低排放硫化氫濕法制硫酸的工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于無機(jī)化工硫酸生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種高轉(zhuǎn)化低排放的硫化氫濕法制硫酸的工藝方法通過層間熱空氣混合冷激的方法，與蒸汽過熱器共同作用進(jìn)行過程氣降溫，并提高了過程氣中的O2濃度，提高了SO2催化氧化的平衡轉(zhuǎn)化率，從而進(jìn)一步提高了SO2總轉(zhuǎn)化率，同時采用NWS系列高效濕法轉(zhuǎn)化專用釩催化劑，使SO2總轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.2%，降低濕法轉(zhuǎn)化制硫酸裝置的尾氣排放。
【專利說明】低排放硫化氫濕法制硫酸的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體涉及一種高轉(zhuǎn)化低排放的硫化氫濕法制硫酸的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硫化氫是硫的主要資源，它廣泛存在于天然氣和石油精煉過程中，在煉焦、煤的氣化、碳酸鋇的制造以及某些其它化工產(chǎn)品的生產(chǎn)中，都有硫化氫產(chǎn)生。全世界每年從硫化氫生產(chǎn)的硫磺約占硫磺總產(chǎn)量的90%。
[0003]用硫化氫制硫磺，通常采用克勞斯法，同時為了防止對環(huán)境的污染，克勞斯裝置還需要配套建設(shè)龐大的尾氣處理裝置，因此克勞斯法的硫磺生產(chǎn)裝置的建設(shè)投資和生產(chǎn)費(fèi)用都很高，許多工廠作為環(huán)保裝置在負(fù)利潤下運(yùn)行。而如此高代價生產(chǎn)出來的硫磺，90%以上用作生產(chǎn)硫酸的原料。如果用硫化氫直接制造硫酸，可以省去許多復(fù)雜的工藝過程，使硫酸的生產(chǎn)成本降低，同時也提高了工廠回收硫化氫的經(jīng)濟(jì)效益。
[0004]近來開發(fā)了多種硫化氫制酸工藝，具有代表性的主要有魯奇公司的濕接觸法制酸工藝和托普索公司的WSA法制酸工藝。
[0005]在濕接觸法制酸工藝中，如附圖1所示，轉(zhuǎn)化器設(shè)置一、二或更多個催化劑床層，由于在反應(yīng)器中的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，為達(dá)到較高的SO2轉(zhuǎn)化效率，氣體在各床層間要進(jìn)行冷卻。
[0006]濕接觸法制酸工藝，無需洗滌、干燥工藝氣，在水蒸汽存在下將二氧化硫催化轉(zhuǎn)化成三氧化硫，并直接凝結(jié)成酸，顯而易見，濕接觸法制酸工藝更為簡單，更有利于系統(tǒng)能量的回收利用。由于大多數(shù)硫化氫氣源都比較干凈，所以濕接觸法制酸工藝的應(yīng)用也較為廣泛，一般認(rèn)為，在Ψ (S02+S03)為0.3%~7.0%的條件下，濕法制酸工藝是一種最為經(jīng)濟(jì)的選擇。同時許多情況下硫磺并不是用戶所需要的產(chǎn)品，硫化氫制酸將是一種很有吸引力的選擇，并且用硫化氫制酸可省去很多工藝過程，降低投資和生產(chǎn)成本，使產(chǎn)品具有更強(qiáng)的市場競爭力。
[0007]濕接觸法制酸工藝有著明顯的優(yōu)點(diǎn):工藝氣無需進(jìn)行干燥處理，有效利用熱能，具有很高的熱利用率；操作彈性大，流程簡單，布置緊湊，操作和維修費(fèi)用低。但其也存在固有的缺陷:濕接觸法制酸工藝采用的是一次轉(zhuǎn)化一次冷凝工藝，SO2 / SO3平衡曲線將限制了SO2總轉(zhuǎn)化率，總轉(zhuǎn)化率99%，裝置的尾氣排放SO2濃度不能達(dá)到小于400mg/Nm3的新的硫酸裝置尾氣排放國家標(biāo)準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的要提出一種高轉(zhuǎn)化低排放硫化氫濕法制硫酸的工藝方法。
[0009]本發(fā)明的工藝方法的主要技術(shù)方案:低排放硫化氫濕法制硫酸的工藝方法，其特征是采用過熱器來吸收反應(yīng)熱，用空氣冷激的方法輔助降溫，并提高酸性氣中O2 / SO2比，提高SO2平衡轉(zhuǎn)化率，同時采用釩催化劑，使SO2總轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.2%，裝置的尾氣排放SO2濃度小于400mg/Nm3。
[0010]本發(fā)明的濕法轉(zhuǎn)化工藝方法包括如下步驟:
第一步，先將含硫化氫的酸性氣與熱空氣在焚燒爐中充分燃燒，生成含SO2的高溫氣體，由焚燒爐后的火管式廢熱鍋爐回收熱量后直接進(jìn)入轉(zhuǎn)化器內(nèi)。
[0011]第二步，含SO2的高溫氣體降溫至40(T45(TC進(jìn)入轉(zhuǎn)化器，在釩催化劑的作用下，SO2被轉(zhuǎn)化成SO3,轉(zhuǎn)化器一般有一、二或更多個催化劑床層，每段催化床層間設(shè)有蒸汽過熱器來冷卻過程氣，并在每段催化床層間設(shè)有空氣冷激，一方面輔助降溫，另一方面增加過程氣中的氧濃度，提高SO2平衡轉(zhuǎn)化率。
[0012]第三步，過程氣經(jīng)過氣體冷卻器離開轉(zhuǎn)化器后，溫度約從380~420°C降至300°C以下(硫酸蒸汽露點(diǎn)以上)，進(jìn)入酸冷凝器。
[0013]含硫化氫的酸性氣進(jìn)入焚燒爐燃燒，助燃的空氣來自經(jīng)酸冷凝器換熱被加熱到200~250°C的熱空氣，燃燒生成的過程氣經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量冷卻至40(T450°C進(jìn)入轉(zhuǎn)化器，過程氣中的SO2在釩催化劑作用下轉(zhuǎn)化成SO3,過程氣經(jīng)過轉(zhuǎn)化器第一段床層后，與來自經(jīng)酸冷凝器換熱被加熱到200~250°C的熱空氣混合，通過層間蒸汽過熱器換熱，冷卻至40(T420°C進(jìn)入轉(zhuǎn)化器第二段床層，過程氣中的SO2在催化劑作用下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成SO3,過程氣離開最后一段床層后，經(jīng)過蒸汽過熱器換熱，冷卻至270-30(TC進(jìn)入酸冷凝器冷凝成酸。
[0014]本發(fā)明的工藝方法，通過層間熱空氣混合，與蒸汽過熱器共同作用進(jìn)行過程氣降溫，并提高了過程氣中的O2濃度，提高了 SO2催化氧化的平衡轉(zhuǎn)化率，從而進(jìn)一步提高了 SO2總轉(zhuǎn)化率，使SO2總轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.2 %，降低濕法轉(zhuǎn)化制硫酸裝置的尾氣排放，使裝置的尾氣排放SO2濃度小于400mg/Nm3，達(dá)到新的硫酸裝置的尾氣排放環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
[0015]本發(fā)明的工藝方法，熱空氣在層間通過環(huán)形分布器與過程氣混合，使熱空氣與過程氣混合均勻。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為現(xiàn)有濕接觸法制酸工藝流程示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例工藝方法流程示意圖。
[0017]圖中，1-熔鹽儲槽；2_熔鹽循環(huán)泵；3_熔鹽冷卻器；4_過熱器；5-S02轉(zhuǎn)化器；6-第一層間冷卻器；7_第二層間冷卻器；8_氣體冷卻器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容:
實(shí)施例中的工藝方法如附圖2所示。
[0019]實(shí)施例1
以某焦?fàn)t煤氣脫除的硫化氫酸性氣為例，說明本發(fā)明所述的工藝方法。
[0020]硫化氫酸性氣條件:
流量3482Nm3/h
壓力0.03 MPa
溫度40 ° C
氣體成分(容 量％)H2S13.92
CO282.25
NH30.11
HCN0.19
H2O3.45
CH4772PPM
N2平衡
將硫化氫酸性氣與過量的熱空氣在焚燒爐中燃燒，生成過程氣得組成:
氣體成分(容量％)
5023.41
5030.18 O2 10.0 CO2 21.3 H2O 6.61
N258.49
過程氣經(jīng)過兩段催化劑床層催化氧化，在轉(zhuǎn)化器第一段床層后，用來自經(jīng)酸冷凝器換熱被加熱到200~250°C的熱空氣混合冷激過程氣，SO2總轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.2 %，裝置的尾氣排放SO2濃度為367mg/Nm3。
[0021]實(shí)施例2
以某低溫甲醇洗脫除的硫化氫酸性氣為例，說明本發(fā)明所述的工藝方法。
[0022]硫化氫酸性氣條件:
流量200Nm3/h
壓力0.03 MPa
溫度40 ° C
氣體成分(容量％)
H2S30.0
CO262.84
C3H81.0
C4H101.85
CH3OH0.15
N20.75
將硫化氫酸性氣與過量的熱空氣在焚燒爐中燃燒，生成過程氣得組成:
氣體成分(容 量％)
5023.07
5030.16 O2 12.07 CO2 7.91 H2O 6.06
N270.73過程氣經(jīng)過兩段催化劑床層催化氧化，在轉(zhuǎn)化器第一段床層后，用來自經(jīng)酸冷凝器換熱被加熱到200~250°C的熱空氣混合冷激過程氣，SO2總轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.2 %，裝置的尾氣排放SO2濃度為351mg/Nm3。
[0023]實(shí)施例3
以某煉廠脫除的硫化氫酸性氣為例，說明本發(fā)明所述的工藝方法。
[0024]硫化氫酸性氣條件:
流量2000Nm3/h
壓力0.06 MPa
溫度61 ° C
氣體成分(容量％)
H2S73.1
CO221.7
C3 H80.4
NH31.07
H2O3.37
將硫化氫酸性氣與過量的熱 空氣在焚燒爐中燃燒，生成過程氣得組成:
氣體成分(容量％)
5024.35
5030.23 O2 12.75 CO2 1.44 H2O 6.65
N274.59
過程氣經(jīng)過三段催化劑床層催化氧化，在轉(zhuǎn)化器第一段床層、第二段床層后，用來自經(jīng)酸冷凝器換熱被加熱到200~250°C的熱空氣混合冷激過程氣，SO2總轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.2 %，裝置的尾氣排放SO2濃度為398mg/Nm3。
【權(quán)利要求】
1.一種低排放硫化氫濕法制硫酸的工藝方法，其特征是采用過熱器來吸收反應(yīng)熱，用空氣冷激的方法輔助降溫，并提高酸性氣中O2 / SO2比，提高SO2平衡轉(zhuǎn)化率，同時采用釩催化劑，使SO2總轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.2%，裝置的尾氣排放SO2濃度小于400mg/Nm3。
2.如如權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在包括如下步驟: 第一步，先將含硫化氫的酸性氣與熱空氣在焚燒爐中充分燃燒，生成含SO2的高溫氣體，由焚燒爐后的廢熱鍋爐回收熱量后直接進(jìn)入轉(zhuǎn)化器內(nèi)； 第二步，含SO2的高溫氣體降溫至40(T45(TC進(jìn)入轉(zhuǎn)化器，在釩催化劑的作用下，SO2被轉(zhuǎn)化成SO3，所述轉(zhuǎn)化器有一、二或多個催化劑床層，每段催化床層間設(shè)有蒸汽過熱器來冷卻過程氣，并在每段催化床層間設(shè)有空氣冷激，用于輔助降溫和增加過程氣中的氧濃度，提高SO2平衡轉(zhuǎn)化率； 第三步，過程氣經(jīng)過氣體冷卻器離開轉(zhuǎn)化器后，溫度從380~420°C降至300°C以下，進(jìn)入酸冷凝器冷凝成酸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的工藝方法，其特征是含硫化氫的酸性氣進(jìn)入焚燒爐燃燒，助燃的空氣來自經(jīng)酸冷凝器換熱被加熱到200~250°C的熱空氣，燃燒生成的過程氣經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量冷卻至40(T45(TC進(jìn)入轉(zhuǎn)化器，過程氣中的SO2在催化劑作用下轉(zhuǎn)化成SO3,過程氣經(jīng)過轉(zhuǎn)化器第一段床層后，與來自經(jīng)酸冷凝器換熱被加熱到200~250°C的熱空氣混合，通過層間蒸汽過熱器換熱，冷卻至40(T42(TC進(jìn)入轉(zhuǎn)化器第二段床層，過程氣中的SO2在催化劑作用下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成SO3,過程氣離開最后一段床層后，經(jīng)過蒸汽過熱器換熱，冷卻至270~300°C進(jìn)入酸冷凝器冷凝成酸。
4.如權(quán)利要求1或2所 述的工藝方法，其特征是所述的熱空氣與過程氣混合采用環(huán)形分布器。
【文檔編號】C01B17/74GK103803506SQ201210441709
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月8日
【發(fā)明者】田先國, 孫遠(yuǎn)龍, 董天雷 申請人:中國石油化工股份有限公司, 南化集團(tuán)研究院