CN105329860A - 一种低浓度含硫尾气制备硫酸的工艺 - Google Patents

一种低浓度含硫尾气制备硫酸的工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN105329860A
CN105329860A CN201510898270.3A CN201510898270A CN105329860A CN 105329860 A CN105329860 A CN 105329860A CN 201510898270 A CN201510898270 A CN 201510898270A CN 105329860 A CN105329860 A CN 105329860A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tail gas
sulfuric acid
sulfur
technique
condenser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510898270.3A
Other languages
English (en)
Inventor
赵小平
李寒露
崔娜
钟婷
杨柏川
包平平
倪海磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DONGHUA ENVIRONMENT ENGINEERING Co Ltd SHANGHAI
Original Assignee
DONGHUA ENVIRONMENT ENGINEERING Co Ltd SHANGHAI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DONGHUA ENVIRONMENT ENGINEERING Co Ltd SHANGHAI filed Critical DONGHUA ENVIRONMENT ENGINEERING Co Ltd SHANGHAI
Priority to CN201510898270.3A priority Critical patent/CN105329860A/zh
Publication of CN105329860A publication Critical patent/CN105329860A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584—Recycling of catalysts

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

本发明涉及一种低浓度含硫尾气制备硫酸的工艺，其包括：(1)含硫尾气和空气混合后进入蓄热式催化氧化反应器，经蓄热陶瓷加热后，在反应器内的催化剂床层中进行氧化反应，以将尾气中的含硫化合物转化为SO3、CO2和水；其中，SO3与H2O反应生成硫酸；(2)将步骤(1)中的尾气再经过蓄热陶瓷换热后，进入冷凝器冷凝分离得到净化尾气和质量分数为50～90％的硫酸；其中，所述含硫尾气包括H2S、CS2、COS、S和SO2。本发明所提供的工艺能广泛应用于煤化工、石油化工等企业产生的含硫尾气处理中，将尾气中的低浓度含硫化合物转化为质量分数为50～90％的硫酸，并使H2S的转化率为99.2％；净化尾气中其它组分含量为：SO2≤50mg/Nm3，酸雾≤30mg/Nm3。

Description

一种低浓度含硫尾气制备硫酸的工艺
技术领域
本发明涉及一种工业低浓度含硫尾气制备硫酸工艺，具体而言，本发明涉及含硫尾气经催化氧化后得到的含SO3的工艺气在H2O的存在下生成硫酸的工艺。
背景技术
在天然气、石油精炼以及炼焦和煤气化过程中，会产生大量含硫化氢的废气。为了防止对环境的污染，通常采用克劳斯法将硫化氢制成硫磺进行回收，另外配套庞大的尾气处理设备。但是该工艺的建设投资和生产费用都很高，并且回收的硫磺90％以上用作生产硫酸的原料。
20世纪30年代德国鲁奇公司开发了直接由含H2S气体制取硫酸的工艺，从此由含硫废气直接制酸的工艺也受到广泛应用。以含硫气体为原料采用湿接触法直接制得硫酸，可大大简化流程，有利于系统热量的回收，节省投资。含硫尾气制酸工艺中的原料多为含一定量的H2S、CS2、COS、S、SO2等硫化物的工业废气，经催化氧化反应后转变成含SO3的气体，SO3在H2O的存在条件下水合冷凝制酸，而传统的硫酸工业采用硫磺、硫铁矿、冶炼烟气等原料焚烧产生含SO2的气体，经净化干燥后，催化氧化成SO3，在制酸塔中采用浓硫酸吸收来制得浓硫酸。
目前最具有代表性的H2S直接制硫酸技术为丹麦托普索公司的湿法硫酸工艺(WSA)，其主要特点是采用了其特有的硫酸冷凝器，是一种管壳式降膜冷凝器，用多根玻璃管组成，含SO3和H2O的工艺气走管程，冷空气走壳层，管中的SO3不断水合冷凝生成硫酸，从管子下部流出。硫酸冷凝器前设有酸雾控制单元，管子上方悬有PTFE细线，均有助于硫酸的冷凝。但该工艺具有设备投资大，运行成本高等缺点。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种低浓度含硫尾气制备硫酸的工艺，使尾气中的含硫化合物转化成SO3后进一步转化成硫酸冷凝下来，净化后的尾气达到排放标准；本发明的工艺可同时实现设备投资低、较低能耗、稳定生产质量分数为50～90％的硫酸。
本发明提供了一种低浓度含硫尾气制备硫酸的工艺，所述工艺包括以下步骤：
(1)含硫尾气和空气混合后进入蓄热式催化氧化反应器，经蓄热陶瓷加热后，在反应器内的催化剂床层中进行氧化反应，以将尾气中的含硫化合物转化为SO3、CO2和水；其中，SO3与H2O反应生成硫酸；
采用蓄热式催化氧化反应器，反应后的热气体通过蓄热陶瓷回收热量后排出，冷原料气经蓄热陶瓷预热至催化剂起燃温度后进行催化反应，不再需要燃料来加热原料气，减少了燃料消耗；与传统换热设备相比，投资成本更低。
(2)将步骤(1)中的尾气再经过蓄热陶瓷换热后，进入冷凝器冷凝分离得到净化尾气和质量分数为50～90％的硫酸。
本发明步骤(1)中所述含硫尾气包括H2S、CS2、COS、S和SO2，也可以包含其它含硫化合物，在此不做特别限定。
优选地，步骤(1)中所述蓄热式催化氧化反应器的进口温度为30～80℃，例如可以是30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、80℃，出口温度为50～180℃，例如可以是50℃、55℃、60℃、65℃、80℃、90℃、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃。
优选地，步骤(1)中所述催化剂床层的反应温度为250～550℃，例如可以是250℃、280℃、290℃、300℃、320℃、350℃、400℃、420℃、480℃、500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃。
优选地，步骤(2)中所述冷凝器的出口温度为50～100℃，例如可以是50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、95℃、100℃，操作压力为0～50kPa。
本发明步骤(1)中所述蓄热式催化氧化反应器采用旋转式或固定两床、三床或多床式催化氧化反应器。多床式有多个反应器，采用切向阀来改变气体的走向，从而实现用反应后气体的热量来预热原料的目的；根据含硫尾气量的多少，可以选择不同形式的床层型式，一般来说多床(五床、七床)＞三床＞两床。旋转式只有一个反应器，反应器内部分隔成多个反应区间，采用转阀来改变气体的走向。这两种床层形式对硫酸制备有异曲同工之处。
本发明步骤(2)中所述冷凝器配有电除雾或丝网除雾设备。
本发明步骤(1)中所述催化剂床层用到的催化剂为钒系催化剂、铁系催化剂或贵金属催化剂中的任意一种或至少两种的混合物。钒系催化剂、铁系催化剂或贵金属催化剂可以促进SO2转化成SO3，降低反应温度，提高硫酸回收率。
作为优选的技术方案，本发明所述工艺包括以下步骤：
(1)含硫尾气和空气混合后进入蓄热式催化氧化反应器，经蓄热陶瓷加热后，在反应器内的催化剂床层中进行氧化反应，以将尾气中的含硫化合物转化为SO3、CO2和水；其中，SO3与H2O反应生成硫酸；其中，所述含硫尾气包括H2S、CS2、COS、S和SO2；所述蓄热式催化氧化反应器的进口温度为30～80℃，出口温度为50～180℃；所述催化剂床层的反应温度为250～550℃；所述催化剂床层用到的催化剂为钒系催化剂、铁系催化剂或贵金属催化剂中的任意一种或至少两种的混合物；
(2)将步骤(1)中的尾气再经过蓄热陶瓷换热后，进入冷凝器冷凝分离得到净化尾气和质量分数为50～90％的硫酸；其中，所述冷凝器的出口温度为50～100℃，操作压力为0～50kPa。
本发明所述工艺中，所述催化剂为一种类型催化剂或者两种类型催化剂。当为一种催化剂时，尾气中的H2S直接被氧化成SO3，H2S+2O2＝SO3+H2O。当为两种催化剂时，尾气中的H2S先被第一种催化剂氧化成SO2，SO2接着被第二种催化剂氧化成SO3，2H2S+3O2＝2SO2+2H2O，2SO2+O2＝2SO3。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
1、相比于其它含硫尾气制酸工艺，本发明工艺能广泛应用于煤化工、石油化工等企业产生的含硫尾气处理中，将尾气中的含硫化合物转化为质量分数为50～90％的硫酸。与其它含硫尾气制酸工艺相比，适用的原料气中硫化物和烃类物质的浓度范围更大，可将原料气中难处理的硫化物、恶臭气体H2S等污染物处理达标，同时获得质量分数为50～90％的硫酸、不消耗燃料、运行费用低，具有非常好的经济效益和社会效益。
2、采用本发明的工艺，将尾气中的低浓度含硫化合物转化为质量分数为50～90％的硫酸，并使H2S的转化率为99.2％；净化尾气中其它组分含量为：SO2≤50mg/Nm3，酸雾≤30mg/Nm3。
附图说明
图1是本发明工业含硫尾气制硫酸的工艺流程图；
图2为旋转蓄热式催化氧化反应器结构简图；
图3为两床式蓄热式催化氧化反应器结构简图；
图4为三床式蓄热式催化氧化反应器结构简图；
图5为冷凝器结构简图；
其中，1-蓄热式催化氧化反应器，2-冷凝器，3-除雾器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
如图1所示，本发明以下实施例中利用工业含硫尾气制硫酸工艺的工艺流程为：含硫尾气和空气混合后进入蓄热式催化氧化反应器(RCO反应器)1，经蓄热陶瓷加热后，在反应器内的催化剂床层中进行氧化反应，以将尾气中的含硫化合物转化为SO3、CO2和水；其中，SO3与H2O反应生成硫酸，尾气再经过蓄热陶瓷换热后，进入冷凝器2冷凝分离得到净化尾气和质量分数为50～90％的硫酸。
实施例1
本实施例中使用某装置排放的含硫废气数据，经测定该尾气的气量为2000kmol/h，温度为60℃，压力为10kPa，摩尔组成为：H2S0.1％，N285.75％，O23.0％，CO210.6％，SO20.05％，H2O0.5％。
如图2所示，含硫尾气和空气进入旋转蓄热式反应器1，经蓄热陶瓷加热后，进入催化剂床层进行催化氧化反应，催化剂床层反应温度控制在380～400℃，尾气再经过蓄热陶瓷换热后，反应器1出口温度控制在80℃，之后进入冷凝器2经冷凝分离后得到硫酸，冷凝器2出口温度控制在60℃，操作压力控制在5kPa，催化剂为钒系催化剂，H2S的转化率为99.0％。
经测定，冷凝器2流出的硫酸质量百分浓度为50～70％，净化尾气中其它组分含量为：SO2≤50mg/Nm3，酸雾≤30mg/Nm3。
实施例2
本实施例中使用某装置排放的含硫废气数据，经测定该尾气的气量为2000kmol/h，温度为50℃，压力为10kPa，摩尔组成为：H2S0.2％，N284.65％，O24.0％，CO210.6％，SO20.05％，H2O0.5％。
如图3所示，含硫尾气和空气进入固定两床式反应器1，经蓄热陶瓷加热后，进入催化剂床层进行催化氧化反应，催化剂床层反应温度控制在360～400℃，尾气再经过蓄热陶瓷换热后，反应器1出口温度控制在90℃，之后进入冷凝器2经冷凝分离后得到硫酸，冷凝器2出口温度控制在60℃，操作压力控制在5kPa，催化剂为铁系催化剂和钒系催化剂，H2S的转化率为99.0％。
经测定，冷凝器2流出的硫酸质量百分浓度为60～80％，净化尾气中其它组分含量为：SO2≤50mg/Nm3，酸雾≤30mg/Nm3。
实施例3
本实施例中使用某装置排放的含硫废气数据，经测定该尾气的气量为2000kmol/h，温度为40℃，压力为10kPa，摩尔组成为：H2S0.3％，N284.5％，O24.0％，CO210.6％，SO20.05％，H2O0.5％，CS20.05％。
如图4所示，含硫尾气和空气进入固定三床式反应器1，经蓄热陶瓷加热后，进入催化剂床层进行催化氧化反应，催化剂床层反应温度控制在330～390℃，尾气再经过蓄热陶瓷换热后，反应器1出口温度控制在100℃，之后进入冷凝器2经冷凝分离后得到硫酸，冷凝器2出口温度控制在70℃，操作压力控制在5kPa，催化剂为贵金属催化剂和钒系催化剂，H2S的转化率为99.0％。
经测定，冷凝器2流出的硫酸质量百分浓度为70～90％，净化尾气中其它组分含量为：SO2≤50mg/Nm3，酸雾≤30mg/Nm3，CS2≤20mg/Nm3。
实施例4
本实施例中使用某装置排放的含硫废气数据，经测定该尾气的气量为2000kmol/h，温度为30℃，压力为10kPaG，摩尔组成为：H2S0.5％，N284.35％，O24.0％，CO210.5％，SO20.05％，H2O0.6％。
含硫尾气和空气进入固定五床式反应器1，经蓄热陶瓷加热后，进入催化剂床层进行催化氧化反应，催化剂床层反应温度控制在300～390℃，尾气再经过蓄热陶瓷换热后，反应器1出口温度控制在130℃，之后进入冷凝器2经冷凝分离后得到硫酸，冷凝器2出口温度控制在70℃，操作压力控制在5kPa，催化剂为铁系催化剂和钒系催化剂，H2S的转化率为99.2％。
经测定，冷凝器2流出的硫酸质量百分浓度为80～90％，净化尾气中其它组分含量为：SO2≤50mg/Nm3，酸雾≤30mg/Nm3。
图5是冷凝器的示意图，冷凝器上部增加电除雾或丝网除雾设备，进冷凝器的气体夹带有大量硫酸雾，经冷凝得到硫酸，从冷凝器底部排出，净化气经除雾设备捕集酸雾后排放。
通过上述实施例可以看出，采用本发明的工艺，将尾气中的低浓度含硫化合物转化为质量分数为50～90％的硫酸，并使H2S的转化率可高达99.2％；净化尾气中其它组分含量为：SO2≤50mg/Nm3，酸雾≤30mg/Nm3，具有重要的应用价值。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (6)

1.一种低浓度含硫尾气制备硫酸的工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
(1)含硫尾气和空气混合后进入蓄热式催化氧化反应器，经蓄热陶瓷加热后，在反应器内的催化剂床层中进行氧化反应，以将尾气中的含硫化合物转化为SO3、CO2和水；其中，SO3与H2O反应生成硫酸；
(2)将步骤(1)中的尾气再经过蓄热陶瓷换热后，进入冷凝器冷凝分离得到净化尾气和质量分数为50～90％的硫酸。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤(1)中所述含硫尾气包括H2S、CS2、COS、S和SO2；
优选地，步骤(1)中所述蓄热式催化氧化反应器的进口温度为30～80℃，出口温度为50～180℃；
优选地，步骤(1)中所述催化剂床层的反应温度为250～550℃；
优选地，步骤(2)中所述冷凝器的出口温度为50～100℃，操作压力为0～50kPa。
3.如权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，步骤(1)中所述蓄热式催化氧化反应器采用旋转式或固定两床、三床或多床式催化氧化反应器。
4.如权利要求1-3任一项所述的工艺，其特征在于，步骤(2)中所述冷凝器配有电除雾或丝网除雾设备。
5.如权利要求1-4任一项所述的工艺，其特征在于，步骤(1)中所述催化剂床层用到的催化剂为钒系催化剂、铁系催化剂或贵金属催化剂中的任意一种或至少两种的混合物。
6.如权利要求1-5任一项所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
(1)含硫尾气和空气混合后进入蓄热式催化氧化反应器，经蓄热陶瓷加热后，在反应器内的催化剂床层中进行氧化反应，以将尾气中的含硫化合物转化为SO3、CO2和水；其中，SO3与H2O反应生成硫酸；其中，所述含硫尾气包括H2S、CS2、COS、S和SO2；所述蓄热式催化氧化反应器的进口温度为30～80℃，出口温度为50～180℃；所述催化剂床层的反应温度为250～550℃；所述催化剂床层用到的催化剂为钒系催化剂、铁系催化剂或贵金属催化剂中的任意一种或至少两种的混合物；
(2)将步骤(1)中的尾气再经过蓄热陶瓷换热后，进入冷凝器冷凝分离得到净化尾气和质量分数为50～90％的硫酸；其中，所述冷凝器的出口温度为50～100℃，操作压力为0～50kPa。
CN201510898270.3A 2015-12-08 2015-12-08 一种低浓度含硫尾气制备硫酸的工艺 Pending CN105329860A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510898270.3A CN105329860A (zh) 2015-12-08 2015-12-08 一种低浓度含硫尾气制备硫酸的工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510898270.3A CN105329860A (zh) 2015-12-08 2015-12-08 一种低浓度含硫尾气制备硫酸的工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105329860A true CN105329860A (zh) 2016-02-17

Family

ID=55280670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510898270.3A Pending CN105329860A (zh) 2015-12-08 2015-12-08 一种低浓度含硫尾气制备硫酸的工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105329860A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112999843A (zh) * 2021-01-05 2021-06-22 西南化工研究设计院有限公司 一种含硫化氢和有机硫排放气的净化工艺

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101618863A (zh) * 2009-06-05 2010-01-06 中国石化集团南京设计院 含硫化氢的废气制硫酸的方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101618863A (zh) * 2009-06-05 2010-01-06 中国石化集团南京设计院 含硫化氢的废气制硫酸的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王爱群等: "用硫化氢气体制造硫酸", 《硫酸工业》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112999843A (zh) * 2021-01-05 2021-06-22 西南化工研究设计院有限公司 一种含硫化氢和有机硫排放气的净化工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103822217B (zh) 一种酸性气预处理工艺
KR101998682B1 (ko) 탈황 가스의 재순환을 갖는 황산 제조
CN103170223A (zh) 克劳斯法制硫尾气净化的旋流强化方法与装置
EP0073074B1 (en) Process for reducing the total sulphur content of a high co2-content feed gas
CA2909345A1 (en) Absorption medium, process for producing an absorption medium, and also process and apparatus for separating hydrogen sulfide from an acidic gas
AU2017268865B2 (en) A method for the removal of oxygen from an industrial gas
CN103072957A (zh) 一种制取硫酸的工艺
FI56320C (fi) Foerfarande foer att reducera den totala svavelhalten i avgaser vid en clausprocess
CN100475689C (zh) 由含硫化氢的气体中回收硫
JP2000248286A (ja) コークス炉ガスの精製プロセス
CN101641284B (zh) 生产硫酸的方法和实施所述方法的设备
WO2014132087A1 (en) Method for removing sulphur dioxide from gas streams, using titanium dioxide as catalyst
CN106185841B (zh) 工业含硫尾气制备浓硫酸工艺
WO2018149710A1 (en) A method for the removal of oxygen from an industrial gas feed
CN105329860A (zh) 一种低浓度含硫尾气制备硫酸的工艺
US4842843A (en) Removal of water vapor diluent after regeneration of metal oxide absorbent to reduce recycle stream
EP0059548A1 (en) Method and apparatus for treating sulfur-containing gas stream
CN105329861A (zh) 一种利用工业低浓度含硫尾气制备硫酸的工艺
US9987591B2 (en) Method for removing sulphur dioxide from gas streams, using titanium dioxide as catalyst
CN105329859A (zh) 一种含硫尾气的处理工艺
CN109573954A (zh) 硫回收转换热器
CN105636902A (zh) 由酸性尾气田生产硫酸的方法
CN103803506A (zh) 低排放硫化氢湿法制硫酸的工艺方法
Vatachi et al. Modified Claus Process Applied To Natural Gas For Sulfur Recovery
WO2018130598A1 (en) Method and system for catalytic oxidation of a lean h2s stream

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160217