一种二次加压生产浓硫酸的湿法硫酸工艺系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种二次加压生产浓硫酸的湿法硫酸工艺系统和方法，工艺系统包括H2S燃烧装置、与之相连的组合式反应器、硫酸蒸汽冷凝器、酸雾捕集器和尾气洗涤塔；H2S燃烧装置用于将硫化氢酸性气燃烧成SO2工艺气，组合式反应器用于将SO2工艺气催化氧化生成SO3工艺气；硫酸蒸汽冷凝器用于将SO3工艺气冷凝形成硫酸，其底部还通过燃烧风机与H2S燃烧装置相连；酸雾捕集器与硫酸蒸汽冷凝器连接，用于捕集脱出夹带的硫酸气溶胶；酸雾捕集器的顶部还与尾气洗涤塔连接，尾气洗涤塔的顶部气体出口还依次设有电除雾器和尾气风机，尾气风机用于将尾气加压后排出。本发明专利技术的工艺相比较传统的湿法硫酸工艺，过热蒸汽产量更大、能耗更低。

A Wet Sulfuric Acid Process System for Producing Concentrated Sulfuric Acid under Secondary Pressure

The invention discloses a wet sulfuric acid process system and system for producing concentrated sulfuric acid under secondary pressure. The process system includes H2S combustion device, combined reactor connected with it, sulfuric acid steam condenser, acid mist trap and tail gas scrubber; H2S combustion device is used for burning acid hydrogen sulfide gas into SO2 process gas, and combined reactor is used for catalytic oxidation of SO2 process gas to SO3. Process gas; Sulfuric acid steam condenser is used to condense SO3 process gas to form sulfuric acid, and its bottom is also connected with H2S combustion device through combustion fan; acid mist collector is connected with sulfuric acid steam condenser to capture and remove entrained sulfuric acid aerosol; the top of acid mist collector is also connected with tail gas scrubbing tower, and the top gas outlet of tail gas scrubbing tower is sequentially equipped with electric demister and tail gas. The exhaust fan is used for pressurizing the exhaust gas and discharging it. Compared with the traditional wet sulfuric acid process, the process of the invention has larger superheated steam output and lower energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种二次加压生产浓硫酸的湿法硫酸工艺系统和方法
本专利技术涉及一种二次加压生产浓硫酸的湿法硫酸工艺系统和方法。
技术介绍
H2S是煤炭、天然气和石油化工等化石能源利用过程中产生的副产物之一，在煤化工，天然气化工和石油化工的生成过程中都会产生大量的硫化氢。硫化氢是一种无色有臭鸡蛋气味的剧毒气体，是强烈的神经毒素，对呼吸道粘膜有强烈刺激作用。H2S酸性废气不可直接排放环境。目前H2S酸性废气的利用方式主要有两种：一种是克劳斯制取硫磺；另外一种是通过湿法制酸技术生产浓硫酸。然而传统的湿法制酸技术存在着能量浪费的问题，而且电量消耗也较大。由于湿法制酸系统的强腐蚀性特点，含强腐蚀性工艺气存在泄漏的问题。这些都成为湿法制酸工艺有待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中的湿法制酸工艺存在的能耗大、易泄漏的缺陷，而提供了一种二次加压生产浓硫酸的湿法硫酸工艺系统和方法。本专利技术提供的工艺是一种通过二次加压湿法硫酸新工艺，将含H2S酸性气经过焚烧、催化转化生产浓硫酸。相比较传统的湿法硫酸工艺过热蒸汽产量更大、能耗更低。本专利技术提供了一种二次加压生产浓硫酸的湿法硫酸工艺系统，所述湿法硫酸工艺系统包括一H2S燃烧装置、一与所述H2S燃烧装置相连的组合式反应器、一硫酸蒸汽冷凝器、一酸雾捕集器和一尾气洗涤塔；所述H2S燃烧装置用于将硫化氢酸性气燃烧生成SO2工艺气，所述组合式反应器用于将SO2工艺气催化氧化生成SO3工艺气，所述组合式反应器的内部设有若干个催化剂床层和分布于相邻两个所述催化剂床层之间的段间换热器；所述硫酸蒸汽冷凝器用于将SO3工艺气冷凝形成硫酸，所述硫酸蒸汽冷凝器包括一壳体，所述壳体的顶部设有一尾气排放口，在所述壳体的底部具有一个输入SO3工艺气的进气口，在所述进气口的下方还设有一排液口，在所述壳体内沿所述壳体的长轴方向设有用于流通冷空气的若干玻璃管，所述玻璃管均跨设于所述壳体的两侧壁之间，所述玻璃管位于该冷空气上游的一端为首端，位于该冷空气下游的一端为尾端，在该冷空气的上游和下游之间相邻的所述玻璃管首尾相连通从而形成至少一条单向导流的冷空气流道；所述硫酸蒸汽冷凝器的底部还通过一燃烧风机与所述H2S燃烧装置相连，所述燃烧风机用于将所述硫酸蒸汽冷凝器的底部排出的热空气加压后输送至所述H2S燃烧装置；所述酸雾捕集器与所述硫酸蒸汽冷凝器连接，连接处设于所述进气口与所述尾气排放口之间的壳体上，用于捕集脱出夹带的硫酸气溶胶；所述酸雾捕集器的顶部还与所述尾气洗涤塔连接，所述尾气洗涤塔的顶部气体出口还依次设有一电除雾器和一尾气风机，所述尾气风机用于将尾气加压后排出。较佳地，所述H2S燃烧装置具有一烧嘴，所述烧嘴具有一中心通道和环设在所述中心通道外的一环形通道，所述中心通道用于通入H2S酸性气与空气的混合气体，所述环形通道用于通入燃料气。采用酸性气共烧技术，即特殊设计的烧嘴，在其中心孔脉冲送入酸性气与空气燃烧，同时燃料气通过烧嘴环系补充燃烧，提高了酸性气燃烧的稳定性，该设计解决了酸性气中H2S浓度波动大，保障在H2S浓度在1％以上的低浓度(例如4％-15％mol)工况下的稳定反应。烧嘴负荷调节速度快，适应能力强，气化效率高。本专利技术中，所述H2S燃烧装置较佳地为一燃烧炉，其炉膛内设置有二次旋流器。其中，所述的燃烧炉较佳地还与一下游的废热锅炉直接连接，所述废热锅炉的气体出口还与所述组合式反应器的顶部连接。即燃烧后的热工艺气通过燃烧炉直接进入所述废热锅炉的入口管程，经降温后从顶部进入所述组合式反应器。燃烧炉与下游废热锅炉直接连接，采用直接换热技术，热回收效率高，克服了设备易结垢和堵塞的缺陷。其中，较佳地，所述废热锅炉的换热介质出口处还与一中压汽包连接，出口设置蒸汽过热器，蒸汽过热器中，用热空气的热量对中压蒸汽过热。通过调节废热锅炉的出口温度来调节蒸汽过热后的温度。通过蒸汽过热器可以稳定送出界区外的蒸汽品质，满足蒸汽管网要求。较佳地，所述组合式反应器的内部设有3个催化剂床层和2个段间换热器，所述段间换热器依次分布于相邻两个所述催化剂床层之间。从上到下记为第一催化剂床层、第一段间换热器、第二催化剂床层、第二段间换热器和第三催化剂床层。所述催化剂床层装填有催化剂，每个催化剂床层的上部设人孔，下部设催化剂卸料口。在催化剂作用下，SO2催化氧化转化为SO3，燃烧反应段过量的助燃空气有助于提高SO2的反应平衡转化率。该组合式反应器结构紧凑，节约成本，优化空间布置，便于制造检修，而且有利于热能梯度回收利用，科学合理。段间换热器底部与壳体部分采用槽钢梁进行固定；段间换热器顶部与壳体部分采用锥壳进行连接，连接方式采用滑动连接，保证段间换热器的自由伸缩；段间换热器与壳体相连的接管应有足够的长度，保持一定的挠性，防止对壳体产生过大的局部应力。其中，工艺气体由组合式反应器上部的入口进入，进入第一催化剂床层。气体通过催化剂床层后，完成部分转化，反应后的热气体通过床层下部的格栅板。格栅板上方依次铺设10*10mm-丝径Φ2mm的双层丝网，H＝75mm的Φ25毫米瓷球，3*3mm-丝径Φ1mm的双层丝网，防止催化剂破损落入下一层空间。工艺气穿过格栅板，通过锥壳进入第一段间换热器；段间换热器采用蛇形管结构，中间采用三块支持板支撑，为保证自由伸缩，换热管与支持板不焊，保持滑动连接；换热管的外部用不锈钢板密封，防止工艺气通过换热管与支持板之间的空隙。依次类推，工艺气依次通过第二催化剂床层，第二段间换热器，第三催化剂床层后，从组合式反应器的下出口流出。其中，所述组合式反应器的底部较佳地还设有一工艺气冷却器。本专利技术所述的硫酸蒸汽冷凝器中，由玻璃管形成的单向导流的冷空气通道能够耐受高温和强腐蚀，从而确保长时间使用中冷空气的流畅性，以及热交换器的安全。上述玻璃管可以采用硼硅酸盐玻璃管、石英玻璃或其他耐高温强腐蚀玻璃。所述硫酸蒸汽冷凝器的顶部较佳地还设有一纤维滤板。所述酸雾捕集器较佳地为一高速纤维除雾器。通过高效纤维除雾器物理捕集的方法，实现对酸雾的高效处理，除雾效率≥95％，压降小(≤1.0KPa)，不影响尾气排放。所述高速纤维除雾器较佳地采用高强度的纤维劈裂丝包裹PTFE的过滤网，编织为层状过滤器，当含有硫酸液滴(酸雾)的工艺气通过该过滤器时，通过强制拦截，实现对酸雾和其中夹带的硫酸气溶胶的高效捕集，而后尾气排至烟囱放空，过滤精度可达99.99％(≥0.5um)。本专利技术的工艺取消了国外引进技术燃烧硅油制造凝结核的操作，通过高效纤维除雾器物理捕集的方法，同样实现对酸雾的高效处理。酸雾控制采用多级精密强制拦截方式，在任何工况下直接控制出口酸雾≤10ppm。其中，通过内设的纤维滤板与外置的高速纤维除雾器配合(替代了国外引进技术燃烧硅油制造凝结核的操作，该操作目的是增强硫酸蒸汽冷凝，降低尾气中硫酸气溶胶浓度)，除去气体中夹带的硫酸雾沫，可以达到较高的硫酸酸雾捕集率，放空尾气中基本不含酸雾，即使有微量酸雾，也能保证尾气中酸雾达标排放。本专利技术中，较佳地，所述硫酸蒸汽冷凝器中，所述排液口还与一硫酸混合罐连接。需要说明的是，当上述壳体为一圆柱体时，该圆柱体的轴线延伸方向即为所述壳体的长轴方向，而圆柱体绕该轴线回旋所形成的表面则为所述的侧壁。另外，所述玻璃管的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次加压生产浓硫酸的湿法硫酸工艺系统，其特征在于，所述湿法硫酸工艺系统包括一H2S燃烧装置、一与所述H2S燃烧装置相连的组合式反应器、一硫酸蒸汽冷凝器、一酸雾捕集器和一尾气洗涤塔；所述H2S燃烧装置用于将硫化氢酸性气燃烧生成SO2工艺气，所述组合式反应器用于将SO2工艺气催化氧化生成SO3工艺气，所述组合式反应器的内部设有若干个催化剂床层和分布于相邻两个所述催化剂床层之间的段间换热器；所述硫酸蒸汽冷凝器用于将SO3工艺气冷凝形成硫酸，所述硫酸蒸汽冷凝器包括一壳体，所述壳体的顶部设有一尾气排放口，在所述壳体的底部具有一个输入SO3工艺气的进气口，在所述进气口的下方还设有一排液口，在所述壳体内沿所述壳体的长轴方向设有用于流通冷空气的若干玻璃管，所述玻璃管均跨设于所述壳体的两侧壁之间，所述玻璃管位于该冷空气上游的一端为首端，位于该冷空气下游的一端为尾端，在该冷空气的上游和下游之间相邻的所述玻璃管首尾相连通从而形成至少一条单向导流的冷空气流道；所述硫酸蒸汽冷凝器的底部还通过一燃烧风机与所述H2S燃烧装置相连，所述燃烧风机用于将所述硫酸蒸汽冷凝器的底部排出的热空气加压后输送至所述H2S燃烧装置；所述酸雾捕集器与所述硫酸蒸汽冷凝器连接，连接处设于所述进气口与所述尾气排放口之间的壳体上，用于捕集脱出夹带的硫酸气溶胶；所述酸雾捕集器的顶部还与所述尾气洗涤塔连接，所述尾气洗涤塔的顶部气体出口还依次设有一电除雾器和一尾气风机，所述尾气风机用于将尾气加压后排出。...

【技术特征摘要】
1.一种二次加压生产浓硫酸的湿法硫酸工艺系统，其特征在于，所述湿法硫酸工艺系统包括一H2S燃烧装置、一与所述H2S燃烧装置相连的组合式反应器、一硫酸蒸汽冷凝器、一酸雾捕集器和一尾气洗涤塔；所述H2S燃烧装置用于将硫化氢酸性气燃烧生成SO2工艺气，所述组合式反应器用于将SO2工艺气催化氧化生成SO3工艺气，所述组合式反应器的内部设有若干个催化剂床层和分布于相邻两个所述催化剂床层之间的段间换热器；所述硫酸蒸汽冷凝器用于将SO3工艺气冷凝形成硫酸，所述硫酸蒸汽冷凝器包括一壳体，所述壳体的顶部设有一尾气排放口，在所述壳体的底部具有一个输入SO3工艺气的进气口，在所述进气口的下方还设有一排液口，在所述壳体内沿所述壳体的长轴方向设有用于流通冷空气的若干玻璃管，所述玻璃管均跨设于所述壳体的两侧壁之间，所述玻璃管位于该冷空气上游的一端为首端，位于该冷空气下游的一端为尾端，在该冷空气的上游和下游之间相邻的所述玻璃管首尾相连通从而形成至少一条单向导流的冷空气流道；所述硫酸蒸汽冷凝器的底部还通过一燃烧风机与所述H2S燃烧装置相连，所述燃烧风机用于将所述硫酸蒸汽冷凝器的底部排出的热空气加压后输送至所述H2S燃烧装置；所述酸雾捕集器与所述硫酸蒸汽冷凝器连接，连接处设于所述进气口与所述尾气排放口之间的壳体上，用于捕集脱出夹带的硫酸气溶胶；所述酸雾捕集器的顶部还与所述尾气洗涤塔连接，所述尾气洗涤塔的顶部气体出口还依次设有一电除雾器和一尾气风机，所述尾气风机用于将尾气加压后排出。2.如权利要求1所述的湿法硫酸工艺系统，其特征在于，所述H2S燃烧装置具有一烧嘴，所述烧嘴具有一中心通道和环设在所述中心通道外的一环形通道，所述中心通道用于通入H2S酸性气与空气的混合气体，所述环形通道用于通入燃料气。3.如权利要求1所述的湿法硫酸工艺系统，其特征在于，所述H2S燃烧装置为一燃烧炉，其炉膛内设置有二次旋流器；所述的燃烧炉还与一下游的废热锅炉直接连接，所述废热锅炉的气体出口还与所述组合式反应器的顶部连接。4.如权利要求1所述的湿法硫酸工艺系统，其特征在于，所述废热锅炉的换热介质出口还与一中压汽包连接，所述中压汽包的出口设置蒸汽过热器；所述组合式反应器的内部设有3个催化剂床层和2个段间换热器，所述段间换热器依次分布于相邻两个所述催化剂床层之间，从上到下记为第一催化剂床层、第一段间换热器、第二催化剂床层、第二段间换热器和第三催化剂床层；所述组合式反应器的底部还设有一工艺气冷却器。5.如权利要求1所述的湿法硫酸工艺系统，其特征在于，所述硫酸蒸汽冷凝器的顶部还设有一纤维滤板；所述硫酸蒸汽冷凝器中...

【专利技术属性】
技术研发人员：章华勇，齐俊岭，
申请(专利权)人：科洋环境工程上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31