去酸雾、干燥

将步骤D中得到的烟气经除酸雾、干燥后，送往废气制酸转化装置； 

F、硫磺燃烧

将硫磺加入同时通有干燥空气的焚硫炉中，发生燃烧反应，生成二氧化硫、氧气和微量三氧化硫的混合气体，将混合气体经冷却装置冷却至350～365 ℃后，将80～90%的混合气体直接通入硫磺制酸转化装置，将剩下的混合气体一部分直接通入废气制酸转化装置，另一部分与步骤A得到的气体一并通入洗涤桶；

G、转化

硫磺制酸转化装置以及废气制酸转化装置中发生转化反应，二氧化硫气体在催化剂作用下与氧气发生氧化反应，生成三氧化硫后，在吸收塔中由 98～98.3%的硫酸吸收后生成 98.5%的硫酸。

2.如权利要求1所述的硫磺与废气联合制酸的方法，其特征在于：步骤A中，所述的二氧化硫的浓度为5～7%。

3.如权利要求1或2所述的硫磺与废气联合制酸的方法，其特征在于：步骤B中，所述的第一次洗涤具体是指：在文氏循环泵的作用下，将洗涤用水加压后送至文氏喷淋管，将烟气在洗涤桶内喷淋水洗0.5～1min，进行初步降温，喷淋后的气体再通过洗涤桶液封洗涤，所述的液封洗涤是指将喷淋洗涤初步降温后的烟气，从洗涤桶中间进入洗涤桶，洗涤桶的最低液位必须高于烟气进入管道的上端。

4.如权利要求3所述的硫磺与废气联合制酸的方法，其特征在于：步骤C中，所述的第二次洗涤是在文氏循环泵的作用下，将洗涤用水加压后送至文氏喷淋管，将烟气在洗涤桶内喷淋水洗0.5～1min，喷淋压力≥40Kpa。

5.如权利要求1或4所述的硫磺与废气联合制酸的方法，其特征在于：步骤E中，所述的去酸雾是指利用电除雾器的直流电产生的吸附力将酸雾吸附在冷凝管上，形成液态冷凝酸，达到去除酸雾的目的，所述的电除雾器直流电压设为30～60KV，电流密度为0.4mA/m。

6.如权利要求5所述的硫磺与废气联合制酸的方法，其特征在于：所述的经除酸雾、干燥后的烟气中酸雾含量小于0.03g/nm。

7.如权利要求1所述的硫磺与废气联合制酸的方法，其特征在于：所述的硫磺为液体硫磺。

8.如权利要求6所述的硫磺与废气联合制酸的方法，其特征在于：步骤F中，所述的二氧化硫、氧气和微量三氧化硫的混合气体中，二氧化硫的浓度为8.5～11.5%。

9.如权利要求8所述的硫磺与废气联合制酸的方法，其特征在于：步骤F中，所述的剩下的混合气体中75～85%的气体直接通入废气制酸转化装置。