一种硫磺制硫酸新工艺的制作方法

本发明涉及化工行业硫磺制硫酸新工艺。所得产品硫酸包括工业硫酸及工业发烟硫酸。

背景技术：

1、国内硫磺制硫酸一般采用空气焚硫，两转两吸工艺，系统流程复杂，能耗高，设备投资大，有大量尾气排放，环境保护压力大。本发明根据二氧化硫转化平衡原理，综合反应物浓度、压力、温度下提出新的工艺流程及工艺条件，使效率更高。

技术实现思路

1、1、概述

2、本发明涉及一种新的工艺，硫磺在纯氧环境下焚烧生成二氧化硫，焚烧后的二氧化硫炉气经余热锅炉回收热量后，再经加压转化，二氧化硫转化为三氧化硫，三氧化硫经吸收生成硫酸，未反应的氧气至焚硫炉循环使用，无尾气排放。新工艺流程简明、能耗低、单程转化率高、无尾气排放、技术经济指标优化，在技术上具有先进性。

3、2、工艺流程

4、工艺流程图见说明书附图。

5、3、新工艺简介

6、3.1原料及原料气

7、本发明主要原料为固体工业硫磺，执行标准gb/t2449.1-2021，主要技术指标为：

8、

9、本发明辅助原料气为空气，取自自然大气。

10、3.2原料及原料气处理

11、原料固体硫磺经加热至119-130℃，融化后经过滤，置于液硫储罐备用。

12、原料气空气经空分装置后分离为氧气和氮气。氧气进入焚硫炉与硫磺发生燃烧反应。氮气进入储罐，对外销售及用于系统开停车使用。

13、3.3工艺过程

14、熔融的硫磺液体在焚硫炉与氧气发生燃烧反应，生成二氧化硫炉气，炉气主要成分为二氧化硫和氧气，体积含量分别为15％和85％；硫磺燃烧释放热量，炉气温度达到1000-1200℃，经余热锅炉回收热量，温度降至420℃，余热锅炉回收热量生成10.0mpa蒸汽，驱动汽轮机发电；420℃炉气经压缩机加压至0.2-0.6mpa，进入转化器，在触媒作用下，二氧化硫转化为三氧化硫，并释放热量，转化器内设置热量回收装置，控制转化温度420-600℃，热量回收装置生产10.0mpa蒸汽，驱动汽轮机发电；转化器出口气体经余热锅炉回收热量，余热锅炉产生10.0mpa蒸汽用于发电，转化气体温度降至200℃，进入吸收塔生成硫酸或发烟硫酸，吸收后气体主要成分为氧气，循环进入焚硫炉用于焚硫，无尾气排放；吸收过程利用余热锅炉回收热量，产生0.8mpa蒸汽用于硫磺熔化或热媒外供。

15、4、原理：

16、4.1化学反应方程式

17、s+o2＝so2

18、

19、so3+h2o＝h2so4

20、4.2技术原理及工艺条件选择

21、4.2.1焚硫

22、液化后的液硫在焚硫炉与氧气焚烧，其中氧气与硫磺摩尔比约6∶1，氧气过量，加快了燃烧速度，提高了炉气二氧化硫浓度，二氧化硫体积百分含量达到15％，较传统工艺气浓提高了约50％。焚硫氧气15％来自空分装置的新鲜氧，85％来自系统未反应完毕的剩余氧，系统氧气循环使用，无外排。本发明二氧化硫气体浓度较传统工艺提高，相同规模下降低了气体输送量约50％，提高了生产效率。焚硫炉出口温度1000-1200℃。

23、4.2.1转化

24、4.2.1.1压力：

25、二氧化硫转化为三氧化硫为总体积降低的化学反应，在相同温度下，增加压力，平衡转化率上升。经研究，系统压力对转化率影响如下表：

26、

27、上表显示压力提高，系统单程转化率提高，但压力超过0.6mpa后影响较小，综合考虑设备投资、运行费用，压力太高经济性下降，选择压力0.2-0.6mpa为宜。

28、4.2.1.2氧硫比：

29、温度、压力一定情况下，改变起始氧气与二氧化硫比(氧硫比)，二氧化硫转化率随起始氧硫比提高，转化率上升，研究数据如下表：

30、

31、上表显示在相同的转化温度下，起始氧硫比提高，二氧化硫转化率升高，但氧硫比超过6∶1后，转化率提升有限，工艺指标选择6∶1。

32、4.2.3吸收

33、二氧化硫转化为三氧化硫后，温度约600℃，经余热锅炉回收热量后温度降至200-300℃，进入吸收塔吸收三氧化硫，吸收过程热量回收，产生低压蒸汽，系统气体经吸收分离三氧化硫后，剩余氧气经除沫进入焚硫炉。

34、5、技术经济指标

35、新工艺与传统工艺对比：

36、

37、6、总结

38、本发明主要创新点为：氧气焚硫；加压一次转化；过量氧气循环使用，无尾气排放。新工艺较传统工艺单程转化率提高了16.4％；新工艺无尾气排放，每吨硫酸减排1.795kg二氧化硫；新工艺采用一次转化一次吸收，简化了流程，避免了转化气降温吸收、再升温转化的过程，提高了能量回收利用率，降低了能耗。

技术特征：

1.本发明为一种硫磺制硫酸新工艺，其特征在于，用空气分离后的氧气进行焚烧硫磺，产生二氧化硫气体，再经加压反应，二氧化硫转化为三氧化硫，三氧化硫经吸收生产硫酸或发烟硫酸，未反应的氧气返回至焚硫炉循环使用。

2.根据权利要求1的硫磺制硫酸新工艺，其特征在于纯氧焚烧，二氧化硫转化起始体积含量达到15％，起始氧硫比达到约6∶1，提高了反应体系中起始二氧化硫浓度，加快了反应速度，提高了平衡转化率。

3.根据权利要求1的硫磺制硫酸新工艺，其特征在于气体输送装置采用离心压缩机，使二氧化硫加压转化，根据二氧化硫转化为三氧化硫反应原理，压力提高至0.2-0.6mpa，在相同温度下，转化率升高。

4.根据权利要求1的硫磺制硫酸新工艺，其特征在于二氧化硫转化为三氧化硫采用一次转化一次吸收，简化了流程，避免了转化气降温吸收、再升温转化吸收的过程，提高了能量回收利用率，降低了能耗。

5.根据权利要求1的硫磺制硫酸新工艺，其特征在于二氧化硫与氧气转化为三氧化硫过程中，剩余的氧在与三氧化硫分离后，返回至焚硫炉循环使用，实现系统无尾气排放。

技术总结
一种硫磺制硫酸新工艺，涉及化工行业硫磺制硫酸新工艺，所得产品硫酸包括工业硫酸及工业发烟硫酸。本发明工艺过程为：硫磺在纯氧环境下焚烧生成二氧化硫，焚烧后的二氧化硫炉气经余热锅炉回收热量，再经加压转化，二氧化硫转化为三氧化硫，三氧化硫再经吸收生成硫酸，未反应的氧气经与三氧化硫分离后，至焚硫炉循环使用。本发明主要创新点为：氧气焚硫；加压转化；过量氧气循环使用，无尾气排放。硫磺在氧气环境下焚烧，与传统工艺的区别在于新工艺反应体系无氮气，起始氧硫比增加，相同规模下气体输送量降低了约50％，同时加快了化学反应速度，提高了化学反应转化率。本发明较传统工艺单程转化率提高了16.4％；较传统工艺无尾气排放，每吨硫酸减排1.795kg二氧化硫；新工艺采用一次转化一次吸收，简化了流程，避免了转化气降温吸收、再升温转化的过程，提高了能量回收利用率，降低了能耗。

技术研发人员：吕细荣,李耀杰
受保护的技术使用者：湖北三传化工科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/12