一种高浓度、低氧硫比的冶炼烟气直接转化制硫酸的方法技术

本发明专利技术提供了一种高浓度、低氧硫比冶炼烟气直接转化制硫酸的方法，属于烟气处理技术领域。本发明专利技术的基本原理是：利用低氧硫比烟气平衡转化率低、转化反应速度慢、高SO2烟气平衡转化率低的特点，烟气不稀释直接进入转化器触媒层转化，在较低的转化率下，使烟气在SO2浓度大于14％时转化后温度不会超过触媒的耐温极限温度，随着转化过程的进行，当烟气SO2浓度下降到14％以下后，加入少量工业氧气提高后续烟气转化反应的氧硫比，再进行第三转化、第四转化和第五转化。控制转化烟气初始氧硫比大于0.5，在SO2大于14％转化阶段烟气的氧硫比始终大于理论氧硫比(0.5)，不会出现烟气氧硫比下降、氧气不足的情况。气不足的情况。气不足的情况。

【技术实现步骤摘要】
一种高浓度、低氧硫比的冶炼烟气直接转化制硫酸的方法


[0001]本专利技术涉及烟气处理
，尤其涉及一种高浓度、低氧硫比的冶炼烟气直接转化制硫酸的方法。

技术介绍

[0002]在有色冶炼烟气制酸领域，随着富氧冶炼技术的发展，尤其是铜富氧冶炼技术的发展，进入制酸系统烟气中SO2体积浓度达到20％以上已成为现实。接触法制硫酸工艺中，首先将SO2烟气加热到氧化反应的起燃温度(不同的触媒，起燃温度为350～420℃)以上，在触媒的作用下将SO2转化为SO3，再用硫酸吸收SO3生产硫酸。SO2在触媒的作用下转化为SO3的化学反应是强放热反应，烟气的SO2浓度越高，转化反应达到化学平衡时的烟气温度就越高。但是触媒都有耐温极限温度，受触媒耐温极限温度的制约，常规制酸工艺转化器入口烟气SO2体积浓度不能超过14％，而对于SO2浓度超过14％的高浓度烟气，在进入转化器之前，需要用大量的空气将SO2稀释至12％～14％，这就大大增加了进转化器的烟气量，造成制酸装置(管道、风机、转化器、吸收塔、热交换器、脱硫装置等)的规格增大，不但大幅增加设备投资，也大幅增加运行成本。
[0003]目前已工业化的高SO2浓度冶炼烟气制酸工艺有：美国杜邦公司MECS预转化工艺、德国奥图泰公司LURECTM循环转化工艺、中国专利CN102079511A、以及CN103011092A。但是这些工艺在烟气转化之前均用空气将SO2稀释到14％～18％，提高烟气的氧硫比(O2/SO2体积比，下同)至0.8～1.1。为了控制转化烟气温度不超过触媒的耐温极限，除CN103011092A外，其它工艺在烟气进入转化器之前均需要进一步稀释，进入转化器烟气的实际SO2浓度为12％左右，CN103011092A虽然能处理SO2浓度14％～18％的烟气，但是18％以上的高浓度烟气仍然需要用空气稀释，高浓度的优势得不到充分发挥。
[0004]冶炼来的高浓度SO2烟气，不仅SO2浓度高，而且氧硫比也低。常规制酸工艺SO2烟气在进转化器之前用空气将SO2稀释到14％以下，不仅是为了控制转化后的烟气温度不超过触媒的耐温极限温度，也是为了提高烟气的氧硫比至1以上，使烟气的SO2总转化率达到99.9％以上，以降低尾气SO2浓度(500ppm以下)。中国专利CN109761203A公开了一种高SO2、低氧硫比的转化制酸工艺，转化烟气的SO2浓度为18％～37％，氧硫比为1:3，需要在预吸收塔配入空气，利用预吸收塔或SO2浓酸脱吸塔进行空气干燥，因而SO2主风机不得不配置在预转化器和预吸收塔之后，而目前所有制酸工艺，包括常规浓度和高浓度转化工艺，SO2主风机均设置在转化器和吸收塔之前。该专利将SO2风机配置在预转化器和预吸收塔之后，预转化器和预吸收塔均为负压，不利于转化器中高浓度烟气的均匀分布，易造成局部触媒温度升高而损毁触媒，同时会加快吸收塔中SO3烟气流速，不利于SO3吸收率的提高，造成少量SO3进入转化器而损坏触媒。且该专利净化烟气中SO2浓度为18～37％，氧硫比为1:3，各层转化后SO2浓度均下降7％时，第二或第三层出口烟气中O2浓度将下降至零，氧气量过低不能保证反应的进行。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高浓度、低氧硫比的冶炼烟气直接转化制硫酸的方法。本专利技术能够利用高浓度、低氧硫比的冶炼烟气不稀释直接转化制硫酸，生产硫酸的硫总回收率高，且不需要对现有的冶炼烟气转化制硫酸的装置进行配置重组。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种高浓度、低氧硫比的冶炼烟气直接转化制硫酸的方法，包括以下步骤：
[0008]将高浓度、低氧硫比的冶炼烟气进行干燥，得到SO2干烟气；所述冶炼烟气中SO2的体积浓度为14％～25％，氧硫比为0.5～1；
[0009]将所述SO2干烟气在第一触媒层中进行第一次转化，得到第一次转化烟气；
[0010]将所述第一次转化烟气在第二触媒层中进行第二次转化，得到第二次转化烟气；
[0011]将所述第二次转化烟气和浓硫酸通入第一吸收塔进行SO3吸收，分别得到第一吸收塔出口烟气和浓硫酸，并补水调制得到成品浓硫酸；
[0012]用工业氧气调节所述第一吸收塔出口烟气的氧硫比后，在第三触媒层中进行第三次转化，得到第三次转化烟气；
[0013]将所述第三次转化烟气在第四触媒层中进行第四次转化，得到第四次转化烟气；
[0014]将所述第四次转化烟气和浓硫酸通入第二吸收塔进行SO3吸收，分别得到第二吸收塔出口烟气和浓硫酸，并补水调制得到成品浓硫酸；
[0015]将所述第二吸收塔出口烟气在第五触媒层中进行第五次转化，得到第五次转化烟气；
[0016]将所述第五次转化烟气通入第三吸收塔进行SO3吸收，分别得到尾气和浓硫酸，并补水调制得到成品浓硫酸；
[0017]将所述尾气通入脱硫塔用双氧水进行脱硫，得到稀硫酸和脱硫尾气，将所述稀硫酸返回干燥和吸收生产成品浓硫酸。
[0018]优选地，所述第一触媒层的装填质量为达到平衡转化率所需装填质量的80％～90％，使烟气在达到平衡转化率之前离开触媒层，所述第一次转化的转化率为32％～35％。
[0019]优选地，所述第二触媒层的装填质量为达到平衡转化率所需质量的80％～90％，使烟气在达到平衡转化率之前离开触媒层，所述第二次转化后的累计转化率为60％～65％。
[0020]优选地，所述第二次转化烟气中SO2的体积浓度为6％～12％，SO3的体积浓度为9％～17％。
[0021]优选地，所述第一吸收塔出口烟气中SO2的体积浓度为7％～13％，氧硫比为0.5～1.8。
[0022]优选地，所述用工业氧气调节后的烟气的氧硫比为0.8以上。
[0023]优选地，所述工业氧气的用量为第一吸收塔出口烟气的体积的0～3％。
[0024]优选地，所述第一触媒层、第二触媒层、第三触媒层、第四触媒层和第五触媒层包括钒触媒和/或铯触媒。
[0025]优选地，所述双氧水的质量浓度为27％～35％。
[0026]本专利技术提供了一种高浓度、低氧硫比的冶炼烟气直接转化制硫酸的方法，包括以
下步骤：将高浓度、低氧硫比的冶炼烟气进行干燥，得到SO2干烟气；所述冶炼烟气中SO2的体积浓度为14％～25％，氧硫比为0.5～1；将所述SO2干烟气在第一触媒层中进行第一次转化，得到第一次转化烟气；将所述第一次转化烟气在第二触媒层中进行第二次转化，得到第二次转化烟气；将所述第二次转化烟气和浓硫酸通入第一吸收塔进行SO3吸收，分别得到第一吸收塔出口烟气和浓硫酸，并补水调制得到成品浓硫酸；用工业氧气调节所述第一吸收塔出口烟气的氧硫比后，在第三触媒层中进行第三次转化，得到第三次转化烟气；将所述第三次转化烟气在第四触媒层中进行第四次转化，得到第四次转化烟气；将所述第四次转化烟气和浓硫酸通入第二吸收塔进行SO3吸收，分别得到第二吸收塔出口烟气和浓硫酸，并补水调制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高浓度、低氧硫比的冶炼烟气直接转化制硫酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：将高浓度、低氧硫比的冶炼烟气进行干燥，得到SO2干烟气；所述冶炼烟气中SO2的体积浓度为14％～25％，氧硫比为0.5～1；将所述SO2干烟气在第一触媒层中进行第一次转化，得到第一次转化烟气；将所述第一次转化烟气在第二触媒层中进行第二次转化，得到第二次转化烟气；将所述第二次转化烟气和浓硫酸通入第一吸收塔进行SO3吸收，分别得到第一吸收塔出口烟气和浓硫酸，并补水调制得到成品浓硫酸；用工业氧气调节所述第一吸收塔出口烟气的氧硫比后，在第三触媒层中进行第三次转化，得到第三次转化烟气；将所述第三次转化烟气在第四触媒层中进行第四次转化，得到第四次转化烟气；将所述第四次转化烟气和浓硫酸通入第二吸收塔进行SO3吸收，分别得到第二吸收塔出口烟气和浓硫酸，并补水调制得到成品浓硫酸；将所述第二吸收塔出口烟气在第五触媒层中进行第五次转化，得到第五次转化烟气；将所述第五次转化烟气通入第三吸收塔进行SO3吸收，分别得到尾气和浓硫酸，并补水调制得到成品浓硫酸；将所述尾气通入脱硫塔用双氧水进行脱硫，得到稀硫酸和脱硫尾气，将所述稀硫酸返回干燥和吸收生产成品浓硫酸。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：周俊，汪满清，
申请(专利权)人：铜陵有色金属集团控股有限公司，
类型：发明
国别省市：