[发明专利]一种低浓度含硫尾气制备硫酸的工艺

说明书

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。