[发明专利]一种高浓度SO2烟气转化制取硫酸的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于硫酸制备领域，具体地说，尤其涉及一种高浓度SO₂烟气转化制取硫酸的方法及装置。

背景技术

目前，有色金属矿产资源中金属硫化矿物储量丰富，尤其是铜矿、镍矿和铅矿。这些金属硫化矿物在火法冶炼过程中会产生大量的SO₂气体，一般采用烟气制硫酸的方法予以回收。在烟气制硫酸工艺中，SO₂转化为SO₃的反应是强放热可逆反应，需要在400～420℃多层催化剂的作用下才能接近反应平衡，实现最大转化率。同等烟气流量下，SO₂浓度越高则反应释放出的热量越大，但受限于催化剂活性和装置强度，每个催化剂层出口烟气温度均需要控制在610℃以下，否则催化剂失活，反应无法延续，因此常规烟气制硫酸工艺进入转化的冶炼烟气中SO2体积浓度需控制在10％左右。

近二十年来，一种能够提高燃料效率、节能降耗的富氧冶炼技术在有色金属冶炼行业得到越来越广泛的应用，伴随而来的是冶炼烟气中SO₂浓度大幅增加，SO₂浓度在20％左右成为常态，而高浓度SO₂烟气转化，由于一段转化量大，反应热多，一段转化后烟气温度≥620℃，会使催化剂失去活性。

发明内容

本发明目的在于提供一种能够将高浓度SO₂烟气转化制取硫酸的方法，该方法能够利用SO₂浓度超过16％的烟气生产出稳定可靠的硫酸,确保转化器内的催化剂不被损坏。

为了实现上述发明目的，本发明一种高浓度SO₂烟气下制硫酸的方法采用的技术方案为：

一种高浓度SO₂烟气预转化预吸收制取硫酸的方法，包括如下步骤：

1)将体积浓度为n的SO₂烟气加热至420±5℃；

2)加热后的SO₂烟气，分为体积为V₁和V₂两部分，体积为V₁的SO₂烟气注入体积为V₃的干燥空气稀释SO₂的浓度，稀释后的SO₂烟气加热升温至600±5℃

后进行预转化，转化为含有SO₃的烟气，转换率为60％—70％；

3)经预转化后的含有SO₃的烟气降温至420±5℃后与另一部分体积为V₂的SO₂烟气进行混合，混合后的烟气进入转化器进行转化吸收；所述体积为V₁的SO₂烟气、体积为V₂的SO₂烟气和体积为V₃的干燥空气满足如下公式：nV₁/(V₁+V₃)≤0.105且(nV₂+n*0.4V₁)/(V₁+V₂+V₃)≤0.105,n＞16％。本发明通过设置预转化工艺，将部分高浓度的SO₂烟气与干燥空气混合，混合后将SO₂烟气中的SO₂体积浓度稀释至10％±0.5％，再经预转化装置进行预转化一段有一定浓度的SO₃烟气，从而降低转化器一段的反应热，保障温度控制在610℃以下，以保证催化剂不被破坏。

优选的，步骤3)中混合后的烟气中SO₂初始转化率约25％。

优选的，步骤2)中注入体积为V₃的干燥空气的温度为420±5℃。

优选的，步骤3)中混合后的烟气进入转化器之前加热至420±5℃。

本发明另一目的在于提供一种高浓度SO₂烟气转化制取硫酸的装置，该装置能够利用SO₂浓度超过16％的烟气生产出稳定可靠的硫酸,确保转化器内的催化剂不被损坏。

为了实现上述发明目的，本发明一种高浓度SO₂烟气转化制取硫酸的装置采用的技术方案为：