[发明专利]低排放硫化氢湿法制硫酸的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种高转化低排放的硫化氢湿法制硫酸的工艺方法。

背景技术

硫化氢是硫的主要资源，它广泛存在于天然气和石油精炼过程中，在炼焦、煤的气化、碳酸钡的制造以及某些其它化工产品的生产中，都有硫化氢产生。全世界每年从硫化氢生产的硫磺约占硫磺总产量的90%。

用硫化氢制硫磺，通常采用克劳斯法，同时为了防止对环境的污染，克劳斯装置还需要配套建设庞大的尾气处理装置，因此克劳斯法的硫磺生产装置的建设投资和生产费用都很高，许多工厂作为环保装置在负利润下运行。而如此高代价生产出来的硫磺，90%以上用作生产硫酸的原料。如果用硫化氢直接制造硫酸，可以省去许多复杂的工艺过程，使硫酸的生产成本降低，同时也提高了工厂回收硫化氢的经济效益。

近来开发了多种硫化氢制酸工艺，具有代表性的主要有鲁奇公司的湿接触法制酸工艺和托普索公司的WSA法制酸工艺。

在湿接触法制酸工艺中，如附图1所示，转化器设置一、二或更多个催化剂床层，由于在反应器中的反应为放热反应，为达到较高的SO₂转化效率，气体在各床层间要进行冷却。

湿接触法制酸工艺，无需洗涤、干燥工艺气，在水蒸汽存在下将二氧化硫催化转化成三氧化硫，并直接凝结成酸，显而易见，湿接触法制酸工艺更为简单，更有利于系统能量的回收利用。由于大多数硫化氢气源都比较干净，所以湿接触法制酸工艺的应用也较为广泛，一般认为，在ψ（SO₂+SO₃）为0.3%～7.0%的条件下，湿法制酸工艺是一种最为经济的选择。同时许多情况下硫磺并不是用户所需要的产品，硫化氢制酸将是一种很有吸引力的选择，并且用硫化氢制酸可省去很多工艺过程，降低投资和生产成本，使产品具有更强的市场竞争力。

湿接触法制酸工艺有着明显的优点：工艺气无需进行干燥处理，有效利用热能，具有很高的热利用率；操作弹性大，流程简单，布置紧凑，操作和维修费用低。但其也存在固有的缺陷：湿接触法制酸工艺采用的是一次转化一次冷凝工艺，SO₂／SO₃平衡曲线将限制了SO₂总转化率，总转化率99%，装置的尾气排放SO₂浓度不能达到小于400mg/Nm³的新的硫酸装置尾气排放国家标准。

发明内容

本发明的目的要提出一种高转化低排放硫化氢湿法制硫酸的工艺方法。

本发明的工艺方法的主要技术方案：低排放硫化氢湿法制硫酸的工艺方法，其特征是采用过热器来吸收反应热，用空气冷激的方法辅助降温，并提高酸性气中O₂／SO₂比，提高SO₂平衡转化率，同时采用钒催化剂，使SO₂总转化率达到99.2%，装置的尾气排放SO₂浓度小于400mg/Nm³。

本发明的湿法转化工艺方法包括如下步骤：

第一步，先将含硫化氢的酸性气与热空气在焚烧炉中充分燃烧，生成含SO₂的高温气体，由焚烧炉后的火管式废热锅炉回收热量后直接进入转化器内。

第二步，含SO₂的高温气体降温至400~450℃进入转化器，在钒催化剂的作用下，SO₂被转化成SO₃，转化器一般有一、二或更多个催化剂床层，每段催化床层间设有蒸汽过热器来冷却过程气，并在每段催化床层间设有空气冷激，一方面辅助降温，另一方面增加过程气中的氧浓度，提高SO₂平衡转化率。

第三步，过程气经过气体冷却器离开转化器后，温度约从380～420℃降至300℃以下（硫酸蒸汽露点以上），进入酸冷凝器。

含硫化氢的酸性气进入焚烧炉燃烧，助燃的空气来自经酸冷凝器换热被加热到200～250℃的热空气，燃烧生成的过程气经废热锅炉回收热量冷却至400~450℃进入转化器，过程气中的SO₂在钒催化剂作用下转化成SO₃，过程气经过转化器第一段床层后，与来自经酸冷凝器换热被加热到200～250℃的热空气混合，通过层间蒸汽过热器换热，冷却至400~420℃进入转化器第二段床层，过程气中的SO₂在催化剂作用下进一步转化成SO₃，过程气离开最后一段床层后，经过蒸汽过热器换热，冷却至270-300℃进入酸冷凝器冷凝成酸。