專利名稱：生產(chǎn)硫酸的方法和實施所述方法的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)硫酸的方法，其中在硫酸回收設(shè)備中制備含S02的原料氣體，引導(dǎo)所述原料氣體通過至少一個反應(yīng)容器并在該反應(yīng)容器中進行S02到S03的催化反應(yīng)，和將由此形成的S03轉(zhuǎn)化為硫酸。
背景技術(shù)：
原料氣體可以通過燃燒或者催化轉(zhuǎn)化含硫化氫的廢氣來產(chǎn)生，所述含硫化氬的廢氣是例如在凈化焦?fàn)t氣的情況下產(chǎn)生的。原料氣體至多具有3-12體積。/。的S02含量。它通常在余熱鍋爐中冷卻，并且為了調(diào)節(jié)超化學(xué)計量的02/302比例任選用空氣將其稀釋。S02到S03的放熱反應(yīng)在催化劑例如VA催化劑上進行，溫度為400-650'C。冷卻在此形成的S03并在吸收器中將其吸收入經(jīng)濃縮的硫酸。作為重要排放物，在文獻中也稱為接觸法的已知方法中產(chǎn)生S02和硫酸霧形式的S03。所述S02排放物產(chǎn)生自S02到S03的不完全轉(zhuǎn)化。未被轉(zhuǎn)化的S02僅僅很少量地被吸收入吸收器。如果未釆取減少排放的適宜措施，S02排放可以為多達3000 mg/Nm3。
已知許多減少S02排放的措施。通過高02/302比例可以熱動力學(xué)方式促進經(jīng)由 一般較低溫度水平的S02轉(zhuǎn)化。通過使用摻雜銫的催化材料可以獲得轉(zhuǎn)化的改善和更低的S02排放。最后，為了改進轉(zhuǎn)化率可以增加催化劑級(Katalysatorstufen)的數(shù)目或者在最終催化劑級之前配備中間吸收器。但是，通過上述措施，硫酸回收設(shè)備的運轉(zhuǎn)費用在某些情況下明顯升高。此外，上述措施在方法工藝和設(shè)備技術(shù)上昂貴且繁雜，僅有限地適用于現(xiàn)有硫酸回收設(shè)備的翻新改進。關(guān)于在硫酸回收設(shè)備中減少S02排放的已知措施的綜述見于出版物H. Wiesenberger，"StandderTechnik inder Schwefels5ureerzeugung"，
4Monographien，第137巻(2001)，第7-23頁，ISBN 3-85457-583-1。
石膏懸浮液洗滌器用于在發(fā)電站、垃圾燃燒設(shè)備和工業(yè)設(shè)備之后分離S02，其中能獲得高分離度。在具有下游疏酸回收設(shè)備的煉焦設(shè)備或石化設(shè)備中， 一般情況下不能使用石青懸浮液洗滌器。向焦?fàn)t氣凈化設(shè)備的H》洗滌器或者石化設(shè)備的相應(yīng)氣體洗滌器中不能導(dǎo)入S02排放物，原因是所產(chǎn)生的鹽會干擾常規(guī)焦?fàn)t氣凈化的其它階段或者石化設(shè)備中的相應(yīng)裝置。
自公開文獻DE 26 58 208 Al已知一種從烴類燃燒時產(chǎn)生的廢氣中除去硫氧化物的方法，其中，包含在廢氣中的硫氧化物在催化轉(zhuǎn)化區(qū)被還原為硫化氬。所述硫化氫從廢氣流中提取出來，從而經(jīng)凈化的廢氣流僅包含少量石克。
自US2992884A已知，能用氫還原來自硫酸生產(chǎn)的余氣。在已知自DE 21 66 916 Al的方法中，通過催化氫化凈化除去廢氣中的硫，其中，包含于廢氣中的二氧化硫用化學(xué)計量量的氫轉(zhuǎn)化為H2S,并在吸收入堿性水溶液后轉(zhuǎn)化為》克。
公開文獻US4919912A描述了這樣的一種方法，其中引導(dǎo)含S02的氣流通過反應(yīng)區(qū)，在所述反應(yīng)區(qū)中進行Claus反應(yīng)從而形成單質(zhì)硫。因為所述氣流包含對Claus反應(yīng)而言超化學(xué)計量量的S02，所以將所述Claus反應(yīng)的廢氣進料入氫化區(qū)，在所述氬化區(qū)中過量的S(M皮轉(zhuǎn)化為硫化氫。將硫化氫從流出氣體中提取出來，并再次進料入反應(yīng)區(qū)，以供按照Claus反應(yīng)制備疏。
發(fā)明描述
本發(fā)明的任務(wù)是，將在硫酸回收設(shè)備中產(chǎn)生的S(h排放物盡可能完全地除去。尤其是應(yīng)能夠通過結(jié)合入其中現(xiàn)有的氣體洗滌器來翻新改進煉焦工廠和石化設(shè)備中的硫酸設(shè)備。在構(gòu)思新設(shè)備時，該方法應(yīng)該有助于高收率且低能耗地制備濃縮的硫酸。
本發(fā)明主題及所述任務(wù)的解決方案是生產(chǎn)硫酸的方法，其中在硫酸回收設(shè)備中制備含S02的原料氣體，引導(dǎo)所述原料氣體通過至少一個反應(yīng)容器，在所述反應(yīng)容器中發(fā)生S02到S03的催化反應(yīng)，以及將由此形
成的S03轉(zhuǎn)化為疏酸，其中為了減少離開所述疏酸回收設(shè)備的氣流的S02
排放，將離開所述硫酸回收設(shè)備的含S02氣流的至少一個支流用富含H2的氣體氫化并將通過所述氫化形成的含H2S氣流引入焦?fàn)t氣設(shè)備或石化設(shè)備的H2S氣體洗滌器中。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，將含H2S的氣流引回H2S氣體洗滌器，該氣體洗滌器通常存在于焦?fàn)t設(shè)備上用于焦?fàn)t氣凈化并且也通常存在于石化設(shè)備中。根據(jù)本發(fā)明的方法適于翻新改進煉焦廠和石化設(shè)備中的現(xiàn)有硫酸回收設(shè)備，并且允許硫酸回收設(shè)備在氣體方面幾乎無排放的進行運轉(zhuǎn)。
如果硫酸回收設(shè)備屬于煉焦廠，可以將焦?fàn)t氣用來氬化S02排放物。此外還適于將通過氫化形成的含H2S氣體引回焦?fàn)t氣凈化設(shè)備的H2S洗滌器中。
優(yōu)選氣流在進入氫化反應(yīng)器之前通過與來自所述氫化反應(yīng)器的氣流進行熱交換來預(yù)熱。
含S02原料氣體可以通過燃燒或者催化轉(zhuǎn)化含硫化氫的氣體來產(chǎn)生，所述含疏化氫的氣體尤其是在凈化焦?fàn)t氣時產(chǎn)生的。按照根據(jù)本發(fā)明方法的一個優(yōu)選實施方式，將離開具有S02排放物的硫酸回收設(shè)備的氣流分成兩個支流，其中第一支流引回含S02的原料氣體，而第二支流引入前述后處理級并且用富含H2的氣體將其氫化。通過將離開硫酸回收設(shè)備的氣流部分引回到包含S02的原料氣體流中，可以改進硫酸收率。根據(jù)本發(fā)明將S02排放物回引到原料氣體中還具有其它優(yōu)勢，即可
以容許S02到S03的催化反應(yīng)的較低轉(zhuǎn)化率，更確切說是在同時保持所述
硫酸回收過程的優(yōu)良效率的情況下。此外，通過將部分S02排放物引回
原料氣體中，在原料氣體中調(diào)節(jié)得到更少的含水量，這有利于硫酸的濃縮并且可以用于回收高度濃縮的硫酸。
本發(fā)明方法的另 一個有利的實施方式設(shè)計，通過含硫化氫的氣體
的兩級燃燒生產(chǎn)含S02的原料氣體，并將第一支流在第二燃燒級之前進料入原料氣體中。通過催化轉(zhuǎn)化S02而形成的S03被適當(dāng)?shù)卦谖掌髦形?br> 收入濃-危酸。本發(fā)明主題還涉及用以實施所述方法的根據(jù)權(quán)利要求8的裝置。權(quán) 利要求9-ll描述了這種設(shè)備的優(yōu)選實施方式。 下面將借助實施例闡述本發(fā)明。


圖l 根據(jù)本發(fā)明方法的流程圖。
圖2 圖l表示的方法，其中額外地將S02排放物部分回引到含
S02的原料氣體。
假定硫酸回收設(shè)備l,其中首先制備含S02的原料氣體2。所述含S02 的原料氣體2產(chǎn)生自含硫化氫的廢氣3的超化學(xué)計量地燃燒，所述廢氣3 用含酸性氣體組分的空氣流4進料入燃燒爐5。在實施例中，設(shè)計使得 燃燒在兩個相互連續(xù)的燃燒室6、 6'中進行，其中為了調(diào)節(jié)超化學(xué)計量 的02/SO比例適當(dāng)情況下用空氣7稀釋氣流。熱S02原料氣體2在余熱鍋爐 8中冷卻，并導(dǎo)入到多個串聯(lián)反應(yīng)容器9中，在所述反應(yīng)容器中S02到S03 的放熱反應(yīng)在催化劑例如￥205催化劑上進行。氣體在各階段之間用換熱 器10冷卻至下一個催化階段的入口溫度。產(chǎn)生富含S03的氣流11，將其 導(dǎo)入用濃縮硫酸操作的吸收器12中。用于硫酸的液體循環(huán)13被分配給 吸收器12。在吸收器12的塔底上將其吸取，冷卻并再在塔頂部返回。 與氣體一起導(dǎo)入的SOj皮吸收入濃縮硫酸中。對應(yīng)于被吸收量的硫酸支 流14作為產(chǎn)物流被排出。為了調(diào)節(jié)硫酸濃度可以將水15導(dǎo)入液體循環(huán)中。
離開吸收器12的氣流16包含S02排放物。根據(jù)催化級9的布置的不 同，它可以達到至多3000 mg/Nm3。離開帶有SO^M^t物的硫酸回收設(shè)備 1的氣流16在圖1所描述方法的情況下，在后處理級17中用富含H2的氣 體18氫化。通過氫化形成的含H2S的氣流19被引回到疏酸回收設(shè)備l上 游、未描述的焦?fàn)t氣設(shè)備或石化設(shè)備的洗滌工序中。
為了S02排放物的氫化，使用包含作為主要組分的H2、 C仏和較少量 的CO、 CA和C02的焦?fàn)t氣。將通過氫化形成的含H2S的氣體19引回焦?fàn)t 氣凈化設(shè)備的H2S氣體洗滌器。
7氣流16在進入氫化反應(yīng)器20之前通過與從該氫化反應(yīng)器20離開的
氣流進行熱交換來預(yù)熱。
圖2中描述的方法變種不同于圖1中描述的方法，因為離開含有S02 排放物的硫酸回收設(shè)備1的氣流16分為兩個支流21、 21、其中第一支 流21被引回含S02的原料氣體2，而其中第二支流21'在后處理級17中用 富含H2的氣體18來氫化。在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的實施例中， 含S02的原料氣體通過兩級燃燒含硫化氫的氣體而產(chǎn)生，而第一支流21 在第二燃燒級6'之前導(dǎo)入到原料氣體中。
本發(fā)明主題還涉及實施所述方法的裝置。
權(quán)利要求
1.生產(chǎn)硫酸的方法，其中在硫酸回收設(shè)備(1)中制備含SO2的原料氣體(2)，引導(dǎo)所述原料氣體(2)通過至少一個反應(yīng)容器(9)，在所述反應(yīng)容器(9)中進行SO2到SO3的催化反應(yīng)以及將所形成的SO3轉(zhuǎn)化為硫酸，并且其中為了減少離開硫酸回收設(shè)備(1)的氣流(16)的SO2排放，將離開硫酸回收設(shè)備(1)的含SO2氣流的至少一個支流用富含H2的氣體(18)來氫化，和將通過氫化形成的含H2S的氣流(19)引入至焦?fàn)t氣設(shè)備或石化設(shè)備的H2S氣體洗滌器中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用焦?fàn)t氣來氫化S02排放物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，氣流在進入氫化反應(yīng)器 (20)前通過與來自該氬化反應(yīng)器(20)的氣流進行熱交換而被預(yù)熱。
4. 權(quán)利要求1-3中任一項的方法，其特征在于，含S02的原料氣體(2) 通過燃燒或催化轉(zhuǎn)化含硫化氫的氣體(3)產(chǎn)生，所述含硫化氫的氣體(3) 尤其是在凈化焦?fàn)t氣的過程中產(chǎn)生的，并且離開含有S02排放物的硫酸回 收設(shè)備(1)的氣流(16)分成兩個支流(21， 21')，其中將第一支流(21) 引回含S02的原料氣體(2)，和其中第二支流(210在后處理級(17)中用 富含H2的氣體(18)來氫化。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，含S02的原料氣體(2)通過 兩級燃燒含硫化氫的氣體(3)產(chǎn)生，和第 一支流(21)在第二燃燒級(6') 之前導(dǎo)入到原料氣體(2)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l-5中任一項的方法，其特征在于，通過催化轉(zhuǎn)化 S02而形成的S03在吸收器(12)中被吸收入濃縮的硫酸中。
7. 實施根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述方法的設(shè)備，其具有 硫酸回收設(shè)備(l),其具有至少一個用于S02到S(h的催化反應(yīng)的反應(yīng)容器(9)和用硫酸操作的吸收器(12),和后處理級(17)，可向其中導(dǎo)入離開所述硫酸回收設(shè)備的氣流 (16)的至少一個支流，其中所述后處理級(17)具有加栽了富含H2的氣體的氬化反應(yīng)器(20) 用于氫化被導(dǎo)入氣流的S02排放物，和其中通過氬化形成的含H2S氣流(19) 可以被導(dǎo)入連接于所述后處理級下游的氣體洗滌器，其中所述氣體洗滌 器是焦?fàn)t氣凈化設(shè)備的組成部分。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其特征在于，所述后處理級(17)具有換 熱器，以便在進入所述氫化反應(yīng)器(20)之前通過與來自所述氬化反應(yīng)器 (20)的氣流進行熱交換而預(yù)熱氣流。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8的設(shè)備，其特征在于，所述疏酸回收設(shè)備(l)轉(zhuǎn)化含疏化氫的氣體而產(chǎn)生，并且設(shè)置回導(dǎo)裝置，通過所述回導(dǎo)裝置可 以將離開所述含有S02排放物的硫酸回收設(shè)備的氣流的支流(21)回導(dǎo)到 含S02的原料氣體中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)硫酸的方法，其中在硫酸回收設(shè)備中制備含SO₂的原料氣體，引導(dǎo)所述原料氣體通過至少一個反應(yīng)容器，在其中進行SO₂到SO₃的催化反應(yīng)，和將其中形成的SO₃轉(zhuǎn)化為硫酸。根據(jù)本發(fā)明，離開所述硫酸回收設(shè)備的氣流的至少一個支流的SO₂-排放物在后處理級中用富含H₂的氣體來氫化。通過上述氫化形成的含H₂S氣流被引入至焦?fàn)t氣設(shè)備或石化設(shè)備的H₂S氣體洗滌器。本發(fā)明主題還涉及實施所述方法的設(shè)備。
文檔編號C01B17/76GK101641284SQ200880009811
公開日2010年2月3日 申請日期2008年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者H·蒂勒爾特 申請人:猶德有限公司