專利名稱：一種酸性氣的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及酸性氣的處理方法，具體涉及一種含4S和/或SA酸性氣回收硫磺并凈化的處理方法。
背景技術(shù)：
目前，處理克勞斯工藝尾氣或含有SO2酸性氣體的方法主要有堿洗法。堿洗液一般選用一定濃度的Ca(OH)2或氨水，將用堿液吸收，然后進(jìn)行氧化生成硫酸鹽方法。以上方法投資大，控制和操作復(fù)雜，用Ca (OH) 2進(jìn)行吸收，生成亞硫酸鈣，需要進(jìn)行氧化生成石膏的方法，存在脫硫效率低，石膏產(chǎn)品過剩，流程長，設(shè)備復(fù)雜的狀況。工業(yè)上一般采用CaO經(jīng)過研磨等工序，通過配置漿液，多級過濾并稀釋后制成Ca (OH) 2堿洗液，亞硫酸鈣氧化過程需要鼓入空氣，操作上霧化噴嘴設(shè)備容易堵塞；用氨水進(jìn)行吸收，需要進(jìn)行氧化生成(NH4)2SO4等硫酸鹽的方法，吸收塔循環(huán)液量很大，塔徑粗，且為了獲得(NH4)#04等硫酸鹽，需要鼓入大量的空氣對亞硫酸鹽和亞硫酸氫鹽等強(qiáng)制氧化，反應(yīng)速度慢，而且采用氨水作吸收液容易造成氨逃逸。因此，需要對現(xiàn)有酸性氣凈化工藝進(jìn)行改進(jìn)，降低操作難度和成本。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有酸性氣凈化處理工藝上存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種酸性氣的處理方法。所述方法包括如下步驟(1)將酸性氣焚燒；(2)焚燒后的所述酸性氣與含氧氣體反應(yīng)得到含SO3和的酸性氣；(3)將所述含SO3和的酸性氣與水反應(yīng)得硫酸和亞硫酸，尾氣送至下游處理；(4)所述硫酸和亞硫酸直接回收或返回所述步驟(1)。所述步驟(1)還包括酸性氣焚燒前，通過氧化燃燒回收硫磺和/或燃燒后經(jīng)一級或多級克勞斯轉(zhuǎn)化器回收硫磺；所述克勞斯轉(zhuǎn)化器優(yōu)選一級至四級克勞斯轉(zhuǎn)化器。步驟(1)所述酸性氣的焚燒先經(jīng)過預(yù)熱再進(jìn)行焚燒，所述預(yù)熱溫度為80-400°C ； 所述焚燒溫度為350-1400°C，優(yōu)選1000-1350°C。步驟(1)所述的酸性氣焚燒在制硫燃燒爐或焚燒爐中進(jìn)行，由于上述技術(shù)方案中生成的硫酸需返回焚燒步驟，需要較高溫度，因此優(yōu)選帶有霧化蒸汽噴嘴的制硫燃燒爐或焚燒爐。步驟( 所述含氧氣體為空氣、氧氣或其他含氧氣體；反應(yīng)溫度為300-800°C，優(yōu)選為 400-500"C。步驟(3)所述酸性氣與水反應(yīng)同時冷凝降溫，采用空氣或水為冷凝介質(zhì)，所述尾氣冷凝降溫后的溫度為40-300°C。所述冷凝介質(zhì)為空氣，熱交換后的空氣用于步驟(2)所述酸性氣與含氧氣體的反
3應(yīng)或步驟(1)所述的酸性氣焚燒。步驟(3)所述的硫酸質(zhì)量濃度為10-98%，溫度為30-300°C。上述技術(shù)方案進(jìn)一步優(yōu)選包括以下步驟(1)將酸性氣在制硫燃燒爐中燃燒，經(jīng)過一級或多級克勞斯轉(zhuǎn)化器回收硫磺，再將回收硫磺后的所述酸性氣焚燒，所述克勞斯轉(zhuǎn)化器優(yōu)選一級至四級克勞斯轉(zhuǎn)化器；(2)焚燒后的所述酸性氣在催化劑存在下通入空氣氧化得含SO3和SO2的酸性氣；(3)將所述含SO3和的酸性氣以空氣為介質(zhì)進(jìn)行熱交換，并與水反應(yīng)得到硫酸和亞硫酸，尾氣送至下游處理；(4)步驟( 所述的硫酸和亞硫酸返回至步驟(1)所述的制硫燃燒爐燃燒回收硫磺；步驟(3)所述熱交換后的空氣返回用于步驟(2)所述的氧化反應(yīng)。步驟(2)所述酸性氣氧化反應(yīng)采用釩系或鉬系催化劑；催化劑的體積空速為 2000-1000011、優(yōu)選為 3000-40001^。上述燃燒或焚燒所需要的瓦斯為可為任何可燃性氣體、固體或液體；所需要的氧氣源可以為空氣，或氧氣或其他含氧氣體。通常工業(yè)生產(chǎn)或常規(guī)克勞斯工藝產(chǎn)生的酸性氣主要含有和SO2,以及少量的 COS等含硫氣體。本發(fā)明主要針對含&S、SO2或/和COS等含硫的酸性氣，尤其是含有H2S 氣體的酸性氣。當(dāng)酸性氣中同時主要含有4S及SA時，可在氣體處理前先進(jìn)行氧化燃燒， 回收部分硫磺，反應(yīng)方程式為2H2S+S02 = 2H20+3S J,當(dāng)酸性氣中主要含有H2S時，可以采用現(xiàn)有的克勞斯工藝，通過高溫燃燒、低溫催化兩步在克勞斯轉(zhuǎn)化器中實(shí)現(xiàn)硫磺回收。也可將直接氧化燃燒與克勞斯工藝相結(jié)合或采取其他已知方法進(jìn)行硫的回收。具體方法可根據(jù)酸性氣實(shí)際含量確定。回收硫磺后的酸性氣進(jìn)行高溫焚燒，或者不經(jīng)過任何硫磺回收的步驟直接對酸性氣進(jìn)行焚燒。焚燒后的酸性氣體中的硫元素幾乎都轉(zhuǎn)化成了 SO2的形態(tài)，如2H2S+302 = 2 S02+2H202C0S+302 = 2 S03+2C02再將SA補(bǔ)入空氣，或氧氣或其他含氧氣體，補(bǔ)入量按焚燒后氣體中氧氣及Sh的量和濃度狀況決定，理論用量通過常規(guī)技術(shù)即可確定，實(shí)際氧氣用量過量按體積大約10 15%?；旌虾筮M(jìn)入SO2轉(zhuǎn)化器，并在催化劑作用下氧化轉(zhuǎn)化成為SO3,所用催化劑為本領(lǐng)域內(nèi)任何一種可以實(shí)現(xiàn)SO2轉(zhuǎn)換為SO3的催化劑，常見的有釩催化劑，如五氧化二釩及其負(fù)載催化劑等，或鉬催化劑，如金屬鉬及其負(fù)載催化劑等。經(jīng)上述氧化轉(zhuǎn)換后得到SO3及少量未反應(yīng)的so2。由于反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此需要采用冷凝降溫進(jìn)行熱交換，可使用逐級降溫的冷凝器來進(jìn)行，優(yōu)選空氣為冷凝介質(zhì)，經(jīng)換熱后的熱空氣可供酸性氣氧化燃燒和Sh氧化所用或處理過程中所需要的其他氧氣源，以實(shí)現(xiàn)熱量的回收。冷凝過程中氣體和水反應(yīng)，隨著冷凝過程逐漸轉(zhuǎn)化成大部分硫酸及極少量亞硫酸，尾氣中含有極微量的SO2，幾乎不含有其他硫化物，即可送至下游進(jìn)一步堿洗等處理直至排放。上述硫酸及亞硫酸可以直接排出進(jìn)行回收，或返回至所述處理過程的步驟(1)，在 1000-1350°C的高溫下硫酸和酸性氣中的H2S按照如下反應(yīng)式重新轉(zhuǎn)化為和S
H2S+H2S04 = S+S02+2H20亞硫酸則更加容易分解成SO2，所生成的與進(jìn)料酸性氣中的H2S進(jìn)一步反應(yīng)并回收硫磺，或直接循環(huán)參與酸性氣的處理。本發(fā)明提供的技術(shù)方案將酸性氣中的含硫氣體經(jīng)S02、SO3等形態(tài)過程最終以硫酸的形式加以固定，所述轉(zhuǎn)換方法均為已知成熟工藝，操作簡便。所得硫酸可直接回收或進(jìn)一步高溫分解回收硫單質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了酸性氣中硫元素的回收利用。所述的酸性氣適用范圍廣泛， 克勞斯尾氣、普通化工廠未經(jīng)處理的含硫廢氣等都可采用本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行處理。處理后的廢氣不僅能回收硫磺，尾氣經(jīng)常規(guī)堿洗等處理即可實(shí)現(xiàn)排放要求，減輕了環(huán)境壓力。所述處理過程中將熱交換后的冷凝空氣作為氧源，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用以及反應(yīng)熱量的回收。未采用本發(fā)明所述處理方法的焚燒爐尾氣或酸性氣體通常直接進(jìn)行堿洗等處理工藝，造成了硫元素的浪費(fèi)，并給下游處理造成了較大的壓力。本發(fā)明所述方法處理后的排放氣體中的含硫量明顯降低，同時提高了硫磺的回收率。本發(fā)明所述技術(shù)方案操作簡單，能有效凈化酸性氣體，簡化了酸性氣的處理流程，降低了操作成本和難度，適宜大規(guī)模應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明所述酸性氣凈化處理方法的工藝流程圖；圖中1、酸性氣；2、制硫燃燒爐；3、克勞斯轉(zhuǎn)化器；4、焚燒爐；5、SO2轉(zhuǎn)化器；6、換熱器或冷凝器；7、硫酸及亞硫酸；8、硫酸及亞硫酸；9、空氣、或氧氣、或其他含氧氣體；10、 換熱前冷卻介質(zhì)；11、換熱后冷卻介質(zhì)。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1如圖1所示，約40°C左右的酸性氣1同來自9的含氧氣體如空氣或純氧進(jìn)入制硫燃燒爐2中燃燒，回收部分硫磺后，氣體進(jìn)入二級克勞斯轉(zhuǎn)化器3做進(jìn)一步硫磺回收處理， 克勞斯尾氣同來自11的熱空氣在焚燒爐4中進(jìn)行焚燒，先預(yù)熱350°C，再焚燒，焚燒溫度為 1100-1350°C，含硫化合物轉(zhuǎn)化為SO2，含酸性氣與來自11的熱空氣混合后進(jìn)入轉(zhuǎn) SO3轉(zhuǎn)化器5，實(shí)現(xiàn)到SO3轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化器5內(nèi)，酸性氣與來自11的熱空氣中的&反應(yīng)生成so3，O2的用量根據(jù)焚燒爐尾氣排放的酸性氣中A和SA的量和濃度，加上常規(guī)技術(shù)即可確定氧氣的理論用量，實(shí)際氧氣用量過量按體積大約12%，SO2轉(zhuǎn)化SO3催化劑采用釩催化劑如五氧化二釩，空速βΟΟΟΙΓ1，反應(yīng)溫度為500°C。在轉(zhuǎn)化器5生成的含SO3的氣體，進(jìn)入酸冷凝器6，酸冷凝器的冷卻介質(zhì)為富氧氣空氣10，冷卻介質(zhì)10進(jìn)入酸冷凝器后對酸性氣進(jìn)行冷卻并排出熱空氣11，經(jīng)冷卻后的含 SO3氣體溫度降為約10(TC左右，同時在酸冷凝器6底部生成硫酸和小部分亞硫酸，一部分硫酸和亞硫酸7返回制硫燃燒爐2分解，分解產(chǎn)物與酸性氣反應(yīng)進(jìn)一步回收硫磺；一部分8 可送出裝置。含SO3氣體經(jīng)酸冷凝器6降溫處理后得到凈化，凈化的尾氣可送出邊界做進(jìn)一步如堿洗處理后可達(dá)標(biāo)排放至大氣。
本實(shí)施例所用的各工藝過程的裝置或設(shè)備如焚燒爐、克勞斯轉(zhuǎn)換器、制硫燃燒爐等均可采用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的裝置或設(shè)備。本實(shí)施例中的原料酸性氣1組成如下
權(quán)利要求
1.一種酸性氣的處理方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將酸性氣焚燒；(2)焚燒后的所述酸性氣與含氧氣體反應(yīng)得到含SO3和SA的酸性氣；(3)將所述含SO3和SA的酸性氣與水反應(yīng)得硫酸和亞硫酸，尾氣送至下游處理；(4)所述硫酸和亞硫酸直接回收或返回所述步驟(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)還包括酸性氣焚燒前，通過氧化燃燒回收硫磺和/或燃燒后經(jīng)一級或多級克勞斯轉(zhuǎn)化器回收硫磺；所述克勞斯轉(zhuǎn)化器優(yōu)選一級至四級克勞斯轉(zhuǎn)化器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述的酸性氣焚燒在制硫燃燒爐或焚燒爐中進(jìn)行，優(yōu)選帶有霧化蒸汽噴嘴的制硫燃燒爐或焚燒爐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述酸性氣的焚燒先經(jīng)過預(yù)熱再進(jìn)行焚燒，所述預(yù)熱溫度為80-400°C ；所述焚燒溫度為350-1400°C，優(yōu)選1000-1350°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述含氧氣體為空氣或氧氣；反應(yīng)溫度為300-800°C，優(yōu)選為400-500°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述酸性氣與水反應(yīng)同時冷凝降溫，采用空氣或水為冷凝介質(zhì)，所述尾氣冷凝降溫后的溫度為40-300°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述冷凝介質(zhì)為空氣，熱交換后的空氣用于步驟( 所述酸性氣與含氧氣體的反應(yīng)或步驟(1)所述的酸性氣焚燒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述的硫酸質(zhì)量濃度為 10-98%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將酸性氣在制硫燃燒爐中燃燒，經(jīng)過一級或多級克勞斯轉(zhuǎn)化器回收硫磺，再將回收硫磺后的所述酸性氣焚燒，所述克勞斯轉(zhuǎn)化器優(yōu)選一級至四級克勞斯轉(zhuǎn)化器；(2)焚燒后的所述酸性氣在催化劑存在下通入空氣氧化得含SO3和SA的酸性氣；(3)將所述含SO3和SA的酸性氣以空氣為介質(zhì)進(jìn)行熱交換，并與水反應(yīng)得到硫酸和亞硫酸，尾氣送至下游處理；(4)步驟(3)所述的硫酸和亞硫酸返回至步驟⑴所述的制硫燃燒爐燃燒回收硫磺； 步驟(3)所述熱交換后的空氣返回用于步驟(2)所述的氧化反應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述酸性氣氧化反應(yīng)采用釩系或鉬系催化劑；催化劑的體積空速為2000-1000( -1，優(yōu)選為3000-450011-^
全文摘要
本發(fā)明涉及一種酸性氣的處理方法，將酸性氣焚燒；焚燒后的酸性氣與含氧氣體反應(yīng)得到含SO3和SO2的酸性氣；再將其與水反應(yīng)得硫酸和亞硫酸，尾氣送至下游處理；所述硫酸和亞硫酸直接回收或返回前述酸性氣焚燒步驟。本發(fā)明所述技術(shù)方案操作簡單，能有效凈化酸性氣體，增加了硫磺回收率，簡化了酸性氣的處理流程，降低了操作難度，適宜大規(guī)模應(yīng)用。
文檔編號B01D53/48GK102198365SQ20111012141
公開日2011年9月28日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者宋夕平, 王偉, 王威 申請人:北京豐漢工程咨詢有限公司