[发明专利]一种含氨的H2

说明书

本发明涉及一种含氨的H₂S酸性气制备低含量NO_x硫酸的焚烧炉与方法，包括含氨的H₂S酸性气与空气、燃料气在硫回收焚烧炉内焚烧制备硫酸，并将制备硫酸的尾气部分返混回焚烧炉循环燃烧，实现酸性气在830‑1000℃下分三级充分燃烧、尾气分级返混，使硫化氢充分燃烧转化为SO₂，SO₂进一步转化为SO₃及硫酸的步骤。本发明的装置与方法制备的硫酸，尾气NO_x含量低于20mg/Nm³、硫酸中NO_x^‑含量低于10ppm且不含有NH₄⁺，质量符合氯气干燥及硝基苯用硫酸要求，制备方法安全环保。

技术领域

本发明涉及合成气酸性气体回收技术领域，具体涉及一种含氨的H₂S酸性气制备低含量NOx硫酸的焚烧炉及方法。

背景技术

在石油化工、天然气化工及煤化工行业领域内，因原料含有硫，在上述原料加工生产高附加值产品过程中会产生H₂S，形成含H₂S的酸性气。因H₂S有毒且易燃易爆，不能直接排放，必须回收处理。尤其以煤为原料的气化工艺，因煤中含有氮元素，氮会转化为氨，并随硫化氢进入尾气。

含硫化氢的酸性气目前的处理手段主要为焚烧制硫磺、焚烧制硫酸来进行资源化回收处理。以硫化氢酸性气为原料制硫酸的焚烧炉进料除H₂S的酸性气、空气外，还需补充燃料气。例如CN108675271A公开了将含H₂S酸性气与燃料气、空气充分混合，混合后工艺气在900℃-1000℃条件下进行燃烧，保证硫化氢充分燃烧完全转化为二氧化硫，再将烟气中二氧化硫进一步转化为硫酸。该方法可有效降低H₂S酸性气湿法制硫酸的成本消耗，并且减少燃烧过程中水的生成，可以有效提高硫酸浓度至98.5wt％以上，但其未揭示氨的存在对制得硫酸的产品性能和应用的影响。

以煤为原料制备的合成气，因氨会大量进入到硫化氢酸性气中，其中氨含量高达300-600mg/Nm³，该部分氨进入到制硫酸焚烧炉中会有大量的NO_x生成，进而导致尾气NO_x含量超过100mg/Nm³，同时硫酸中NO_x^-超过50ppmw。

硫酸是一种重要的工业原料，可用于制造肥料、药物、炸药、颜料、洗涤剂、蓄电池等，也广泛应用于净化石油、金属冶炼以及染料等工业中。另外因硫酸具有强烈的吸水性，常用作脱水剂。其中氯气干燥领域因氯气具有吸水性且遇到常规的碱性干燥剂会发生反应，因此氯气干燥主要使用硫酸作为干燥剂。如硫酸中含有氨，存在氨与氯气反应生成NCl₃爆炸化合物的风险。目前氯气干燥用硫酸对于硫酸中氨要求含量小于5ppmw。

苯的硝化制硝基苯过程中会使用到硫酸作为催化剂及吸水剂，如硫酸中 NO_x^-含量高于20ppmw，NO_x^-会与苯反应生成烷烃及CO₂，导致硝化反应后的油水分离器内气泡量增加，硝基苯与硫酸分层不均导致硝基苯中硫酸含量增加，同时分液罐的液位难以控制影响工艺稳定。

因此含氨的硫化氢酸性气制硫酸时，需控制尾气中NO_x，并同时控制硫酸中NH₄⁺含量及NO_x^-含量，但如何控制现有技术并未给出很好的解决方案。目前含氨的酸性气制备硫酸时，如尾气不做控制，尾气及硫酸中的NO_x含量将超标，不符合苯的硝化反应使用要求；如控制尾气中NO_x，目前行业的主要手段是焚烧炉后设SCR，但SCR存在氨逃逸问题，使得硫酸中的氨含量大于5ppmw，该硫酸不符合氯气干燥的使用要求。