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硫酸生产工艺研究

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2020 ・ 04工艺与设备Modem Chemical Research当代化工研究 ms硫酸生产工艺研究*梅树雄(云南泰安工程技术咨询有限公司云南650224)摘耍:HqSO,在生产生活中都具有十分重要餉作用,是现阶段应用最为广泛餉一种无机化学晶,其主要被应用于磷酸盐生产、石油化工、 金属冶炼与相应的工业领域.据不完全统计,仅二零一八年国际范围内I^SO,产量约二百兆吨,其中胶体硫制酸产量为总产量的百分之六 十.基于此对I^SO,生产工艺的研究势在必行.关键词:硫酸;生产工艺;研究中图分类号:TQ 文献标识码:AStudy on Production Process of Sulfuric AcidMei Shuxiong(Yunnan Taian Engineering Technology Consulting Co” Ltd., Yunnan, 650224)Abstracts H》O* plays a very important role in production and life. It is one of the most widely used inorganic chemicals at this stage, and

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.

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