一種低濃度含硫尾氣制備硫酸的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)低濃度含硫尾氣制備硫酸工藝，具體而言，本發(fā)明涉及含硫尾氣經(jīng)催化氧化后得到的含S03的工藝氣在Η 20的存在下生成硫酸的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]在天然氣、石油精煉以及煉焦和煤氣化過程中，會(huì)產(chǎn)生大量含硫化氫的廢氣。為了防止對(duì)環(huán)境的污染，通常采用克勞斯法將硫化氫制成硫磺進(jìn)行回收，另外配套龐大的尾氣處理設(shè)備。但是該工藝的建設(shè)投資和生產(chǎn)費(fèi)用都很高，并且回收的硫磺90%以上用作生產(chǎn)硫酉交的原料。
[0003]20世紀(jì)30年代德國魯奇公司開發(fā)了直接由含H2S氣體制取硫酸的工藝，從此由含硫廢氣直接制酸的工藝也受到廣泛應(yīng)用。以含硫氣體為原料采用濕接觸法直接制得硫酸，可大大簡(jiǎn)化流程，有利于系統(tǒng)熱量的回收，節(jié)省投資。含硫尾氣制酸工藝中的原料多為含一定量的H2S、CS2、COS、S、S02等硫化物的工業(yè)廢氣，經(jīng)催化氧化反應(yīng)后轉(zhuǎn)變成含S0 3的氣體，303在!120的存在條件下水合冷凝制酸，而傳統(tǒng)的硫酸工業(yè)采用硫磺、硫鐵礦、冶煉煙氣等原料焚燒產(chǎn)生含302的氣體，經(jīng)凈化干燥后，催化氧化成S0 3，在制酸塔中采用濃硫酸吸收來制得濃硫酸。
[0004]目前最具有代表性的H2S直接制硫酸技術(shù)為丹麥托普索公司的濕法硫酸工藝(WSA)，其主要特點(diǎn)是采用了其特有的硫酸冷凝器，是一種管殼式降膜冷凝器，用多根玻璃管組成，含S0#P H20的工藝氣走管程，冷空氣走殼層，管中的S03不斷水合冷凝生成硫酸，從管子下部流出。硫酸冷凝器前設(shè)有酸霧控制單元，管子上方懸有PTFE細(xì)線，均有助于硫酸的冷凝。但該工藝具有設(shè)備投資大，運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提供了一種低濃度含硫尾氣制備硫酸的工藝，使尾氣中的含硫化合物轉(zhuǎn)化成S03后進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成硫酸冷凝下來，凈化后的尾氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；本發(fā)明的工藝可同時(shí)實(shí)現(xiàn)設(shè)備投資低、較低能耗、穩(wěn)定生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50?90%的硫酸。
[0006]本發(fā)明提供了一種低濃度含硫尾氣制備硫酸的工藝，所述工藝包括以下步驟:
[0007](1)含硫尾氣和空氣混合后進(jìn)入蓄熱式催化氧化反應(yīng)器，經(jīng)蓄熱陶瓷加熱后，在反應(yīng)器內(nèi)的催化劑床層中進(jìn)行氧化反應(yīng)，以將尾氣中的含硫化合物轉(zhuǎn)化為so3、C02和水；其中，S(V^H20反應(yīng)生成硫酸；
[0008]采用蓄熱式催化氧化反應(yīng)器，反應(yīng)后的熱氣體通過蓄熱陶瓷回收熱量后排出，冷原料氣經(jīng)蓄熱陶瓷預(yù)熱至催化劑起燃溫度后進(jìn)行催化反應(yīng)，不再需要燃料來加熱原料氣，減少了燃料消耗；與傳統(tǒng)換熱設(shè)備相比，投資成本更低。
[0009](2)將步驟(1)中的尾氣再經(jīng)過蓄熱陶瓷換熱后，進(jìn)入冷凝器冷凝分離得到凈化尾氣和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50?90%的硫酸。
[0010]本發(fā)明步驟⑴中所述含硫尾氣包括H2S、CS2、C0S、S和S02，也可以包含其它含硫化合物，在此不做特別限定。
[0011]優(yōu)選地，步驟(1)中所述蓄熱式催化氧化反應(yīng)器的進(jìn)口溫度為30?80°C，例如可以是30°(:、35°(:、40°(:、45°(:、50°(:、55°(:、60°(:、65°(:、70°(:、80°(:，出口溫度為50?180°(:，例如可以是 50°C、55°C、60°C、65°C、80°C、90°C、100°C、120°C、140°C、160°C、180°C。
[0012]優(yōu)選地，步驟(1)中所述催化劑床層的反應(yīng)溫度為250?550°C，例如可以是 250 °C、280 °C、290 °C、300 °C、320 °C、350 °C、400 °C、420 °C、480 °C、500 °C、510 °C、520 °C、530°C、540°C、550°C。
[0013]優(yōu)選地，步驟⑵中所述冷凝器的出口溫度為50?100°C，例如可以是50°C、60°(:、70°(:、80°(:、90°(:、95°(:、100°(:，操作壓力為0?50kPa。
[0014]本發(fā)明步驟(1)中所述蓄熱式催化氧化反應(yīng)器采用旋轉(zhuǎn)式或固定兩床、三床或多床式催化氧化反應(yīng)器。多床式有多個(gè)反應(yīng)器，采用切向閥來改變氣體的走向，從而實(shí)現(xiàn)用反應(yīng)后氣體的熱量來預(yù)熱原料的目的；根據(jù)含硫尾氣量的多少，可以選擇不同形式的床層型式，一般來說多床(五床、七床)>三床>兩床。旋轉(zhuǎn)式只有一個(gè)反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)部分隔成多個(gè)反應(yīng)區(qū)間，采用轉(zhuǎn)閥來改變氣體的走向。這兩種床層形式對(duì)硫酸制備有異曲同工之處。
[0015]本發(fā)明步驟(2)中所述冷凝器配有電除霧或絲網(wǎng)除霧設(shè)備。
[0016]本發(fā)明步驟(1)中所述催化劑床層用到的催化劑為釩系催化劑、鐵系催化劑或貴金屬催化劑中的任意一種或至少兩種的混合物。釩系催化劑、鐵系催化劑或貴金屬催化劑可以促進(jìn)S02轉(zhuǎn)化成S0 3，降低反應(yīng)溫度，提高硫酸回收率。
[0017]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，本發(fā)明所述工藝包括以下步驟:
[0018](1)含硫尾氣和空氣混合后進(jìn)入蓄熱式催化氧化反應(yīng)器，經(jīng)蓄熱陶瓷加熱后，在反應(yīng)器內(nèi)的催化劑床層中進(jìn)行氧化反應(yīng)，以將尾氣中的含硫化合物轉(zhuǎn)化為so3、C02和水；其中，S(V^H20反應(yīng)生成硫酸；其中，所述含硫尾氣包括H2S、CS2、C0S、S和S02;所述蓄熱式催化氧化反應(yīng)器的進(jìn)口溫度為30?80°C，出口溫度為50?180°C;所述催化劑床層的反應(yīng)溫度為250?550°C ;所述催化劑床層用到的催化劑為釩系催化劑、鐵系催化劑或貴金屬催化劑中的任意一種或至少兩種的混合物；
[0019](2)將步驟(1)中的尾氣再經(jīng)過蓄熱陶瓷換熱后，進(jìn)入冷凝器冷凝分離得到凈化尾氣和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50?90%的硫酸；其中，所述冷凝器的出口溫度為50?100°C，操作壓力為0?f50kPa。
[0020]本發(fā)明所述工藝中，所述催化劑為一種類型催化劑或者兩種類型催化劑。當(dāng)為一種催化劑時(shí)，尾氣中的H2S直接被氧化成S03，H2S+202= SO 3+H20o當(dāng)為兩種催化劑時(shí)，尾氣中的H2s先被第一種催化劑氧化成S02，S02接著被第二種催化劑氧化成S0 3，2H2S+302 =2S02+2H20，2S02+02= 2S03o
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果:
[0022]1、相比于其它含硫尾氣制酸工藝，本發(fā)明工藝能廣泛應(yīng)用于煤化工、石油化工等企業(yè)產(chǎn)生的含硫尾氣處理中，將尾氣中的含硫化合物轉(zhuǎn)化為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50?90%的硫酸。與其它含硫尾氣制酸工藝相比，適用的原料氣中硫化物和烴類物質(zhì)的濃度范圍更大，可將原料氣中難處理的硫化物、惡臭氣體H2S等污染物處理達(dá)標(biāo)，同時(shí)獲得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50?90%的硫酸、不消耗燃料、運(yùn)行費(fèi)用低，具有非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0023]2、采用本發(fā)明的工藝，將尾氣中的低濃度含硫化合物轉(zhuǎn)化為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50?90%的硫酸，并使H2S的轉(zhuǎn)化率為99.2% ;凈化尾氣中其它組分含量為:S02< 50mg/Nm3，酸霧 < 30mg/Nm3。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明工業(yè)含硫尾氣制硫酸的工藝流程圖；
[0025]圖2為旋轉(zhuǎn)蓄熱式催化氧化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0026]圖3為兩床式蓄熱式催化氧化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0027]圖4為三床式蓄熱式催化氧化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0028]圖5為冷凝器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0029]其中，1-蓄熱式催化氧化反應(yīng)器，2-冷凝器，3-除霧器。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。這些實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在閱讀了本發(fā)明記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。
[0031]如圖1所示，本發(fā)明以下實(shí)施例中利用工業(yè)含硫尾氣制硫酸工藝的工藝流程為:含硫尾氣和空氣混合后進(jìn)入蓄熱式催化氧化反應(yīng)器(RC0反應(yīng)器)1，經(jīng)蓄熱陶瓷加熱后，在反應(yīng)器內(nèi)的催化劑床層中進(jìn)行氧化反應(yīng)，以將尾氣中的含硫化合物轉(zhuǎn)化為S03、C02和水；其中，303與Η 20反應(yīng)生成硫酸，尾氣再經(jīng)過蓄熱陶瓷換熱后，進(jìn)入冷凝器2冷凝分離得到凈化尾氣和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50?90%的硫酸。
[0032]實(shí)施例1
[0033]本實(shí)施例