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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