[发明专利]经由集成的WSA技术生产发烟硫酸的方法和设备

说明书

在经由集成的WSA技术和发烟硫酸工艺从含硫进料生产发烟硫酸的方法中，使含硫进料经过燃烧和冷却、热除尘、SO₂到SO₃的气相转化以及在WSA冷凝器中产生硫酸，之后排出经净化气体。将在WSA冷凝器中产生的硫酸送至被集成到主WSA线路的干线路中的吸收塔，并与干线路中通过燃烧液体硫且随后将SO₂转化为SO₃所产生的另外的SO₃混合，由此获得发烟硫酸而不产生任何液体废物流。

技术领域

本发明涉及经由集成的WSA(湿法硫酸)技术生产发烟硫酸的方法以及执行该方法的设备。

背景技术

发烟硫酸(Oleum，也被称为fuming sulfuric acid)是SO₃在H₂SO₄中的溶液。由于它的高水合焓，它是硫酸制造中的重要中间物。当将SO₃加入水中时，则它倾向于形成难以管理的硫酸的细雾而不是被溶解。然而，加入浓硫酸的SO₃容易地溶解，形成发烟硫酸，发烟硫酸随后可用水稀释以生产另外的浓硫酸。

由用过的硫酸、含硫废水或由其他含硫的进料生产发烟硫酸存在正在成长的市场需求。这些应用的其中之一是MMA(甲基丙烯酸甲酯)和AN(丙烯腈)单元的含硫废水再生，其中普通WSA和各种竞争的技术二者都有它们自己的缺点和局限。

发明内容

以生产发烟硫酸为目的再生用过的硫酸、含硫废水和其他含硫进料是普通WSA技术和竞争的硫酸技术二者的领域以外的应用。本发明提供一个解决方案，认为该解决方案比任何该领域的现有技术都更具竞争力。

根据本发明，在本文中称为“发烟硫酸区段”的小型硫燃烧常规干法硫酸工艺被集成入在本文中称为“WSA区段”的普通WSA工艺。在该WSA区段中，处理用过的酸、含硫废水和其他进料流以生产浓(即≥90重量%)硫酸。然后将该酸送至发烟硫酸区段以吸收SO₃气体，其中发烟硫酸作为最终产物。这个设置利用了WSA工艺在处理湿工艺气体上的CAPEX(资本支出)和OPEX(运营支出)竞争力，同时弥补了它对于生产发烟硫酸的无能。虽然将发烟硫酸区段附接到主WSA区段的想法是新的，但是二者的技术和通用设计是被工业证明的。

关于现有技术，US3008804描述了从含硫化氢的气体生产浓硫酸和发烟硫酸的方法。该方法基于优化“湿法催化工艺”，该优化通过向燃烧气体(通过燃烧含H₂S气体来获得，其包含大于1体积水每体积SO₂)加入足够的量的含SO₂气体(其包含小于1体积水每体积SO₂)，以使得混合物将准确地包含生产所需浓度的硫酸所要求的水：SO₂的比例。在该方法中，将硫与H₂S气体或用过的酸共烧(co-fire)，以在硫酸冷凝器中得到正确的SO₃/H₂O比率，这必将需要许多额外的硫。

US4643887 描述了在转化催化剂的填充床中由具有在0.7：1至1：1之间的O₂：SO₂摩尔比率的进料气体混合物生产SO₃、H₂SO₄和发烟硫酸。冷却该催化剂床以产生温度分布，包括：升高温度的第一区、基本上恒定温度的第二区和降低温度的第三区。为了高平衡转化值，出口温度是足够低的。冷却流出物以冷凝液体SO₃，同时气体流中剩余的SO₃可被吸收到发烟硫酸和/或H₂SO₄中。可通过将冷凝的SO₃共混入发烟硫酸或H₂SO₄中来制备富集的发烟硫酸。