CN107512706A - 烧结脱硫富集烟气制硫酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种烧结脱硫富集烟气制硫酸的方法，它包括下述步骤：一净化富集烟气Ⅰ富集烟气进入喷淋塔绝热蒸发；Ⅱ进入一级动力波，进入气液分离塔气液分离；Ⅲ进入气体冷却塔；Ⅳ进入二级动力波；Ⅴ进入一级电除雾器；Ⅵ进入二级电除雾器，酸雾量≤5mg/Nm3；Ⅶ在干燥塔前加入空气，干燥后的烟气送往转化工序；二.转化工序在转化器内两次转化、吸收塔内两次吸收的工艺技术，SO2转化率≥99.75%，吸收率≥99.95%；三.干吸工序富SO3气体进入第一吸收塔生产出浓度98%或93%工业硫酸；送往第二吸收塔吸收生产出成品硫酸。本发明用烧结脱硫富集烟气能生产98%或93%的工业硫酸。

Description

烧结脱硫富集烟气制硫酸的方法

技术领域

本发明涉及一种烧结脱硫富集烟气制硫酸的方法，具体讲是烧结烟气脱硫后富集二氧化硫烟气制取硫酸的方法。

背景技术

烧结烟气采用活性炭脱硫脱硝净化技术，将烧结双烟道烟气均匀混合后，通过增压风机增压，进入装有活性炭的吸附塔，利用活性炭良好的、广泛的吸附性能，完成烧结烟气脱硫、脱硝、脱二噁英、脱重金属、除尘等净化程序，然后再通过解析塔将活性炭吸附物解析出来，生成浓度23.8%的富集SO2酸气，将该气体回收制成硫酸，有两方面的好处：一是解决SO2二次排放再次污染大气的环保问题，二是为有效利用烧结烟气脱硫副产物开辟新的途径。但是烧结烟气脱硫副产物具有含尘浓度大、温度高、成分复杂等特点，如果得不到充分的净化，制备的硫酸质量差、成分波动大，不合格的工业硫酸不仅浪费加工成本，而且无使用价值。烧结脱硫富集SO2气体含有氮气N2、二氧化硫SO2、氧气O2，还含有氨气NH3、氯化氢HCl、氟化氢HF、三氧化硫SO3、水蒸气H2O等大量有害物质，同时也有部分粉尘跟随烟气一起进入制酸系统。HCl、HF、SO3腐蚀设备，尤其HF腐蚀各塔内瓷砖和填料瓷环，腐蚀设备本体，缩短设备使用寿命；HF含量高，使玻璃钢内部逐层腐蚀并脱落，严重缩短玻璃钢使用寿命；HF还损坏催化剂载体硅藻土，缩短催化剂寿命，大量催化剂粉末进入硫酸产品内，使成品浓硫酸颜色变黄。

发明内容

为了克服现有烧结脱硫富集烟气制硫酸的方法的上述不足之处，本发明提供一种烧结脱硫富集烟气制硫酸的方法，用本方法净化处理的烧结脱硫富集烟气生产工业硫酸，在春季、夏季和秋季生产浓度为98%工业硫酸，在冬季生产浓度为93%的工业硫酸。

本发明包括下述依次的步骤：一净化富集烟气Ⅰ富集烟气进入喷淋塔绝热蒸发，与自上而下的喷淋循环液充分接触，发生粒子捕集、气体吸收和热量传递，由400～450℃降至≤78℃；Ⅱ喷淋塔降温后的烟气进入一级动力波的反向喷射筒，与逆向喷入的循环液相撞，迫使液体呈辐射状由里向外射向筒壁，在气液界面处建立3～4m的泡沫区。根据气液的相对动量，泡沫柱沿反向喷射筒管壁上下移动，在泡沫区发生粒子捕集和气体吸收。气体和液体进入气液分离塔进行气液分离。

Ⅲ经分离后的气体进入气体冷却塔，（在气体冷却塔循环泵后设置稀酸板式冷却器，用循环水冷却。经冷却后的循环液回到气体冷却塔自上而下淋洒，）使气体进一步降温和除尘，烟气出口温度降至≤45℃。

Ⅳ从气体冷却塔出来的烟气进入二级动力波的反向喷射筒，在烟气进入二级泡沫柱洗涤塔入口设置有一段反向喷射筒，进一步洗涤烟气，除去HCl、HF、NH3及粉尘杂质。

Ⅴ二级动力波出来的脱硫富集烟气进入一级电除雾器。

Ⅵ由一级电除雾器出来的富集烟气进入二级电除雾器，除去酸雾，使净化出口酸雾量≤5mg/Nm3。

Ⅶ由二级电除雾器出来的净化烟气，在干燥塔前加入空气，调整SO2体积浓度为8.5%～9.5%，通过干燥塔脱除烟气水分，干燥后含水≤0.1g/Nm3的烟气经SO2鼓风机送往转化工序。

（净化工序主要作用是将富集烟气降温、除尘、去除有害HCl、HF、NH3与杂质。本净化方法（即上述Ⅰ～Ⅶ的步骤）能满足生产工业硫酸的工艺要求。净化工序的喷淋塔、一级动力波、气体冷却塔和二级动力波均有单独的稀酸循环系统，气体冷却塔的循环酸通过板式换热器进行换热，稀酸采取由稀向浓、由后向前的串酸方式。为减轻由于液体含固量增大造成设备、管道磨损和堵塞不利影响，在喷淋塔与上清液槽之间设置斜板斜管沉降槽沉降液相中的灰尘。为更好吸收烟气中HCl、HF、NH3及杂质，从上清液槽循环泵出口管道引出部分循环液经过脱吸塔送至废酸储槽，由槽车送污水处理工序。

二.转化工序为减少SO2、SO3排放量，转化工序采用了在转化器内两次转化、吸收塔内两次吸收的工艺技术，SO2转化率≥99.75%，吸收率≥99.95%。因SO2氧化成SO3为放热反应，整个转化过程利用反应热作为热平衡的一部分热量（主要热量），转化器在开始用电炉将转化器内温度加热到400℃，通入烟气后靠SO2反应放热。

（这个工艺特点是先第一次进入转化器转化，然后进入吸收塔第一次吸收，吸收后的气体再进入转化器内进行第二次转化，第二次转化后的气体再进入第二吸收塔。）净化后经过干燥塔脱水后的烟气首先进入第一个热交换器预热（行业标准称为3#热交换器），然后进入第二个热交换器预热（行业标准称为2#热交换器）；

通过电炉的加热将净化后脱水的烟气加热到≥400℃，加热后的净化烟气进首先入转化器的第一层触媒反应，然后依次经过第二、三层触媒层，经过三层触媒后净化后脱水烟气中的SO2催化氧化后生成SO3，经SO3冷却器换热后送往第一吸收塔；经过第一吸收塔出来的烟气，通过管道输送到转化工序的第三个热交换器和第四个热交换器，将烟气加热到≥425℃，进入转化器第四层触媒层进行第二次转化；SO2转化率≥99.75%，吸收率≥99.95%；三.干吸工序从转化工序的出来的富SO3气体进入第一吸收塔生产出浓度98%或93%工业硫酸。

经过第一吸收塔出来的烟气，通过管道输送到转化工序的第三个热交换器（本领域中公认编号为4#热交换器）和第四个热交换器（本领域中公认编号为2#热交换器），将烟气加热到≥425℃，进入转化器第四层触媒层进行第二次转化。

经第二次转化后生生SO3气体再经第四个热交换器（本领域中公认编号为2#的热交换器，在第四热交换器内SO3.气体走的是管程）后温度降低到（162℃±10℃）送往第二吸收塔吸收生产出工业硫酸。

净化后的烟气在干燥塔内循环淋洒93%浓硫酸，脱除烟气中的水份，经干燥后含水≤0.1g/Nm3的烟气由SO2鼓风机升压后送入转化工序（转化工序包括SO2.风机和四个热交换器以及转化塔）；在第一吸收塔和第二吸收塔内循环淋洒98%浓硫酸吸收SO2转化来的SO3气体。

上述的烧结脱硫富集烟气制硫酸的方法，其特征是：Ⅱ在一级动力波的反向喷射筒用逆喷式的泡沫洗涤方式；循环液经泡沫柱洗涤器的聚四氟乙烯喷嘴的直径φ15mm喷出的液体与烟气逆向碰撞形成3m—4m的泡沫柱，在此过程中去除烟气中的灰尘、化学离子，烟气中不含有使气液难以分离的细小液滴，减轻电除雾器的负荷。泡沫柱洗涤器能够适应50~100%气量变化；步骤Ⅴ与步骤Ⅵ所述的一级电除雾器与二级电除雾器都是导电玻璃钢材料制的除雾器。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施例一

本实施例是在夏季实施的。本实施例净化处理的是炼铁厂450m2烧结机的烟气脱硫富集SO2气体。炼铁厂烧结烟气采用活性炭法脱硫脱硝，其高温解析出的富集SO2气体具有如下特点。

富集烟气含尘浓度2g/Nm3～4g/Nm3

富集烟气温度高400～450℃；

富集烟气气量1600Nm3/h～2000Nm3/h；

富集烟气SO2含量高，SO2体积比20%～40%；

富集烟气含水高，水汽含量35%～40%；

富集烟气成分复杂，含有氟、氨、氯等有害杂质烧结烟气经过吸附塔脱硫脱硝之后，将自身所携带的SO2转化为H2SO4和铵盐的形式被活性炭吸附，在解析塔活性炭吸附物被分解，生成富集SO2气体，在运载氮气的作用下进入制酸系统。

本实施例包括下述依次的步骤：一净化富集烟气Ⅰ将炼铁厂450m2烧结机的烟气脱硫富集烟气进入喷淋塔绝热蒸发，与自上而下的喷淋循环液充分接触，发生粒子捕集、气体吸收和热量传递，由400～450℃降至≤78℃；Ⅱ喷淋塔降温后的烟气进入一级动力波的反向喷射筒，与逆向喷入的液体相撞，迫使液体呈辐射状由里向外射向筒壁，循环液经泡沫柱洗涤器的聚四氟乙烯喷嘴的直径φ15mm喷出，喷出的液体与烟气逆向碰撞在气液界面处形成3～4m的泡沫区。根据气液的相对动量，泡沫柱沿反向喷射筒管壁上下移动，在泡沫区发生粒子捕集和气体吸收。气体和液体进入气液分离塔气液分离。

Ⅲ经分离后的气体进入气体冷却塔，（在气体冷却塔循环泵后设置稀酸板式冷却器，用循环水冷却。经冷却后的循环液回到气体冷却塔自上而下淋洒，）使气体进一步降温和除尘，烟气出口温度降至≤45℃。

Ⅳ从气体冷却塔出来的烟气进入二级动力波反向喷射筒，在烟气进入二级泡沫柱洗涤塔入口设置有一段逆向喷嘴，进一步洗涤烟气，除去HCl、HF、NH3及粉尘杂质。

Ⅴ二级动力波出来的脱硫富集烟气进入导电玻璃钢材料制的一级电除雾器。

Ⅵ由一级电除雾器出来的富集烟气进入导电玻璃钢材料制的二级电除雾器，除去酸雾，使净化出口酸雾量0.5mg/Nm3。

Ⅶ由二级电除雾器出来的净化烟气，在干燥塔前加入空气，调整SO2体积浓度为8.5%～9.5%，通过干燥塔脱除烟气水分，干燥后含水≤0.1g/Nm3的烟气经SO2鼓风机送往转化工序。

上述净化工序的喷淋塔与上清液槽（另外一个设备）之间设置斜板斜管沉降槽沉降液相中的烟尘。从上清液槽的循环泵出口管道引出部分循环液经过脱吸塔送至废酸储槽，由槽车送污水处理工序。

二.转化工序为减少SO2、SO3排放量，转化工序采用了在转化器内两次转化、吸收塔内两次吸收的工艺技术，SO2转化率≥99.75%，吸收率≥99.95%。因SO2氧化成SO3为放热反应，整个转化过程利用反应热作为热平衡的一部分热量（主要热量），转化器在开始用电炉将转化器内温度加热到400℃，通入烟气后靠SO2反应放热。

净化后经过干燥塔脱水后的烟气首先进入第一个热交换器预热（行业标准称为3#热交换器），然后进入第二个热交换器预热（行业标准称为2#热交换器）；通过电炉的加热将净化后脱水的烟气加热到≥400℃，加热后的净化烟气进首先入转化器的第一层触媒反应，然后依次经过第二、三层触媒层，经过三层触媒后净化后脱水烟气中的SO2催化氧化后生成SO3，经SO3冷却器换热后送往第一吸收塔；经过第一吸收塔出来的烟气，通过管道输送到转化工序的第三个热交换器和第四个热交换器，将烟气加热到≥425℃，进入转化器第四层触媒层进行第二次转化；SO2转化率≥99.75%，吸收率≥99.95%。

三.干吸工序从转化工序的出来的富SO3气体进入第一吸收塔生产出浓度98%或93%成品工业硫酸。

经过第一吸收塔出来的烟气，通过管道输送到转化工序的第三个热交换器（行业公认编号为4的热交换器）和第四个热交换器（行业公认编号为2的热交换器），在第三和第四热交换器内将烟气加热到≥425℃，进入转化器的第四层触媒层进行第二次转化。

经第二次转化后生SO3气体经第四热交换器（行业公认编号为2的热交换器）后（162℃±8℃）送往第二吸收塔吸收生产出成品工业硫酸。

净化后的烟气在干燥塔内循环淋洒93%浓硫酸，脱除烟气中的水分，经干燥后含水≤0.1g/Nm3的烟气由SO2鼓风机升压后送入转化工序的转化器内反应生成SO3；在第一吸收塔和第二吸收塔内循环淋洒98%浓硫酸吸收转化器输送过来的SO3气体。

为控制产酸和干燥循环槽与吸收循环槽的液位及浓度，在干燥和吸收单元进行串酸。

即串酸及加水控制方式是：干燥酸循环泵槽的液位由吸收槽串酸量控制，吸收循环泵槽的液位由干燥循环槽串酸量控制；干燥循环酸的浓度由吸收循环槽串至干燥循环槽的酸量控制；吸收系统循环酸的浓度由吸收槽补充水量控制；本实施例处理脱硫富集SO2酸气含尘浓度大、温度高、成分复杂难净化的问题，取得脱硫副产物制备工业硫酸。

本实施例采用喷淋塔和二级动力波高效洗涤双重深度净化装置，高效净化了用于制酸的烟气成分，生产高附加值的工业硫酸，可以应用于钢铁企业或其它行业，治理SO2对环境的二次污染。为了实现烧结烟气脱硫脱硝与制酸工艺零排放，本实施例将制酸系统排出的尾气通过耐酸不锈钢钢管，利用增压风机入口处形成的负压，将制酸系统的尾气再次引至吸附塔，混入烧结烟气中进行循环净化处理，将制酸尾气进行循环吸附，最终实现制酸尾气中SO2零排放的目的。

Claims (1)

1.一种烧结脱硫富集烟气制硫酸的方法，它包括下述依次的步骤：一净化富集烟气

Ⅰ富集烟气进入喷淋塔绝热蒸发，与自上而下的喷淋循环液充分接触，发生粒子捕集、气体吸收和热量传递，由400～450℃降至≤78℃；

Ⅱ喷淋塔降温后的烟气进入一级动力波的反向喷射筒，与逆向喷入的循环液相撞，迫使液体呈辐射状由里向外射向筒壁，在气液界面处建立3～4m的泡沫区；根据气液的相对动量，泡沫柱沿反向喷射筒管壁上下移动，在泡沫区发生粒子捕集和气体吸收；气体和液体进入气液分离塔进行气液分离；

Ⅲ经分离后的气体进入气体冷却塔，使气体进一步降温和除尘，烟气出口温度降至≤45℃；

Ⅳ从气体冷却塔出来的烟气进入二级动力波的反向喷射筒，在烟气进入二级泡沫柱洗涤塔入口设置有一段反向喷射筒，进一步洗涤烟气，除去HCl、HF、NH3及粉尘杂质；

Ⅴ二级动力波出来的脱硫富集烟气进入一级电除雾器；

Ⅵ由一级电除雾器出来的富集烟气进入二级电除雾器，除去酸雾，使净化出口酸雾量≤5mg/Nm3；

Ⅶ由二级电除雾器出来的净化烟气，在干燥塔前加入空气，调整SO2体积浓度为8.5％～9.5％，通过干燥塔脱除烟气水分，干燥后含水≤0.1g/Nm3的烟气经SO2鼓风机送往转化工序；

二.转化工序

净化后经过干燥塔脱水后的烟气首先进入第一个热交换器预热(行业标准称为3#热交换器)，然后进入第二个热交换器预热(行业标准称为2#热交换器)；通过电炉的加热将净化后脱水的烟气加热到≥400℃，加热后的净化烟气进首先入转化器的第一层触媒反应，然后依次经过第二、三层触媒层，经过三层触媒后净化后脱水烟气中的SO2催化氧化后生成SO3，经SO3冷却器换热后送往第一吸收塔；经过第一吸收塔出来的烟气，通过管道输送到转化工序的第三个热交换器和第四个热交换器，将烟气加热到≥425℃，进入转化器第四层触媒层进行第二次转化；SO2转化率≥99.75％，吸收率≥99.95％；

三.干吸工序

从转化工序的出来的富SO3气体进入第一吸收塔生产出浓度98％或93％工业硫酸；经过第一吸收塔出来的烟气，通过管道输送到转化工序的第三个热交换器(行业公认编号为4的热交换器)和第四个热交换器(行业公认编号为2的热交换器)，将烟气加热到≥425℃，进入转化器第四层触媒层进行第二次转化；

经第二次转化后生生SO3气体再经第四个热交换器后温度降低到162℃±10℃，送往第二吸收塔吸收生产出工业硫酸。