干湿结合技术生产高浓度硫酸或发烟硫酸的设备和工艺
技术领域
本发明涉及一种干湿结合技术生产高浓度硫酸或发烟硫酸的设备和工艺，属于生产硫酸装置技术领域。
背景技术
目前采用较多的生产浓硫酸的技术有两种：一种是“干法”，一种是“湿法”。“干法”技术，可生产高达99.2％的浓硫酸，但该技术存在占地面积大、投资和装置能耗高、会产生含酸废水等问题；“湿法”技术具有流程短、占地少、投资和能耗低、无废液排放等优点，但该技术生产的浓硫酸浓度最高仅达98％左右。
发明内容
本发明为了解决上述背景技术中提到的问题，提出一种干湿结合技术生产高浓度硫酸或发烟硫酸的设备和工艺，能够以液体硫磺和97％～98％浓硫酸为原料经过焚烧、反应转化、吸收等过程产生高浓度浓硫酸或发烟硫酸。
本发明提出一种干湿结合技术生产高浓度硫酸或发烟硫酸的设备，包括焚烧炉、一号换热器、反应器、换热器、吸收塔、循环酸泵、酸冷却器和湿法制酸装置，所述焚烧炉、一号换热器、反应器、二号换热器、吸收塔、循环酸泵和酸冷却器依次连接，所述反应器内设置有催化剂床层，所述吸收塔内设置有吸收床层，所述吸收塔还与湿法制酸装置连接，利用来自湿法制酸装置的97％～98％浓硫酸吸收SO3，生成更高浓度的浓硫酸或发烟硫酸，为保证有足够的硫酸保持吸收塔内部填料表面的湿态，所述酸冷却器还与吸收塔连接，酸冷却器冷却的酸达到需要的更高浓度再进行外输送。
优选地，所述反应器采用等温反应器。
优选地，所述吸附塔用碳钢内衬可溶性聚四氟乙烯制成，内置发泡玻璃。
优选地，所述反应器中的催化剂床层放置的是钒基催化剂，将SO2转化为SO3。
优选地，所述焚烧炉采用低氮焚烧炉，减少焚烧过程产生的NOx，液体硫磺焚烧后变成SO2。
优选地，所述焚烧炉的燃烧室内温度控制在最佳反应温度1100℃-1200℃。
优选地，所述焚烧炉的燃烧室内温度控制在最佳反应温度1150℃。
所述的干湿结合技术生产高浓度硫酸或发烟硫酸的设备的工艺，其特征在于，
(1)液体硫磺经过焚烧炉燃烧，燃烧时通入干燥空气，焚烧炉的燃烧室内温度控制在最佳反应温度1150℃，焚烧炉出口工艺气温度由一号换热器控制在440℃左右，同时回收反应热，热的工艺气被送至反应器中，在催化剂作用下，SO2转化为SO3，同时放出热量，转化后的工艺气经二号换热器回收反应热，同时工艺气温度降至110℃左右，冷却后工艺气进入吸收塔中；
(2)吸收塔中设置吸收床层，来自湿法制酸装置的97％～98％浓硫酸与自循环酸混合后，从顶部均匀喷入吸收塔，冷却后工艺气进入吸收塔底部，在吸收塔填料表面，SO3被浓硫酸吸收，生成更高浓度浓硫酸或者发烟硫酸，吸收塔顶部尾气送至湿法制酸装置进一步处理。
本发明所述的干湿结合技术生产高浓度硫酸或发烟硫酸的设备和工艺的有益效果为：
(1)可生产多种浓度的浓硫酸和发烟硫酸：通过调整液体硫磺的流量，可以控制产生多种不同浓度的浓硫酸或发烟硫酸。
(2)装置占地面积小：采用高效的转化、吸收和热回收装置，系统布置紧凑合理，占地面积小，很容易结合到炼厂现有装置中。
(3)环保指标高：吸收塔顶部尾气送至湿法制酸装置进一步处理，不需要单独对外排放，最终尾气排放达到SO2≤50mg/m3、NOx≤50mg/m3、酸雾≤5mg/m3(基于3％氧含量)，综合以上排放指标满足国家对烟气超净排放的要求。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1是本发明所述的干湿结合技术生产高浓度硫酸或发烟硫酸的设备的结构示意图；
图中：1-焚烧炉；2-一号换热器；3-反应器；4-二号换热器；5-吸收塔；6-循环酸泵；7-酸冷却器；8-湿法制酸装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
具体实施方式一：参见图1说明本实施方式。本实施方式所述的干湿结合技术生产高浓度硫酸或发烟硫酸的设备，包括焚烧炉1、一号换热器2、反应器3、二号换热器4、吸收塔5、循环酸泵6、酸冷却器7和湿法制酸装置8，所述焚烧炉1、一号换热器2、反应器3、二号换热器4、吸收塔5、循环酸泵6和酸冷却器7依次连接，所述反应器3内设置有催化剂床层，所述吸收塔5内设置有吸收床层，所述吸收塔5还与湿法制酸装置8连接，利用来自湿法制酸装置8的97％～98％浓硫酸吸收SO3，生成更高浓度的浓硫酸或发烟硫酸，为保证有足够的硫酸保持吸收塔内部填料表面的湿态，所述酸冷却器7还与吸收塔5连接，酸冷却器7冷却的酸达到需要的更高浓度再进行外输送。
所述反应器3采用等温反应器。所述反应器3中的催化剂床层放置的是钒基催化剂，将SO2转化为SO3。
所述吸附塔5用碳钢内衬可溶性聚四氟乙烯(PFA)制成，内置发泡玻璃。
所述焚烧炉1采用低氮焚烧炉，减少焚烧过程产生的NOx，液体硫磺焚烧后变成SO2。
所述焚烧炉1的燃烧室内温度控制在最佳反应温度1100℃-1200℃。所述焚烧炉1的燃烧室内温度控制在最佳反应温度1150℃。
本发明涉及的是一种利用干湿结合技术生产高浓度硫酸或发烟硫酸的组合工艺，具体地说属于适用于以97％～98％W浓硫酸和液体硫磺为原料，采用焚烧+反应转化+浓硫酸吸收生成更高浓度硫酸或者发烟硫酸的化工过程。采用先进的低氮焚烧炉，通过反应器+吸收塔(一转一吸)，反应采用钒基催化剂，吸收系统采用来自湿法制酸装置的产品(97％～98％浓硫酸)，得到发烟硫酸产品，吸收塔顶部尾气送至湿法制酸装置进一步处理，最终尾气排放满足SO2≤50mg/m3、NOx≤50mg/m3、酸雾≤5mg/m3(基于3％氧含量)。
本发明焚烧采用低氮焚烧炉，减少焚烧过程产生的NOx，液体硫磺焚烧后变成SO2；反应器中设置钒基催化剂，工艺气经过钒基催化剂，将SO2转化为SO3，吸收塔中设置吸收床层，利用来自湿法制酸装置的产品(97％～98％浓硫酸)吸收SO3，生成更高浓度的浓硫酸或发烟硫酸。
本发明的工艺将液体硫磺转化为SO3，利用湿法制酸装置的97％～98％浓硫酸吸收SO3，流程短、占地少，尾气排放指标满足最苛刻的环保要求，无废液排放，能生产多种浓度的浓硫酸或发烟硫酸，可满足用户对不同浓度浓硫酸或者发烟硫酸的需求。
所述的干湿结合技术生产高浓度硫酸或发烟硫酸的设备的工艺，具体包括以下步骤：
(1)液体硫磺经过焚烧炉1燃烧，燃烧时通入干燥空气，焚烧炉1的燃烧室内温度控制在最佳反应温度1150℃，焚烧炉1出口工艺气温度由一号一号换热器2控制在440℃左右，同时回收反应热，热的工艺气被送至反应器3中，在催化剂作用下，SO2转化为SO3，同时放出热量，转化后的工艺气经二号换热器4回收反应热，同时工艺气温度降至110℃左右，冷却后工艺气进入吸收塔5中；
(2)吸收塔5中设置吸收床层，来自湿法制酸装置8的97％～98％浓硫酸与自循环酸混合后，从顶部均匀喷入吸收塔，冷却后工艺气进入吸收塔5底部，在吸收塔填料表面，SO3被浓硫酸吸收，生成更高浓度浓硫酸或者发烟硫酸，吸收塔5顶部尾气送至湿法制酸装置8进一步处理。
采用本发明的工艺生产的硫酸产品指标达到：
采用本发明的工艺生产的发烟硫酸产品指标达到：
具体实施方式二：参见图1说明本实施方式。
装置原料为200kg/h液体硫磺和来自湿法制酸单元的11905kg/h硫酸(97％w)。
原料硫磺经过焚烧炉1燃烧，燃烧使用干燥空气，燃烧室内温度控制在最佳反应温度1150℃左右，焚烧炉1出口工艺气温度由一号换热器2控制在440℃，同时回收反应热，热的工艺气被送入至反应器3中，在反应器3中设置散料钒触媒催化剂床层，在催化剂作用下，SO2转化为SO3，转化率90％，同时放出热量，转化后的工艺气经二号换热器4回收反应热，同时将工艺气温度降至110℃，冷却后工艺气自吸附塔底部进入吸收塔5中。
吸收塔5中设置吸收床层，来自湿法制酸装置8的产品(97％浓硫酸)作为吸收塔的循环酸。冷却后工艺气自底部进入吸收塔5与循环酸接触，吸收其中的SO3，生成12404kg/h浓硫酸(98％w)。吸收塔顶部尾气送至湿法制酸装置8进一步处理。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
