[发明专利]一种贫氧法制硫酸的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种贫氧法制硫酸的工艺，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一座干燥塔和一座吸收塔，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。

另外两转两吸工艺存在的缺陷也很明显：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。

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。

US 6342169，CN101274204，CN101829475，CN101264414等专利提出用离子液体吸收硫酸生产时未转化留在尾气中的SO₂，通过再生放出SO₂循环作制硫酸的原料，同时再生离子液体循环使用。但是尾气中的SO₂与离子液体中的碱反应生成亚硫酸盐，而亚硫酸盐与尾气中的氧反应生成硫酸盐，导致离子液体的消耗量增加而不经济，限制了离子液体在烟气脱硫方面的应用。

CN103432865A采用柠檬酸盐与有机胺，吸收剂具有发泡性小，粘度小，原料来源丰富，易购买，价格便宜。脱硫时具有高传质系数，气液流动无扰动，传质阻力小，脱硫率高，操作方便，操作弹性大，能在膜接触器中稳定运行。同时脱硫溶液不结垢，不堵塞，无腐蚀等优点。但是，上述使用有机胺盐水溶液作为吸收剂，废气处理时，不能有氧存在，也即对氧比较敏感，稳定性差，特别是高温环境下，有机胺盐水溶液极易氧化分解，氧化分解后的有机胺盐水溶液，一方面使吸收剂的吸附效率大幅降低或失效。需要添加抗氧剂等助剂来减少亚硫酸盐、有机胺的氧化，增加生产成本的同时，带来结盐、结垢等问题影响生产。

基于此，做出本申请。

发明内容

针对现有硫酸生产方法中所存在的上述缺陷，以及硫酸厂排放的尾气不能满足日益严格的环境标准要求、废硫酸处置困难等问题，本申请提供一种工艺简单、成本低、资源综合利用、治理污染、环境效益和社会效益倶佳的贫氧法制硫酸工艺，它是一种将缩短硫酸生产工艺、硫酸尾气的离子液体处理过程融为一体的贫氧法制硫酸工艺方法。

为实现上述目的，本申请采取的技术方案如下：