一种用合成气脱硫所得H2S生产浓硫酸的装置以及生产方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用合成气脱硫所得H2S生产浓硫酸的装置，包括依次连接的过氧燃烧炉、废热锅炉、绝热氧化反应器、过热器、等温氧化反应器或催化剂床、过程冷却器、捕集器和水冷器；所述燃烧炉直连废热锅炉，所述绝热氧化反应器直连过热器，所述绝热氧化反应器壳体内衬硅酸铝耐高温绝热材料。本发明专利技术还涉及用该装置生产浓硫酸的方法，提高SO2的转化率，充分发挥低温催化剂的性能特性，提高在绝热反应过程中尚未反应的SO2的转化率，使得尾气中SO2含量降至20～25ppm。

Device for producing concentrated sulfuric acid by desulfurizing H2S obtained from syngas and production method thereof

The invention relates to a device for the production of concentrated sulfuric acid by H2S, including an oxygen combustion furnace, a waste heat boiler, an adiabatic oxidation reactor, an superheater, an isothermal oxidation reactor or a catalyst bed, a process cooler, a trap and a water cooler, and the heat insulation oxygen boiler, the heat insulation oxygen boiler, and the adiabatic oxygen. The reactor is directly connected to the superheater, and the adiabatic oxidation reactor shell is lined with aluminum silicate high temperature resistant thermal insulation material. The invention also involves the method of producing concentrated sulfuric acid by the device, improving the conversion rate of SO2, giving full play to the performance characteristics of the low temperature catalyst, improving the conversion rate of the SO2 which has not been reacted in the adiabatic reaction process, and reducing the SO2 content in the tail gas to 20 ~ 25ppm.

【技术实现步骤摘要】
一种用合成气脱硫所得H2S生产浓硫酸的装置以及生产方法
本专利技术属于化工设备和制备工艺，具体涉及一种用合成器脱硫所得气体生产浓硫酸的装置以及生产方法。
技术介绍
合成氨原料气是由煤、空气、水蒸气经气化反应而得，简称为合成气。其中的H2S气体有害于氨的合成，必须脱除。传统的脱硫工艺是以栲胶法为主的溶液脱硫，动力消耗大，脱除效率低。随着大型加压粉煤气化技术的应用推广，低温甲醇洗脱硫脱碳工艺及克劳斯硫回收技术随之应用，克劳斯硫回收装置庞大、能耗高、尾气排放量大，对环境仍有较大污染。近几年国内外研究一种含硫化氢酸性气体制备硫酸工艺，称之为清洁硫回收联产硫酸新工艺。本公司应用该项技术建成了工业化装置与低温甲醇洗脱硫脱碳装置相配套，经三年多的运行，生产平稳，年产98%浓硫酸3万吨，副产饱和蒸汽210万吨。该项技术仍存在H2S气体燃烧不完全导致尾气排放以及SO2转化SO3效率不高、反应热利用率低、所产饱和蒸汽应用范围小等问题。为促使H2S气体完全燃烧，并提高SO2的转化率和反应热的充分利用，设计一种转化率高、反应热充分利用的H2S气体直接生产浓硫酸的装置以及配套使用的制备方法，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种用合成气脱硫所得H2S生产浓硫酸的装置以及生产方法，转化效率高、H2S气体利用率高。一种用合成气脱硫所得H2S生产浓硫酸的装置，包括依次连接的过氧燃烧炉、废热锅炉、绝热氧化反应器、过热器、等温氧化反应器或催化剂床、过程冷却器、捕集器和水冷器；所述燃烧炉直连废热锅炉，所述绝热氧化反应器直连过热器，所述绝热氧化反应器壳体内衬硅酸铝耐高温绝热材料。利用权1所述装置的生成浓硫酸的生产方法，包括以下步骤：S1)H2S过氧燃烧：合成气经脱硫所得的H2S送入过氧燃烧炉的同时，另一管路通入氧含量50%的富氧空气，富氧空气与H2S燃烧放出大量热并生成生水蒸气和SO2；S2)产生饱和蒸汽：上述步骤S1)中生成的生成生水蒸气和SO2进入到与燃烧炉直连的废热锅炉中，向废热锅炉加热脱盐水生产饱和蒸汽；S3)SO2绝热催化反应：绝热反应器内装填有高温型催化剂，由废热锅炉输送来的过氧燃烧生成的SO2全轴向均匀通过三层催化剂，使得SO2转化为SO3；S4)反应气热交换生产过热蒸汽：上述步骤S2)催化反应时产生的高温反应气通过过热器4与废热锅炉以及等温氧化反应器产生的饱和蒸汽进行热交换生产过热蒸汽；S5)等温催化反应：上述步骤S3)中余留有部分SO2未转化为SO3，列管式等温催化反应器，管程装填低温型催化剂，绝热反应产生的反应气经热交换降温后，进入等温反应器管程，其中未反应的SO2在低温型含铯催化剂S108～H的作用下，进一步反应转化为SO3，放出的热量。加热壳程内热水产生饱和蒸汽去过热器4；S6)H2SO4蒸汽冷凝：在等温氧化反应器中有部分SO3与水蒸汽发生水合反应生成H2SO4蒸汽，之后经过过程冷却器，随着温度的降低水合反应加剧，大部分SO3生成H2SO4蒸汽；再经捕集器、水冷器后，最终被冷凝为98%的浓硫酸。上述生产方法，上述步骤S1)中，所述富氧空气的配比为H2S气体摩尔当量的1.5～2倍，燃烧温度为900～1000℃。上述生产方法，上述步骤S3)中，所述高温型催化剂为S101～2H。本专利技术的有益效果为：过氧燃烧使H2S能够完全燃烧，避免了尾气排放含H2S对环境的污染；直连式废热锅炉提高反应热的利用率，SO2绝热催化转化为SO3，选用的高温型催化剂在绝热状态下能够充分发挥其性能特性，以提高SO2的转化率；直连式过热器充分利用高温反应热生产用途更多的过热蒸汽；后置等温反应器，采用列管式，管程装填低温型催化剂，壳程通热水维持反应在等温状态下进行，充分发挥低温催化剂的性能特性，提高在绝热反应过程中尚未反应的SO2的转化率，使得尾气中SO2含量降至20～25ppm。附图说明图1为本专利技术实施例1的工艺流程示意图；图2为本专利技术实施例2的工艺流程示意图；图中：1、过氧燃烧炉；2、废热锅炉；3、绝热氧化反应器；4、过热器；5、等温氧化反应器；6、过程冷却器、7、催化剂床。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进一步解释说明。实施例1结合图1的工艺流程解释一种用合成气脱硫所得H2S气体直接生产浓硫酸的方法，包括以下步骤：S1)H2S过氧燃烧：来自脱硫工位的H2S气体从过氧燃烧炉1顶部进入，同时另一管路通入含量45～50%的富氧空气，其中O2按配比量为H2S摩尔当量的1.5～2倍，经分布板均匀喷出，在炉内充分燃烧，生成SO2、H2O水蒸汽，放出大量热量，反应温度高达900～1000℃，反应气温度大于900℃。S2)产生饱和蒸汽：H2S过氧燃烧产生的高温反应气直接进入与燃烧炉1相连的废锅管程之后进入废热锅炉2，加热壳程内的脱盐水生产饱和蒸汽输送至过热器4，其温度为320～340℃。S3)SO2绝热催化反应：过氧燃烧气体经步骤S2降温至410℃后，从绝热氧化反应器3顶部进入，经分布器和中间再分布器依次均匀通过三层催化剂，S101-2H催化剂起燃温度400℃，SO2转化为SO3，由于SO2浓度高，反应剧烈，放出大量热量，反应温度达450～480℃。S4)反应气热交换生产过热蒸汽：由上述步骤S3)中SO2催化转化SO3产生的高温反应气450～480℃，进入与绝热氧化器3直接相连的过热器4的管程，加热壳程内来自废热锅炉2和其后等温氧化反应器5的饱和蒸汽，生产过热蒸汽P=5.5，T=420℃。S5)等温催化反应：上述步骤S3中气体中仍含有约15%左右的SO2，需进一步催化转化，因此设置一种列管式等温催化反应器，管程装填含铯低温催化剂，壳程通入热水。经步骤S2绝热催化反应和过程S4热交换降温后的反应气体温度360～380℃，进入等温催化反应器底部封头，经分布器均匀分布，通过列管式等温反应器管程内的含铯低温型催化剂起燃温度340～350℃，未反应的SO2继续反应转化为SO3放出热量。加热壳程内来自过程冷却器6的热水，生产饱和蒸汽，并维持列管内催化剂处于等温状态400～420℃，充分发挥低温型催化剂S108～2H的特性，以提高SO2的转化率。出等温催化反应器的反应气温度280～300℃去过程冷却器6，SO2含量低于20～25ppm。S6)H2SO4蒸汽冷凝为浓硫酸：自等温氧化反应器5的反应气在高温下，SO3与水蒸汽部分发生水合反应生成H2SO4蒸汽，反应气从过程冷却器6的顶部封头进入，经分布器均匀分布进入过程冷却器6的管程，加热过程冷却器6壳程内的冷水至80～90℃，反应气温度降至120℃，随着温度的降低水合反应加剧，所生成的H2SO4蒸汽去捕集器收集并进一步降温至40℃，生成98%的浓硫酸。本专利技术的特点是过氧燃烧使H2S能够完全燃烧，避免了尾气排放含H2S对环境的污染；直连式废热锅炉提高反应热的利用率，SO2绝热催化转化为SO3，选用的高温型催化剂在绝热状态下能够充分发挥其性能特性，以提高SO2的转化率；直连式过热器充分利用高温反应热生产用途更多的过热蒸汽；后置等温反应器采用列管式，管程装填低温型催化剂，壳程通热水维持反应在等温状态下进行，充分发挥低温催化剂的性能特性，提高在绝热反应过程中尚未反应的SO2的转化率，使得尾本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用合成气脱硫所得H2S生产浓硫酸的装置，其特征在于：包括依次连接的过氧燃烧炉（1）、废热锅炉（2）、绝热氧化反应器（3）、过热器（4）、等温氧化反应器（5）或催化剂床（7）、过程冷却器（6）、捕集器和水冷器；所述燃烧炉（1）直连废热锅炉（2），所述绝热氧化反应器（3）直连过热器（4），所述绝热氧化反应器（3）壳体内衬硅酸铝耐高温绝热材料。

【技术特征摘要】
1.一种用合成气脱硫所得H2S生产浓硫酸的装置，其特征在于：包括依次连接的过氧燃烧炉（1）、废热锅炉（2）、绝热氧化反应器（3）、过热器（4）、等温氧化反应器（5）或催化剂床（7）、过程冷却器（6）、捕集器和水冷器；所述燃烧炉（1）直连废热锅炉（2），所述绝热氧化反应器（3）直连过热器（4），所述绝热氧化反应器（3）壳体内衬硅酸铝耐高温绝热材料。2.一种利用权1所述装置的生成浓硫酸的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：S1)H2S过氧燃烧：合成气经脱硫所得的H2S送入过氧燃烧炉（1）的同时，另一管路通入氧含量50%的富氧空气，富氧空气与H2S燃烧放出大量热并生成生水蒸气和SO2；S2)产生饱和蒸汽：上述步骤S1)中生成的生成生水蒸气和SO2进入到与燃烧炉（1）直连的废热锅炉（2）中，向废热锅炉（2）加热脱盐水生产饱和蒸汽；S3)SO2绝热催化反应：绝热反应器（3）内装填有高温型催化剂，由废热锅炉（2）输送来的过氧燃烧生成的SO2全轴向均匀通过三层催化剂，使得SO2转化为SO3；S4)反应气热交换生产过热蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：林炯，何树文，井源，李思华，胡茂龙，刘杰，
申请(专利权)人：山东润银生物化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37