硫酸生产工艺研究

is mainly used in phosphate production, petrochemical industry, metal smelting and other corresponding industrialfields. According to incomplete statistics, the international output of H^O4 was only about 200 trillion tons in 201& of which the output of colloid sulfuric acid was 60% ofthe total output. Based on this, it is imperative to study the H2SO4 production process.Key words： sulfuric acid； production process\\ study常规的H2SO4生产工艺是在焚硫装置中用空气作为氧化 剂将胶体硫转化成二氧化硫，在此基础上在锐催化剂作用下 二氧化硫被转化为三氧化硫。因为空气内氧饱和系数有限，

液分离，呈液态硫磺继续下降传输至贮硫段。在贮硫段中，

熔融硫通过排硫设备断续排出后冷却装袋入库。加热段分离 出的高温清液，向上进入熔硫器换热段并与下降的硫膏间接

同时含有一定比例的氮气，所以在生产中很多二氧化硫，与

二氧化氮会随着尾气排入大气，因此造成大气的污染。本文

逆流换热降温后，从换热段返回脱硫系统。工艺流程见图1。在熔硫时，熔硫装置的加热蒸汽量受熔硫的温度控制， 操作压力依附于满足熔硫操作温度的压力系数从设置在清液

研究了一项使用纯氧作为氧化剂的H2SO4生产新工艺，此工艺 通过三转三吸以获得最大的二氧化硫转化率。超过百分之八 十五的尾气循环进入转换装置，这样能够从根本降低尾气的

排出管处的调节阀自控调节。⑵焚硫工序排放比率。这一工艺概念现阶段已被模拟与计算所验证，相

关内容如下所述。熔融、过滤后的胶体硫和预热后0 (02) 99. 5%的纯氧 混合后在焚硫装置中燃烧，焚硫装置所生成的装置气传输至 转换装置一段，焚硫装置中的反应热经加热装置给水与过热 蒸汽连续移出。⑶二氧化硫糕化工序1.工艺概述此工艺由熔硫、焚硫、二氧化硫转化为三氧化硫，吸收 四部分所构成，其中熔硫工序和常规工艺无显著差异。⑴熔硫流程焚硫装置出来的装置气和循环尾气混合后传输至转换装 置_段，二氧化硫通过帆催化剂催化氧化后生成三氧化硫。

出口气体通过换热设备冷却后传输至第一吸收塔，吸收后的 气体通过再热后传输至转换装置二段进行再转化，二段出口

气体通过换热设备冷却后传输至第二吸收塔，吸收后气体同 样通过再热后传输至转换装置三段，三段出口气体冷却后传 输至第三吸收塔。转换装置一段与二段反应热通过Dowtherm

导热油持续的移出，导热油通过过热设备与装置给水预热设

备循环，换热后的Dowtherm导热油回流至转换装置。(4)三氧化硫吸收工序此次研究的工艺择取三次吸收技术，第一吸收塔涵盖两

个吸收段，转换装置一段出来的气体分为两部分，分别在两

来自脱硫系统的硫泡沫，进入硫泡沫浓缩槽中，清液经 静止沉降和浓缩的硫泡沫分离后自流返回脱硫系统。浓缩后

段内通过H2SO4进行吸收，生成无zkH2S04或发烟H2S04o两段 出来的气体混合后通过预热传输至转换装置二段。第一吸收 段出来的220°C高温H2SO4传输至低压装置，通过换热冷却后 一部分进入稀释设备，另一部分通过脱盐水加热设备降温后 传输至中间槽。第二吸收段出来的216°C高温H2SO4传输至低 压装置的另一端，通过换热冷却后和来自稀释设备的HgSO。混

得到的硫膏，通过泵传输至熔硫装置。硫膏在熔硫装置的换

热段中和加热熔硫后返回的清液换热升温，在此基础上硫膏 下降传输至加热段。加热段通过间接蒸汽供热，硫膏在加热 段中通过加热、分离、熔融、沉降等过程，熔融硫和脱硫清

106当代化工研究Modem Chemical Research工艺与设备2020 ・ 04合，混合酸用作第一吸收段的吸收酸。低压装置的结构相对 繁琐，内设两台单独的换热设备。第二吸收塔与第三吸收塔构建成一台单独的塔。在第二 吸收塔内，气体内三氧化硫被H2SO4吸收，出口气体传输至转

换装置三段，i^so,传输至中间槽。在第三吸收塔内，气体中 的三氧化硫也用iso。吸收，出塔尾气有百分之八十五循环返 回转换装置一段，其余百分之十五被排放。见图2。图2二次、三次吸收工艺流程2.主要设备⑴焚硫装置此研究中燃烧设备的设计具有一定的特殊性，液体胶体

硫、氧气与装置给水都经燃烧设备进入焚硫装置。因为焚硫 装置的常规操作温度超过胶体硫闪点（即自发着火点）,所 以仅需在开车过程中使用点火设备。焚硫装置不但能够在一

般压力状态下操作，同时还能够在更高压力下进行操作，副 产中压或高压蒸汽。⑵转换装置转换装置依附于操作压力进行有针对性的设计，常压操 作择取冷却盘管式设计。见图3。图3转换装置设计管内流动Dowthern导热油，锐催化剂装填在盘管之间。 锐催化剂装填在管程，Dowtherm导热油在壳程流动。3. 消耗预测较之一般工艺，新工艺纯酸中压蒸汽产量更高、胶体硫 与电能消耗更少。较之釆用相同参数的一般工艺进行比较，新工艺排放 气体中二氧化硫三氧化硫和二氧化氮饱和度与数量都要低一

些，同时排放气总量也较低。新工艺的优点主要包括下述几方面：（1）胶体硫通过 纯氧焚烧，胶体硫燃烧更充分，纯酸排放气体二氧化氮，含

量与数量低、回收热量呈几何形递增，同时焚硫装置尺寸缩 减；（2）二氧化硫通过纯氧转化，二氧化硫转化率提升， 回收热量更多；三氧化硫吸收过程中不存在大量情性气体 氮，二氧化硫吸收速率提高，回收热量更多，同时吸收塔尺 寸缩减；排放尾气降低，较之常规工艺，排放尾气量可降低

99. 8%-4. 总结综上所述，此次研究选用了三次吸收技术。此工艺所

用的氧气源于低温空分装置，空气压缩设备动力来自装置自

产过热蒸汽。“三合焚硫装置的出口温度与内壁温度低于一

般的焚硫装置，燃烧设备具有较强的特殊性，同时也是整个

工艺的关键。焚硫装置的传质与传热模拟模型具有多元化特 性，盘管间的距离近，进行常规操作过程中胶体硫自行维持 燃烧。转换装置温度很容易进行控制，锐催化剂体积缩减，

特别是选择中压操作工艺时转换装置可采用更低的操作温 度。针对大型装置来说，设备尺寸明显降低，同时操作压力 越高其产能与之呈正相关。现阶段正计划实施新工艺的中试

与工业试验，这些试验的关键是焚硫装置、燃烧设备、转换 装置和催化剂、排放气组成。通过纯氧代替空气会提高生产

成本，不过这一点能够经减少约2. 87%的胶体硫消耗及更高 的过热蒸汽产量而得到弥补。同时，生产时排放气体的体积 与其中的二氧化硫、三氧化硫和二氧化氮，含量显著减少， 这将从根本利于环保生产”【参考文献】[1] 王柏林，袁纪•文，李崇.超重力技术在硫酸装置尾气脱硫中 的应用效果[J].硫磷设计与粉体工程,2011年04期.[2] 周月桂，王冬福,章明川，王雷，于娟，陈开潮，缪正清.多流 体碱雾发生器烟气脱硫新方法的试验[J].动力工程,2004年05期.[3] 吕明，赵之军，殷国强，张丁旺，于娟，李建平，郝卫.湿法 脱硫系统中降低进口烟气温度节水餉分析与试验[J].动力工程学 报,2010年09期.【作者简介】梅树雄（ 1975-）,男，云南禄劝人，化工工程师，云南泰安 工程技术咨询有限公司；研究方向：新型煤化工工艺、氮磷肥生 产、化工生产安全.