一種含硫化氫廢氣濕法制硫酸的方法
【專利摘要】一種含硫化氫廢氣濕法制硫酸的方法，屬于環(huán)境保護(hù)中廢氣治理和化工生產(chǎn)的【技術(shù)領(lǐng)域】。含硫化氫廢氣首先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%~50%稀硫酸脫除氮化合物，再送入焚燒爐，加入預(yù)熱空氣維持700~1000℃燃燒溫度和還原/氧化氣氛，使硫化氫和其他可燃組分充分燃燒，并減少氮氧化物生成量。焚燒爐出口高溫氣體送入中壓廢熱鍋爐回收熱量副產(chǎn)飽和蒸汽。廢熱鍋爐出口含二氧化硫煙氣直接送入轉(zhuǎn)化器，經(jīng)過一次轉(zhuǎn)化生成含三氧化硫和水蒸氣的煙氣。轉(zhuǎn)化器內(nèi)反應(yīng)熱用換熱設(shè)備及時移出。轉(zhuǎn)化器出口煙氣送入至少一級冷凝器管程，冷凝器殼程則通入適量空氣作為冷卻介質(zhì)。冷凝器底部流出的高溫濃硫酸經(jīng)脫鹽水預(yù)熱器和酸冷卻器回收熱能。冷凝器出口尾氣進(jìn)入脫硫塔除去二氧化硫和氮氧化物。
【專利說明】一種含硫化氫廢氣濕法制硫酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)中廢氣治理和化工生產(chǎn)的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種含硫化氫廢氣濕法制硫酸的方法。
技術(shù)背景 [0002]含硫化氫廢氣一般在石油煉制、天然氣凈化、煉焦、煤氣化及粘膠纖維生產(chǎn)等過程中產(chǎn)生。含硫化氫廢氣有時還含有羰基硫、二硫化碳、氨等組分。由于硫化氫劇毒且易燃易爆，因此這種氣體不能直接排放到大氣中，必須加以處理。處理含硫化氫廢氣的常規(guī)方法有克勞斯法回收硫磺，或采用濕法或干法工藝生產(chǎn)硫酸等。克勞斯法工藝流程長、設(shè)備投資大，由于受工藝條件限制，即使采用帶SCOT法等尾氣處理系統(tǒng)的克勞斯法硫回收裝置，尾氣也很難達(dá)標(biāo)排放，需另外設(shè)置堿吸收尾氣處理系統(tǒng)。對于處理量較小的含硫化氫廢氣，或者是廢氣中含較多量的二硫化碳、羰基硫時，采用克勞斯法操作難度大且不太經(jīng)濟(jì)。
[0003]干法制酸工藝一般采用普通空氣作為助燃劑和氧化劑，將氣體中的硫化氫及氨、烴類等氧化為二氧化硫、氮?dú)夂投趸迹?000°c左右的二氧化硫氣體進(jìn)廢熱鍋爐回收熱、凈化系統(tǒng)洗滌降溫后，在釩催化劑作用下將二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫，經(jīng)濃硫酸或發(fā)煙硫酸吸收生成產(chǎn)品酸。該法的工藝流程長、設(shè)備投資大、熱能回收效率低，雖然技術(shù)較為成熟，但使用的也不普遍。
[0004]濕法制酸技術(shù)則是將含水蒸氣的焚燒氣直接在釩催化劑上反應(yīng)，將二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫。含水蒸氣的轉(zhuǎn)化氣經(jīng)降溫冷凝后直接生產(chǎn)成品酸。該法具有工藝流程短、設(shè)備投資少、熱能回收效率高，基本無廢水、廢渣排放等優(yōu)點(diǎn)，已越來越受到重視。
[0005]關(guān)于含硫化氫廢氣濕法制酸在以下專利被公開。中國專利CN89103752.7、CN200410047016.4、CN200710010968.2、CN200710010969.7、CN200910176353.6、CN200910032937.6、CN201110184128.4中公開了硫化氫濕法制硫酸的方法和設(shè)備。上述專利公開的方法，存在以下問題:
(I)尾氣酸霧和二氧化硫含量很容易超標(biāo)，雖然設(shè)置了硅油燃燒器或電除霧器等控制手段，但酸霧指標(biāo)仍難有效控制；同時，由于采用的是一次轉(zhuǎn)化工藝，二氧化硫總轉(zhuǎn)化率只有99%左右。因此，難以達(dá)到即將實(shí)施的硫化氫制酸尾氣二氧化硫排放濃度限值400mg/m3、酸霧排放濃度限值30mg/m3的新標(biāo)準(zhǔn)要求。上述專利均未能提出解決尾氣二氧化硫和酸霧超標(biāo)的有效辦法。
[0006](2)含硫化氫廢氣中通常含有氨及其他氮化合物，同時助燃空氣中帶入大量氮?dú)?；?100°C左右高溫下焚燒時產(chǎn)生大量熱力型和燃料型氮氧化物。濕法制酸中氮氧化物一部分進(jìn)入成品酸中，使得成品酸氮氧化物可能高達(dá)0.3% ;另一部分氮氧化物則隨尾氣排出系統(tǒng)，有可能導(dǎo)致尾氣氮氧化物超標(biāo)，有時甚至冒黃煙。上述專利未能提出脫除氮氧化物的有效辦法。
[0007](3)轉(zhuǎn)化氣采用熔鹽或蒸汽間接換熱降溫，熔鹽系統(tǒng)易發(fā)生堵塞。用4.(Te.0MPa高壓蒸汽作為換熱介質(zhì)時，高壓蒸汽對冷卻管的材質(zhì)有很高要求；并且，轉(zhuǎn)化器內(nèi)置冷卻管易發(fā)生露點(diǎn)腐蝕而泄漏，影響正常生產(chǎn)。
[0008]發(fā)明人提出一種含硫化氫廢氣濕法制硫酸的技術(shù)，同時采取措施抑制或減少制酸中氮氧化物和酸霧的產(chǎn)生。迄今為止，尚未見到上述方法的發(fā)明專利和研究文獻(xiàn)等報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有含硫化氫廢氣濕法制酸尾氣二氧化硫、氮氧化物和酸霧易超標(biāo)，余熱回收設(shè)備面臨壓力等級高、制造操作難度大、易受露點(diǎn)腐蝕等問題，而提供的一種利用稀硫酸預(yù)先脫氨、還原/氧化焚燒控制氮氧化物生成量，熱管換熱設(shè)備減輕設(shè)備露點(diǎn)腐蝕的可能性，同時，采取尾氣脫硫脫硝手段進(jìn)一步脫除尾氣中的二氧化硫、酸霧氮氧化物的方法。該技術(shù)具有技術(shù)成熟、投資少、能耗低、生產(chǎn)成本低、硫回收率高、二氧化硫和氮氧化物去除率高等優(yōu)點(diǎn)，適合企業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0010]本發(fā)明是按如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
鑒于大多數(shù)含硫化氫廢氣含氨，先將含硫化氫廢氣送入原料氣脫氨系統(tǒng)。用質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%~50%稀硫酸吸收原料氣中的氮化合物(主要是氨)，然后用空氣氣提出吸收液中溶解的硫化氫并加以回收。富集到質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%~40%的硫酸銨溶液移出系統(tǒng)，用制酸系統(tǒng)副產(chǎn)蒸汽蒸發(fā)濃縮制得固體硫酸銨產(chǎn)品。如果含硫化氫廢氣中不含氨，原料氣直接旁路去后續(xù)焚燒爐。
[0011]將含硫化氫廢氣及預(yù)熱空氣送入焚燒爐內(nèi)，維持70(Tl000°C燃燒溫度和還原/氧化氣氛，使硫化氫和其他可燃組分充分燃燒，并減少氮氧化物生成量。焚燒爐出口高溫氣體送入中壓余熱鍋爐，回收熱量副產(chǎn)飽和蒸汽。余熱鍋爐出口含二氧化硫煙氣直接送入轉(zhuǎn)化器。
[0012]在轉(zhuǎn)化器內(nèi)，二氧化硫與濕法制酸釩催化劑接觸反應(yīng)，經(jīng)過一次轉(zhuǎn)化，生成含三氧化硫和水蒸氣的煙氣。轉(zhuǎn)化器內(nèi)反應(yīng)熱用換熱設(shè)備及時移出。
[0013]轉(zhuǎn)化器出口煙氣直接送入至少一級冷凝器管程，冷凝器殼程則通入適量空氣作為冷卻介質(zhì)。冷凝器出口預(yù)熱空氣分兩部分，一部分送焚燒爐用作助燃空氣；另一部分送入煙囪前尾氣管道中，以提高尾氣浮力。
[0014]采用一次轉(zhuǎn)化工藝，冷凝器出口尾氣進(jìn)入尾吸塔，塔頂噴淋適量的吸收液，將尾氣中的二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸、氮氧化物轉(zhuǎn)化為硝酸，從而有效脫除。尾吸塔出口氣體經(jīng)除霧后與預(yù)熱空氣混合后送煙?排空。冷凝器底部流出的高溫濃硫酸經(jīng)脫鹽水預(yù)熱器和酸冷卻器回收熱能，降溫后送入成品酸儲罐儲存。
[0015]一般地，本發(fā)明方法包括以下主要步驟:
Ca)含硫化氫廢氣送入原料氣脫氨系統(tǒng)。所述原料氣脫氨系統(tǒng)由一臺洗滌吸收塔和一臺脫氣塔組成，也可以是采用洗滌吸收塔在上、脫氣塔在下的組合塔形式。所述含硫化氫廢氣從下部進(jìn)入所述洗滌吸收塔，與塔頂噴淋的質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%~50%稀硫酸逆流接觸，將氣體中的氮化合物(主要是氨)洗滌下來。洗滌吸收液可以循環(huán)洗滌，為防止硫酸銨結(jié)晶堵塞管道和設(shè)備，需控制循環(huán)吸收液中硫酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30%~40%。一旦循環(huán)吸收液中硫酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到40%，立即將溶液送去蒸發(fā)濃縮裝置，利用后續(xù)制酸系統(tǒng)副產(chǎn)的低壓蒸汽作為硫酸銨濃縮熱源，生成固體硫酸銨產(chǎn)品。硫酸銨濃縮結(jié)晶中副產(chǎn)水返回原料氣脫氨系統(tǒng)用作稀釋水。如果含硫化氫廢氣中不含氨，原料氣直接旁路去后續(xù)焚燒爐。[0016](b)含硫化氫廢氣由爐頭進(jìn)入焚燒爐。所述焚燒爐為臥式結(jié)構(gòu)，包括爐頭、還原段、氧化段和煙氣出口等部分。20(T25(TC的預(yù)熱空氣分兩路進(jìn)入所述焚燒爐，一路(約占總氣量的70%~90%)從爐頭進(jìn)入，維持所述焚燒爐前部為還原氣氛(即還原段)，溫度70(Tl00(rC，優(yōu)選溫度90(Ti00(rc，以減少燃燒型和熱力型氮氧化物的生成量；另一路(約占總氣量的10%~309Ο從爐中部進(jìn)入，維持所述焚燒爐后部為氧化氣氛(即氧化段)，溫度110(Tl30(rC，優(yōu)選溫度ii0(Ti20(rc，以保證所述含硫廢氣中的可燃組分完全燃燒。當(dāng)所述焚燒爐內(nèi)燃燒溫度低時(如小于700°c)需要補(bǔ)充輔助燃料。所述輔助燃料包括但不僅限于天然氣、焦?fàn)t氣、瓦斯氣、煤氣和硫磺,所述輔助燃料由爐頭送入所述焚燒爐。
[0017](C)所述焚燒爐煙氣出口出來的100(Tl25(TC的高溫?zé)煔膺M(jìn)入一臺臥式余熱鍋爐。所述余熱鍋爐汽包壓力在2.5^4.0MPa，優(yōu)選4.0MPa中壓熱管鍋爐，以免與煙氣接觸的金屬發(fā)生露點(diǎn)腐蝕。所述余熱鍋爐出口溫度降至39(T430°C的煙氣直接進(jìn)入轉(zhuǎn)化器。
[0018](d)在所述轉(zhuǎn)化器內(nèi)，二氧化硫與專用濕法制酸釩催化劑接觸反應(yīng)，生成含三氧化硫和水蒸氣的轉(zhuǎn)化氣，控制轉(zhuǎn)化器進(jìn)口煙氣氧氣和二氧化硫體積分?jǐn)?shù)比在0.9^1.5。所述轉(zhuǎn)化器采用2~3段催化劑床層。
[0019](e)(轉(zhuǎn)化器中第一段催化劑床層裝填普通濕法釩催化劑，如有需要也可在上部裝填適量濕法含銫催化劑；最后一段催化劑床層裝填普通濕法釩催化劑，如有需要也可全部裝填濕法含銫催化劑。所述轉(zhuǎn)化器催化劑床層后設(shè)有熱管換熱器，通過加熱飽和蒸汽或鍋爐水的方式將催化劑床層反應(yīng)熱及時移出。
[0020]f)對于2段催化劑床層轉(zhuǎn)化器。第一段催化劑床層出口 50(T60(TC煙氣進(jìn)入一臺內(nèi)置或外置熱管換熱器(即I換熱器)，與所述余熱鍋爐或II換熱器來的飽和蒸汽換熱，煙氣溫度降至40(T42(TC進(jìn)入第二段催化劑床層繼續(xù)反應(yīng)。第二段催化劑床層出口440^480 °C煙氣進(jìn)入一臺內(nèi)置或外置熱管換熱器(即II換熱器)，通過加熱鍋爐給水(或飽和蒸汽)的方式將煙氣溫度降至該轉(zhuǎn)化氣露點(diǎn)溫度以上1(T30°C，隨后轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入后續(xù)冷凝器。預(yù)熱后鍋爐給水送入所述鍋爐汽包。露點(diǎn)溫度以上1(T30°C是指，露點(diǎn)溫度tfKTC至露點(diǎn)溫度tQ+30°C。`
[0021](g)對于3段催化劑床層轉(zhuǎn)化器。第一段催化劑床層出口 50(T6(KrC煙氣進(jìn)入一臺內(nèi)置或外置熱管換熱器(即I換熱器)，與所述余熱鍋爐或II換熱器來的飽和蒸汽換熱，煙氣溫度降至40(T42(TC進(jìn)入第二段催化劑床層繼續(xù)反應(yīng)。第二段催化劑床層出口44(T480°C煙氣進(jìn)入一臺內(nèi)置或外置熱管換熱器(即II換熱器)，通過加熱飽和蒸汽的方式將煙氣溫度降至39(T420°C進(jìn)入第三段催化劑床層繼續(xù)反應(yīng)。第三段催化劑床層出口40(T43(TC的轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入一臺內(nèi)置或外置熱管換熱器(即III換熱器)，通過加熱鍋爐給水的方式將煙氣溫度降至該轉(zhuǎn)化氣露點(diǎn)溫度以上1(T30°C，隨后轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入后續(xù)冷凝器。預(yù)熱后鍋爐給水送入所述鍋爐汽包。隨后轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入后續(xù)冷凝器。預(yù)熱后鍋爐給水送入所述鍋爐汽包。
[0022](h)所述冷凝器為耐酸型列管式降膜冷凝器，所述冷凝器換熱管可以是內(nèi)涂搪瓷螺旋槽式鋼管，或者是石英玻璃管或高硼硅玻璃管。所述冷凝器內(nèi)熱煙氣走管程，冷卻空氣走殼程。所述進(jìn)入轉(zhuǎn)化氣露點(diǎn)溫度以上1(T30°C的熱轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入所述冷凝器，與經(jīng)一臺空氣過濾器過濾的常溫空氣逆向流動換熱。所述冷凝器出口預(yù)熱后空氣分兩路，一路(約占總氣量的30%~50%)送所述焚燒爐用作助燃空氣，另一路(約占總氣量的50%~70%)送入煙囪前尾氣管道中，將尾氣溫度由5(T60°C提高到7(T90°C，以提高尾氣浮力。
[0023](i)所述冷凝器出口 80-100?氣體進(jìn)入一臺尾吸塔，塔頂噴淋適量的循環(huán)吸收液，將尾氣中的二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸、氮氧化物轉(zhuǎn)化為硝酸。所述循環(huán)吸收液可以是質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%~40%的雙氧水，或者是過硫酸溶液。所述尾吸塔出口潔凈氣體經(jīng)酸霧控制器除霧后，再由引風(fēng)機(jī)送入煙囪排空。尾吸塔循環(huán)酸槽排出的質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%~60%硫酸及酸霧控制器收集的冷凝液一并送入所述原料氣脫氨系統(tǒng)，用作氨洗滌吸收酸。
[0024](j)所述冷凝器底部加入適量酸冷卻器出口 3(T40°C濃硫酸，將所述冷凝器出口酸溫調(diào)至io(Ti5(rc匯集到儲酸槽，再用泵送入一臺脫鹽水預(yù)熱器，通過加熱脫鹽水的方式將硫酸溫度降至6(T80°C。所述脫鹽水預(yù)熱器出口硫酸進(jìn)入一臺所述酸冷卻器，利用循環(huán)冷卻水將硫酸溫度冷卻至3(T40°C。所述酸冷卻器出口 3(T40°C、質(zhì)量分?jǐn)?shù)97%~99%的濃硫酸分兩路，一路送入所述冷凝器底部用作混酸降溫；另一路送入成品酸儲罐儲存。
[0025]本發(fā)明方法將原料氣脫氨，含硫化氫廢氣濕法轉(zhuǎn)化與雙氧水(或過硫酸)脫硫脫硝有機(jī)結(jié)合，采用臥式熱管余熱鍋爐氣-液換熱、熱管換熱器氣-汽換熱活或氣-液換熱、冷凝器氣-氣換熱、脫鹽水預(yù)熱器液-液換熱等高能效熱回收方式，最大限度地回收硫資源和熱能資源的同時，通過特殊設(shè)計和選材有效避免了氣體露點(diǎn)腐蝕和高溫濃硫酸、稀硫酸的腐蝕。此外，采用原料氣脫氨系統(tǒng)和還原/氧化兩段焚燒工藝可以最大限度地減少氮氧化物生成量。
[0026]制酸中采用臥式熱管余熱鍋爐回收焚燒氣高溫?zé)崮埽捎脽峁軗Q熱器回收轉(zhuǎn)化氣中溫?zé)崮?，采用冷凝器和脫鹽水預(yù)熱器回收熱冷凝酸低溫?zé)崮埽瓤捎行П苊獠徽２僮骰蜷_停車時可能存在的換熱管露點(diǎn)腐蝕問題，而且熱能回收效率大大提高。特別是采用設(shè)置脫鹽水預(yù)熱器回收冷凝器出口 25(T270°C濃硫酸熱能的方式，既可進(jìn)一步提高了裝置熱能回收效率，又減少了循環(huán)冷卻水用量。一次轉(zhuǎn)化工藝的總轉(zhuǎn)化率可達(dá)99.2%，配套以雙氧水或過硫酸為吸收劑的尾吸塔，總硫回收率可達(dá)99.9%。
`[0027]與常規(guī)濕法制酸工藝相比，本發(fā)明方法具有投資省、能耗低、副產(chǎn)蒸汽多、尾氣二氧化硫、酸霧和氮氧化物可達(dá)標(biāo)排放等優(yōu)點(diǎn)。
[0028]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明高效回收利用硫、氮資源的同時，充分利用了制酸過程的余熱資源，使得生產(chǎn)成本更低、資源利用效率更高。通過采用一次轉(zhuǎn)化+尾氣脫硫或兩次轉(zhuǎn)化工藝，有效減少了制酸尾氣二氧化硫、酸霧和氮氧化物污染問題。該技術(shù)具有良好的環(huán)保效益和社會效益，也能獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為一種含硫化氫廢氣濕法制硫酸的方法實(shí)施例一的工藝流程圖。
[0030]圖中:I緩沖罐，2氨吸收塔，3氣提塔，4焚燒爐，5汽包，6廢熱鍋爐，7轉(zhuǎn)化器，8 II換熱器，9 I換熱器，10 III換熱器，11燃燒風(fēng)機(jī)，12冷凝器，13空氣過濾器，14空氣風(fēng)機(jī)，15尾吸塔，16酸霧控制器，17循環(huán)酸槽，18，成品酸罐，19酸冷卻器，20脫鹽水預(yù)熱器。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0032]本發(fā)明實(shí)施例具體采用如下工藝流程:圖1中含硫化氫廢氣經(jīng)設(shè)備I穩(wěn)定至一定壓力后送入設(shè)備2，與塔頂噴淋的稀硫酸逆流接觸，將含硫化氫廢氣中的氨洗滌除去。洗滌液流入設(shè)備3，通入空氣將洗滌液中的硫化氫氣提出來。氣提氣混入設(shè)備2出口氣體，再送入設(shè)備4焚燒。設(shè)備3出來的硫酸銨溶液送去蒸發(fā)濃縮生產(chǎn)固體產(chǎn)品。設(shè)備11送來的助燃空氣進(jìn)入設(shè)備4焚燒，如有需要(如燃燒溫度過低、焚燒爐出口二氧化硫濃度過低等)向設(shè)備4內(nèi)補(bǔ)充適當(dāng)輔助燃料。設(shè)備4出口 100(Tl25(TC高溫?zé)煔膺M(jìn)入設(shè)備6，設(shè)備6出口 39(T430°C的煙氣直接進(jìn)入設(shè)備7，依次經(jīng)過2~3段催化轉(zhuǎn)化后，設(shè)備7出口 40(T43(TC煙氣進(jìn)入設(shè)備10預(yù)熱鍋爐給水，降溫至265~285°C的煙氣進(jìn)入設(shè)備12，與來自設(shè)備13來的冷卻空氣換熱冷凝成酸。設(shè)備12出口80-100?氣體進(jìn)入設(shè)備15用吸收液脫硫脫硝后，再經(jīng)設(shè)備16脫除酸霧，設(shè)備16出口潔凈尾氣與設(shè)備12來的預(yù)熱空氣混合后送煙囪排空。設(shè)備12出口 15(T250°C預(yù)熱空氣一路進(jìn)設(shè)備11，一路進(jìn)設(shè)備16后管道。設(shè)備12底部出來的高溫濃硫酸依次進(jìn)設(shè)備20，19換熱降溫，最后送入設(shè)備18儲存。設(shè)備17，16來的稀硫酸送入設(shè)備2用作洗滌液。
[0033]例I。某3段轉(zhuǎn)化濕法制酸裝置，配套雙氧水脫硫系統(tǒng)。處理含硫化氫廢氣量2047m3/h，H2S體積分?jǐn)?shù)24%。進(jìn)焚燒爐200°C助燃空氣量7100m3/h，燃料氣37t/h，燃燒溫度在85(Tl000°C。進(jìn)轉(zhuǎn)化器氣體SO2體積分?jǐn)?shù)1.5%~1.6%，O2體積分?jǐn)?shù)3%~4%，H2O體積分?jǐn)?shù)6%~8%，其余為氮?dú)夂投趸肌＠淠骼鋮s風(fēng)量23000m3/h。制酸裝置總轉(zhuǎn)化率92%，硫回收利用率99.5%, w (H2S04 ) 98%硫酸產(chǎn)量19600t/a，外排脫硫煙氣SO2濃度在100mg/m3以下，硫酸霧濃度在20 mg/m3以下，氮氧化物濃度在50mg/m3以下。425°C中壓蒸汽產(chǎn)量約
4.7t/h，噸酸電耗約90kWh。
[0034]例2。某2段轉(zhuǎn)化濕法制酸裝置。處理兩種含硫化氫廢氣，一種是貧氣，流量22000m3/h,H2S+CS215g/m3 ;另一種是富氣，流量 750m3/h，H2S+CS21185g/m3。焚燒爐燃燒溫度在90(Tll00°C。進(jìn)轉(zhuǎn)化器氣體SO2體積分?jǐn)?shù)0.6%~Ο.8%，O2體積分?jǐn)?shù)4%~5%，H2O體積分?jǐn)?shù)3%~4%，其余為氮?dú)夂投趸?。制酸裝置總轉(zhuǎn)化率90%，硫回收利用率99.4%，#(H2SO4)98%硫酸產(chǎn)量28000t/a，外排脫硫煙氣SO2濃度在100mg/m3以下，硫酸霧濃度在20mg/m3以下，氮氧化物濃度在50 mg/m3以下。330°`C、40MPa中壓蒸汽產(chǎn)量約6.7t/h，噸酸電耗約88kWh。
[0035]例3。某3段轉(zhuǎn)化濕法制酸裝置。處理含硫化氫廢氣流量5000m3/h，組分=H2S體積分?jǐn)?shù)66.0%，CO2體積分?jǐn)?shù)20.0%，N2體積分?jǐn)?shù)10.0%，有機(jī)物體積分?jǐn)?shù)3.0%，NH3體積分?jǐn)?shù)
1.0%。出焚燒爐氣體溫度在1100°C左右，組分為SO2體積分?jǐn)?shù)7.4%，O2體積分?jǐn)?shù)8.0%，H2O體積分?jǐn)?shù)12.0%，其余為氮?dú)夂投趸?。制酸裝置總轉(zhuǎn)化率99.8%，硫回收利用率99.6%，w (H2SO4)98%硫酸產(chǎn)量115000t/a，外排脫硫煙氣SO2濃度在100mg/m3以下，硫酸霧濃度在20mg/m3以下，氮氧化物濃度在50mg/m3以下。330°C、40MPa中壓蒸汽產(chǎn)量約50t/h，噸酸電耗約95kWh。
[0036]本發(fā)明實(shí)施例中，轉(zhuǎn)化率在99%以上，脫硫效率在95%以上，脫硝效率95%以上，硫回收利用率在99%以上，成品硫酸品質(zhì)達(dá)到國家工業(yè)硫酸優(yōu)等品指標(biāo)。充分回收利用制酸過程余熱，生產(chǎn)過程中基本無廢酸、廢水、廢渣排放，制酸尾氣經(jīng)脫硫處理后達(dá)標(biāo)排放。
[0037]最后應(yīng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制。盡管參照前述實(shí)施例對發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種含硫化氫廢氣濕法制硫酸的方法，其特征在于，包括以下連續(xù)步驟: 將含硫化氫廢氣送入原料氣脫氨系統(tǒng)，用稀硫酸吸收原料氣中的氮化合物，然后用空氣氣提出吸收液中溶解的硫化氫并加以回收；將富集到質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%~40%的硫酸銨溶液移出系統(tǒng)，用制酸系統(tǒng)副產(chǎn)蒸汽蒸發(fā)濃縮制得固體硫酸銨產(chǎn)品；將含硫化氫廢氣及預(yù)熱空氣送入焚燒爐內(nèi)，維持70(Ti00(rc燃燒溫度和還原/氧化氣氛；焚燒爐出口高溫氣體送入中壓余熱鍋爐，回收熱量副產(chǎn)飽和蒸汽，余熱鍋爐出口含二氧化硫煙氣直接送入轉(zhuǎn)化器；在轉(zhuǎn)化器內(nèi)，二氧化硫與催化劑接觸反應(yīng)，轉(zhuǎn)化器內(nèi)反應(yīng)熱用換熱設(shè)備及時移出；轉(zhuǎn)化器出口煙氣直接送入至少一級冷凝器管程，冷凝器殼程則通入空氣作為冷卻介質(zhì)，冷凝器出口預(yù)熱空氣一部分送焚燒爐用作助燃空氣，一部分送入煙囪前尾氣管道中；冷凝器出口尾氣進(jìn)入尾吸塔，塔頂噴淋適量的吸收液，將尾氣中的二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸、氮氧化物轉(zhuǎn)化為硝酸，從而有效脫除；尾吸塔出口氣體經(jīng)除霧后與預(yù)熱空氣混合后送煙?排空，冷凝器底部流出的高溫濃硫酸經(jīng)脫鹽水預(yù)熱器和酸冷卻器回收熱能，降溫后的成品酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述原料氣脫氨系統(tǒng)包括一臺洗滌吸收塔和一臺脫氣塔，采用洗滌吸收塔在上、脫氣塔在下的組合塔形式；所述含硫化氫廢氣從下部進(jìn)入所述洗滌吸收塔，與塔頂噴淋的質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%~50%稀硫酸逆流接觸，將氣體中的氮化合物洗滌下來；控制循環(huán)吸收液中硫酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30%~40%，將接近飽和的溶液送去蒸發(fā)濃縮裝置，利用后續(xù)制酸系統(tǒng)副產(chǎn)的低壓蒸汽作為硫酸銨濃縮熱源，生成固體硫酸銨產(chǎn)品；硫酸銨濃縮結(jié)晶中副產(chǎn)水返回原料氣脫氨系統(tǒng)用作稀釋水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述焚燒爐為臥式結(jié)構(gòu)，包括爐頭、還原段、氧化段和煙氣出口 ；20(T25(TC的預(yù)熱空氣分兩路進(jìn)入所述焚燒爐，一路約占總氣量70%~90%的空氣從爐頭進(jìn)入，維持所述焚燒爐前部為還原氣氛，即還原段，溫度70(Tl00(rC，以減少燃燒型和熱力型氮氧化物的生成量；另一路約占總氣量10%~30%的空氣從爐中部進(jìn)入，維持所述焚燒爐后部為氧化氣氛，即氧化段，溫度ii0(Ti30(rc，以保證所述含硫廢氣中的可燃組分完全燃燒；當(dāng)所述焚燒爐內(nèi)燃燒溫度達(dá)不到700°c，需要補(bǔ)充輔助燃料；所述輔助燃料包括天然氣、焦?fàn)t氣、瓦斯氣、煤氣和硫磺，所述輔助燃料由爐頭送入所述焚燒爐，所述焚燒爐還原段溫度90(Tl000°C ;氧化段溫度110(Tl200°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，`其特征在于，所述焚燒爐煙氣出口出來的100(Tl25(TC的高溫?zé)煔膺M(jìn)入一臺臥式余熱鍋爐；所述余熱鍋爐為汽包壓力在2.5^4.0MPa中壓熱管鍋爐；轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中所有與濕轉(zhuǎn)化氣接觸的換熱設(shè)備均采用熱管換熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，控制所述轉(zhuǎn)化器進(jìn)口煙氣氧氣和二氧化硫體積分?jǐn)?shù)比在0.9^1.5 ;所述轉(zhuǎn)化器采用2~3段催化劑床層，進(jìn)所述冷凝器轉(zhuǎn)化氣溫度控制在該轉(zhuǎn)化氣露點(diǎn)溫度以上1(T30°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述冷凝器為耐酸型列管式降膜冷凝器；所述冷凝器換熱管是內(nèi)涂搪瓷螺旋槽式鋼管，或者采用石英玻璃管或高硼硅玻璃管；所述冷凝器內(nèi)熱煙氣走管程，冷卻空氣走殼程；所述在該轉(zhuǎn)化氣露點(diǎn)溫度以上1(T30°C的熱轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入所述冷凝器，與經(jīng)一臺空氣過濾器過濾的常溫空氣逆向流動換熱；所述冷凝器出口預(yù)熱后空氣分兩路，一路占總氣量約30%~50%的熱空氣送所述焚燒爐用作助燃空氣，另一路占總氣量約50%~70%的熱空氣送入煙囪前尾氣管道中，將尾氣溫度由5(T60°C提高到70^90 0C ο
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述冷凝器出口80-100?氣體進(jìn)入一臺尾吸塔，塔頂噴淋循環(huán)吸收液，將尾氣中的二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸、氮氧化物轉(zhuǎn)化為硝酸；所述循環(huán)吸收液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%~40%的雙氧水，或者是過硫酸溶液；所述尾吸塔出口氣體經(jīng)酸霧控制器除霧后，再由引風(fēng)機(jī)送入煙囪排空；尾吸塔循環(huán)酸槽排出的質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%~60%硫酸及酸霧控制器收集的冷凝液一并送入所述原料氣脫氨系統(tǒng)，用作氨洗滌吸收酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述冷凝器底部加入來自酸冷卻器的3(T40°C濃硫酸，將所述冷凝器出口酸溫調(diào)至i0(Ti5(rc匯集到儲酸槽，再用泵送入一臺脫鹽水預(yù)熱器，通過加熱脫鹽水的方式將硫酸溫度降至6(T80°C ;所述脫鹽水預(yù)熱器出口硫酸進(jìn)入一臺所述酸冷卻器，利用循環(huán)冷卻水將硫酸溫度冷卻至3(T40°C ;所述酸冷卻器出口 3(T40°C、質(zhì)量分?jǐn)?shù)97%~99%的濃 硫酸分兩路，一路送入所述冷凝器底部用作混酸降溫；另一路送入成品fe儲te儲存。
【文檔編號】C01B17/74GK103626136SQ201210301253
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月23日
【發(fā)明者】紀(jì)羅軍, 魏蘭, 明素榮, 張成昆, 吳英來 申請人:中國石油化工股份有限公司, 南化集團(tuán)研究院