[发明专利]一种贫氧法制硫酸与回收硫酸综合利用联合的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种贫氧法制硫酸与回收硫酸综合利用联合的工艺，属于无机化学技术领域。

背景技术

目前，常用的硫酸生产工艺是接触制取法，通过转化吸收制取硫酸，其核心技术是在富氧状态下，以钒催化剂催化氧化SO₂生成SO₃及SO₃的吸收。因此，硫酸工业按基本生产工艺可分为一转一吸工艺和两转两吸工艺。一转一吸生产工艺因转化和吸收较低，故尾气中SO₂浓度较高，一般都在4000-7000mg/m³之间，两转两吸生产工艺的尾气中SO₂浓度较低，一般在600-1400mg/ m³之间。

由于采用空气作为O₂源，综合SO₂利用率及废气处理成本等因素，—转一吸硫酸生产工艺，SO₂的转化率一般为97%左右。一转一吸硫酸装置设有1座干燥塔和1座吸收塔，其开车和操作简单容易。然而，对于一转一吸排放的尾气，运用现有的处理方法处理后难以满足越来越严格的排放标准。为了保证SO₂高转化率，使氧过剩较多（空气中残留氧含量＞2%，O₂过量30%以上），碱消耗大，同时碱洗涤系统产生亚硫酸氢盐部分氧化为硫酸盐，得到亚硫酸氢盐、亚硫酸盐及硫酸盐溶液混合物无法利用而成固废，增加生产费用。

现在典型的硫酸生产工艺为两转两吸工艺，同样采用富氧技术。用O₂将SO₂转化（氧化）为SO₃后，气体进吸收塔内与硫酸接触，除去三氧化硫后，再次升温进行第二次转化，同样再次进吸收塔内与硫酸接触，除去三氧化硫。这样两次SO₂的总转化率可达到99.7%。但两转两吸排放的尾气仍无法满足日益严格的排放标准，尾气吸收同样存在固废问题。

另外两转两吸工艺①增设中间吸收塔，转化其温度由高→低→高，整个系统热量损失大。②两次转化较一次转化增加了一台中间吸收塔及几台换热器，阻力比一次转化流程大。③两转两吸装置比一转一吸装置复杂，更难在环保达标的情况下开车等问题。

总之，目前应用较为广泛的两转两吸法以及一转一吸加现有硫酸尾气处理方法，存在的共同问题有一、尾气不能满足日益严格的二氧化硫排放标准；二、投资费用和能耗较高；三、不能很好的完成副产物资源化利用；四、工艺流程长等。

为此，CN101774550提出将一转一吸后的仍有大量SO₂的气体，添加入水蒸气进行湿度调质处理（湿度为<20%，通常是5%左右），然后送入低温催化反应器，在低温（60-120℃）下使气体中的二氧化硫、氧和水反应生成硫酸，生成一定浓度的硫酸，并返回吸收塔回收硫酸。该专利实施例表明，排放尾气中SO₂含量可控制在100mg/Nm³以内。但从工艺过程看，低温湿空气氧化SO₂生成的SO₃，很快与水反应生成高浓度的硫酸雾，事实上该过程是硫酸工业中努力避免的过程，如日本特许公报昭47-5729所指出，硫酸雾会使各部位的钢制部件遭迅速腐蚀,并且涉及硫酸雾排放浓度是否能够达标等问题。

在硫酸盐生产工业中，硫酸盐溶液脱水需要大量的能耗。另外硫酸在催化、脱水等应用过程中，因吸水或反应生成水等原因成为废/稀硫酸。失去脱水、催化能力后的稀硫酸去向是当前十分棘手的问题，已成为严重的环保问题。这些废/稀硫酸如不经过处理就排放到环境中，将会造成水体或土壤酸化，危害生态环境，同时也浪费大量的资源。CN102951627 A等专利采用生产石膏或生产磷肥等方式处理稀硫酸，CN101367533介绍一种在工业废硫酸液的治理中生产七水硫酸镁的工艺。目前氨中和废硫酸制取硫酸铵肥料是比较通行的做法，然而生产1吨硫酸铵所需液氨约为300kg，再加上蒸发能耗很大，采用稀硫酸生产硫酸铵，经济上是不合理的。

现有硫酸装置在酸吸收后的尾气温度一般是60-80℃左右，含水分小于0.1g/m³，换算成相对湿度为0.03%，可以看作是不含水分的干气体，是理想的干燥介质，但未得到充分利用而浪费能源。

基于此，做出本申请。

发明内容