WSA制硫酸

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• 5 蒸汽系统 • SO2转化所产生的热量、以及气相水合所 产生的热量用于产生蒸汽。 • 在废热锅炉中，可产生压力为4.2 MPa的饱 和蒸汽。在蒸汽过热器和第一床间冷却器 中，产生压力为2.7 MPa 温度为380℃的过 热蒸汽。
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4 酸雾控制单元
三氧化硫与水会合成气相硫酸，在一般情况下， 这些气相硫酸蒸气在进入硫酸冷凝器时会产生非 常小的硫酸液滴，如液滴过小，无法凝结在WSA 冷凝器中的玻璃壁上，易被脱硫后尾气夹带出 WSA冷凝器进入烟囱，使大量酸雾排人大气。为 了防止这种现象的发生，在工艺气进入WSA冷凝 器之前，由酸雾控制单元将含硅晶核的气体喷入 工艺气中并均匀混合(每年硅油用量仅几十千克)， 硅晶核可使酸雾晶核长大到能在WSA冷凝器中凝 结，尽可能地从工艺气中分离出来，从而使尾气 酸雾达到排放指标。
1、低温冷凝工艺
最早是在20世纪3O年代，由德国鲁奇公司提 出的一种湿接触法制酸工艺，由于其三氧化硫冷 凝成酸的温度较低亦称为低温冷凝工艺，第一套 装置于1934年投人运行 。 低温冷凝工艺不能处理燃烧后SO2低于3％的 气体，适用范围比较有限，仅用于小规模装置， 在大多数情况下，主要的目的是处理硫化氢废气 而不是生产硫酸。
• WSA工艺流程简述
1 酸性气焚烧和工艺气体冷却 酸性气在焚烧炉中焚烧, 焚烧温度为 975℃。新鲜燃烧风在WSA冷凝器中进行预 热，使其温度达到约260℃，H2S焚烧炉在 10％过剩O2条件下运行。在焚烧炉内生成 的工艺气体，经废热锅炉被冷却到约430℃, 被直接送到SO2反应器中。 H2S+3／202= SO2+H2O+518．6 kJ／mol
• 3、 湿气制酸(WSA)法
• WSA法是由丹麦托普索公司开发的一种含 硫湿气直接制酸工艺 。 • 我装置低温甲醇洗的酸性气就采用此工艺 来生产硫酸。
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• WSA工艺技术特点
• 1)硫回收率高，可达99％，产品单一，唯 一的产品为达到商品级标准的浓硫酸； • 2)该工艺除消耗催化剂外不需要任何化工药 品或添加剂； • 3)不产生废料，对环境没有二次污染； • 4)除启动时需启动燃料外，一旦运转起来便 产生大量热能，副产的高压蒸汽除供生产 使用外，还可供其他方面使用；
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• WSA湿法制硫酸的工艺流程：
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2、高温冷凝工艺
随着环保条例的日趋严格，如能改善其 对原料气的适应性，拓宽产品酸的浓度范 围，在处理低浓度硫化氢废气，以满足环 保要求方面无疑是一种理想的选择。为此 鲁奇公司推出了接触法高温冷凝工艺，又 称康开特(Concat)法 。
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• 康开特(Concat)工艺特点
• 适用于处理温度高、H2S，CS2和CO2含量 低的气体，可处理燃烧气中φ(SO2)<1%的 气体并保持自热平衡 • 也适用于处理克劳斯法回收硫工艺的尾气， 硫回收率可达99.5%。 • 与克劳斯排放气脱硫工艺相比较，康开特 工艺的投资比较低 • 康开特硫酸工艺除风机和循环泵需电力外， 不需要其他的附加能量
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• 康开特工艺过程
• 1)湿的H2S气体与燃料气配合，在焚烧炉内 进行燃烧； • 2)SO2在转化器内进行氧化； • 3)气体进入冷凝文丘里管，与高度分散的热 硫酸并流接触，生成硫酸，沉析放热。最 后进行气体的冷却和硫酸雾滴的分离。
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• 3 酸冷凝部分 • 硫酸的冷凝采用独有的直接冷凝法，SO3 和工艺气体中的水直接冷凝成硫酸，工艺 流程更为简单。采用先进的酸雾控制手段， 工艺尾气在环保达标上优于目前国内传统 的制酸装置和硫磺回收装置，可控制在 45ppm以下。
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• 2 SO2的转化 • 在SO2反应器中，工艺气体中所含的SO2 在三层绝热催化床层上转化，根据以下(放 热)反应方程式，在反应器中SO2转化成 SO3，总转化率达99.0%。
SO2+1／202—— SO3+98．8 kJ／mol
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• WSA工艺的主要设备
• 1 酸性气焚烧炉 • 酸性气焚烧炉为一卧式圆筒炉，中间有一 缩径口，以便合理的组成燃烧动力场,加强 炉内气流的充分混合和燃烧。炉膛由两层 衬里组成，一层为耐火层，直接与火焰接 触，另一层为保温层。此炉燃烧器与一般 炼厂加热炉火嘴要求不同，一般炼厂加热 炉火嘴主要要求控制温度及热效率，而酸 性气加热炉火嘴主要要求原料燃烧完全， 选用预混式旋流火嘴，以保证燃烧效果。
• WSA工艺流程特点
• 1 焚烧部分 • 酸性气要求完全燃烧，并且燃烧后工艺气 体出焚烧炉的温度不超过1150℃。酸性气、 燃烧风的配比采用引入代表工艺过程配比 质量指标的第三参数来进行比值自动设定， 保证酸性气完全燃烧且氧的过剩量控制在 一定水平。
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• 2 反应部分 • 催化剂床层上发生的反应为： SO2+1/2O2←→SO3+Q,由于该反应为可逆 放热反应，必须及时取走反应热，才能促 进SO2完全转化成SO3，因此SO2反应器 的各段催化剂床层出口均设有内取热器。
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• 5）操作弹性大，装置能在30%~100%负荷 下连续运行； • 6）无须干燥，湿法催化制酸，应用合适的 换热方法和先进的酸雾控制技术，保证过 程气中的SO3与H2O直接冷凝生成硫酸； • 7)适用范围广，可处理各种含硫气体及废硫 酸。
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WSA制硫酸工艺
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硫回收现状
目前世界上利用最多的石油、煤、天然 气等资源中都含有硫，在利用过程中，部 分硫最终转化为硫磺或硫酸，而大部分硫 则被氧化生成二氧化硫，排入大气的二氧 化硫形成了大面积酸雨，严重污染了环境。 近年来，随着国家对环境保护的重视，人 们越来越关注含硫排放物的处理，相关企 业也在积极寻找既能达到环保要求又较经 济适用的硫回收技术。
• 克劳斯硫回收的原理 • 克劳斯的主要化学反应方程式为： • H2S + 3/2O2== SO2 + H2O + Q （部分 氧化反应） • 2H2S + SO2 == 3S + 2H2O + Q （催化反 应）
典型的克劳斯硫回收工艺流程如下图：
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湿法制酸的工艺种类
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• 3 WSA冷凝器 • WSA冷凝器是一个降膜式冷凝器，由多组 并联的玻璃管组成，玻璃管配有螺旋线和 除雾器。工艺气体中所含的H2SO4在管程 向上流动，由空气冷凝后的硫酸沿玻璃管 壁流到底部的酸收集罐中。WSA冷凝器是 本装置的关键设备之一，成套从TOPSOE 引进。
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目前回收硫的基本方法
一 H2S制硫磺 克劳斯(Claus)法 、 选择性氧化法 二 H2S直接制酸 H2S低温冷凝工艺制酸、 H2S高温冷凝工艺 制酸（康开特法） 、WSA制酸
• 克劳斯(Claus) H2S制硫磺
• 将硫化氢转变为硫磺的工业方法，由英国 人克劳斯于1883年发明，此法广泛用于以 煤、石油、天然气为原料的加工过程，在 脱硫工段产生的含硫气体中回收硫，并可 解决大气污染问题。克劳斯法回收硫的纯 度可达到99.8%，可作为生产硫酸的一种硫 资源，也可作为其他部门的化工原料。
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• 2 SO2反应器
• SO2反应器是一台锥顶形立式容器，内设 三个由格栅支撑的催化剂床层，催化剂床 层下方均设有层间冷却器，以便取走反应 热，提高转化率。由于S02反应器内由上至 下的催化剂床层温度呈现逐步下降的梯度 分布，第二层间冷却器以上部分的温度较 高，以下部分的温度较低，因此，根据反 应器各段操作温度的不同选用三种不同的 材料。
• 4.主要控制方案特点 • 酸性气制硫酸装置的工艺过程及介质较特 殊，技术难度大，对控制要求高，联锁、 紧急停车系统复杂，设计采用集散控制系 统（DCS），同时配备PLC，以适应高精 度及其部分复杂控制的要求，现场仪表配 置高精度先进的电子仪表，将自动化控制 提高到一个新的水平。
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• 3 硫酸的冷凝 • 工艺气体进入WSA冷凝器后, 利用流经壳程 内六个通道(十字交叉流)的空气，冷却WSA 冷凝器内的气体，工艺尾气被冷却到约 100℃，SO3水合生成硫酸，完成工艺尾气 与硫酸的分离。
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• 4 硫酸的冷却 • 从WSA冷凝器底部流出的成品酸的温度为 260℃，与冷循环酸相混合。混合后的温度 为60℃，然后进入酸冷器中，冷却到40℃。