硫化氢湿法制酸
硫化氢制备硫酸的方法
硫化氢制备硫酸的方法硫化氢制备硫酸是一种重要的化学反应，通常用于工业生产中的硫酸制备过程。
硫酸是一种广泛使用的化学物质，具有强酸性和强氧化性，广泛用于冶金、化工、制药、环保等领域。
下面将介绍硫化氢制备硫酸的方法及其工业应用。
硫化氢制备硫酸的方法主要有两种，一种是直接氧化法，另一种是间接氧化法。
直接氧化法是将硫化氢直接与氧气反应生成硫酸，而间接氧化法则是将硫化氢先转化为二氧化硫，再将二氧化硫氧化为三氧化硫，最终与水反应生成硫酸。
直接氧化法是一种常见的制备硫酸的方法。
该方法利用硫化氢的氧化性，直接与氧气反应生成硫酸。
反应式如下：2H2S(g)+O2(g)->2H2O(l)+2SO2(g)2SO2(g)+O2(g)->2SO3(g)H2O(l)+SO3(g)->H2SO4(l)该方法的反应速度较快，但存在一些问题。
首先，直接氧化法需要大量的氧气供应。
其次，硫酸的生成过程中伴随有一定的热量释放，可能会造成反应的失控。
此外，硫酸的浓度会随着反应的进行逐渐降低，需要进行连续制备和处理。
间接氧化法是另一种制备硫酸的方法，也是目前工业生产中较常用的方法。
该方法首先将硫化氢转化为二氧化硫，再将二氧化硫进一步氧化为三氧化硫，最后与水反应生成硫酸。
反应式如下：H2S(g)+O2(g)->SO2(g)+H2O(g)2SO2(g)+O2(g)->2SO3(g)H2O(g)+SO3(g)->H2SO4(l)间接氧化法的优势在于不需要大量的氧气供应，而是使用空气中的氧气氧化剂。
此外，间接氧化法的反应过程可以通过控制温度和反应条件来实现稳定的反应，避免了反应失控的风险。
然而，间接氧化法的反应速度较慢，需要较长的反应时间。
在工业生产中，硫化氢制备硫酸的方法常用于金属冶金行业，如铜冶炼和锌冶炼。
在铜冶炼过程中，硫化铜矿经过熔炼生成硫化氢气体，然后利用硫化氢制备硫酸。
硫酸的产生可以将硫化氢气体进行资源化利用，同时为冶炼过程中产生的尾气净化提供一种途径。
硫化氢制酸的生产技术进展
摘
要： 根据近年 的文献报道 ， 评述 了硫化氢制 酸 的生 产技术 近况 。内容包括硫 化氢制 成硫磺 然后再 生产硫
酸， 以及 以硫化氢为原料直接制得硫酸 。主要从工艺过程 、 氧化硫 回收率 及产 品硫 酸 的浓度等方 面加 以归纳 和 二 概述 。通过 比较分析得 出 ， 湿气制酸 （ Ｓ 工 艺无论从 工艺生产 流程 ， ＷＡ ） 还是二氧 化硫转化 率 、 能耗 、 作费 用和余 操 热 回收率等方 面都有其独 到之处 ， 值得借鉴和引进推广 。 关键词 ： 硫酸 ； 硫磺 ； 硫化氢 中图分类号 ：Ｑ ２ ． Ｔ １５ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ６— ９ ０ ２０ ） １ ０ １ ０ １０ ４９ （０ ６ １ — ０ ０— ３
硫 酸工 艺 、 国鲁 奇公 司 的低 温 冷凝 工 艺 和 康 开特 德
工艺 。
１ Ｈ Ｓ制硫磺 ，
ｆ ｍ ａ ｄ ｐ ｏ ｕ ｉ ｇ ｓ ｌ ｒ ｃｄ ｄ ｒ ｃｌ ｒ ｍ ａ ｅｒ ｖ ｅ ｅ ｃ ｏｄ ｎ ｏ ｔ ｅｌ ｅ ａｕ ｅ ｒｐ ｒ ｎ ｒ ｃ ｎ ｅ ｓ Ｔ ｅ ｒ ｏ Ｈ２ ｎ ｒ ｄ ｃ ｎ ｕ ｆ ｉ ａ ｉ ｉ ｔ ｆｏ Ｈ２ Ｓ ｕ ｃ ｅ ｙ Ｓ， ｒ ｅ ｉ ｗ ｄ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｉ ｒｔ ｒ Байду номын сангаас ｏ ｔ ｉ ｅ ｅ ｔ ａ ． ｈ ｔ ｓ ｙｒ ｐ ｏ ｅ ｓ ｒｃ ｖ ｒ ａｅ ｏ Ｏ２ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｔ ｎ ｏ ｎ ｓ ｅ ｒ ｄ ｃ Ｏ４ｅｃ ａ ｅ ｍａ￣ｙ ｄ ｓ ｒ ｅ ． ｈ ｏ ｇ ｈ ｏ — ｒ ｃ ｓ ， ｅ ｏ ｅ ｙ ｒ ｔ ｆＳ ｎ ｈ ｏ ｃ ｎｒ ｉ ｆｆ ｉ ｄ ｐ ｏ ｕ ｔ Ｈ２ ｔ ． ｒ ｉ ｅ ｃ ｂ ｄ Ｔ ｒｕ ｈ ｔ ｅ ｃ ｒ ａｏ ｉ ｈ Ｓ ｉ ｎ
ECOSA
ECOSA®湿法制酸工艺的研究与开发张媛;黄锐【摘要】硫化氢(H2S)属典型的恶臭类气体,具有污染范围广、影响大的特点,是一种日益引起重视的大气污染公害,对含H2S的酸性气进行治理并加以回收利用,既是资源综合利用的需要,又符合环境保护的要求.介绍科洋环境工程(上海)有限公司开发的ECOSA?湿法制酸成套技术的研发过程、关键技术攻关和技术特点、示范项目运行情况等.工业化应用实践表明,ECOSA?湿法制酸装置运行稳定,兼具环保效益和经济效益,完全可以满足煤化工装置硫回收的需要.本国产化湿法制酸工艺的成功开发,对推动我国煤化工、石油化工、天然气净化等领域的循环经济、绿色工业和节能减排具有积极的意义.【期刊名称】《中氮肥》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】3页(P23-25)【关键词】WSA工艺;ECOSA®湿法制酸工艺;H2S;关键技术;硫酸蒸气冷凝器;研发;工业化应用【作者】张媛;黄锐【作者单位】科洋环境工程(上海)有限公司,上海 200233;科洋环境工程(上海)有限公司,上海 200233【正文语种】中文【中图分类】TQ111.140 引言硫化氢（H2S）产生于天然气净化、石油炼制以及制煤气、制革、制药、造纸、合成化学纤维等生产过程，是大气主要污染物之一，不仅危害人体健康，还会严重腐蚀设备等。
近年来，我国石油需求量增长较快，每年需进口大量原油，大部分为中东高含硫原油，加工过程中必然会产生大量含H2S的酸性气；而且，我国天然气产量逐年增加，天然气脱硫所产生的含H2S酸性气量也大大增加［1］；另外，煤化工行业蓬勃发展，也会产生大量含H2S的酸性气。
因此，对含H2S酸性气进行处理并加以利用，既是资源综合利用的需要，又是环境保护的要求。
为此，科洋环境工程（上海）有限公司（以下简称科洋公司）着眼市场需求、瞄准发展目标、统筹战略布局，立足关键在于技术的理念，下大力气在环保产业主战场上开拓创新，研发出对国内环保行业具有重大意义的ECOSAⓇ湿法制酸成套技术。
硫化氢制酸概要1
石油及天然气在生产过程中产生大量的含硫化氢酸性气，其它化工装置在生产过程中由于原料的不同也会产生大量的含硫化氢酸性气。
这些酸性气有时拭H2S)高达45%以上并含有脂类有机物及惰性气体，气味难闻、利用价值非常低，许多生产厂家只好经火炬燃烧后排放，造成环境的严重污染。
随着工业技术的发展，对环境保护的要求更高，回收硫资源，将H2S气体进行焚烧、净化、转化和干燥吸收处理以生产硫酸，既解决了硫酸生产原料的短缺，避免了H2S气体对大气环境的污染，又确保了主生产装置的安全、稳定、长周期、满负荷运行(尾气得不到妥善处理，主流程运行也要受影响)。
以下是中石化南京设计院设计的一套硫化氢制酸装置概况。
2、硫化氮制酸主要技术特点a.焚烧炉头设置了硫化氢燃烧装置，并且将焚烧炉出口温度与空气风机连锁。
b.根据炉气的特点采用火管锅炉回收炉气的高温位热能。
c.采用绝热酸洗净化流程，有利于环境保护和节约水资源。
d.采用“3十1”两次转化，使转化率达99. 75%以上，提高硫的利用率，降低SO2的排放量，使尾气排放达国家标准，对环境的污染降低到最低点。
e.采用高效气体换热器，使两次转化产生的热量能维持自身的热平衡。
f.干吸工段采用两次吸收，使吸收率达99. 99%a。
g.工艺参数采用DCS集中控制。
3、主要生产原料a.酸性气组份如下：H2S、NH3、CO2、有机物N2等。
b.来自空气鼓风机的空气气体参数如下：(干基)φ(O2)21%、φ(N2)79%；温度25℃；压力5 kPa。
5生产方法及工艺流程5.1生产方法硫化氢制酸的工艺原理是：H2S气体与空气混合燃烧(在富氧状态下)，产生含SO2炉气。
SO2和O2在催化剂的作用下进行氧化反应，生成SO3 ，SO3在吸收塔中由w(H2SO4)98%的浓硫酸吸收而生成硫酸。
炉气中未转化的SO2经二次转化，生成SO3，使转化率达99. 75%以上，经98%的浓硫酸二次吸收生成硫酸，S03吸收率达99. 99%。
WSA湿法制酸的工艺优势
234近年来，丹麦托普索公司采用的WSA湿法制酸已经得到较为广泛的应用。
而WSA装置的生产数量也呈现出逐年升高的趋势，该装置主要用于处理硫化氢等酸性气体，在石油炼制、煤化工以及冶金行业具有非常重要的应用。
采用WSA湿法制酸工艺简单，酸性气的处理效果好，因此可以为企业获取更好的经济效益。
1 WSA湿法制酸的工艺流程通常可以将WSA湿法制酸的工艺流程分为氧化、转化以及水和冷凝等三个步骤。
第一，氧化反应。
将净化处理后的H 2S酸性气体与燃烧空气风机提供的燃烧空气在燃烧炉中进行燃烧反应，使燃烧炉内的H 2S气体与O 2发生反应生成SO 2和水。
燃烧炉的外观结构是卧式的圆筒炉，在中间通过缩径口为燃烧提供助力。
炉膛的结构分为两层，其中外层为耐火层，主要通过与火焰接触，为反应炉进行加热处理，另外一层为保温层，可以确保反应装置中的反应温度。
通过WSA冷凝器可以对新鲜空气进行预热处理，为燃烧空气风机提供合适温度的空气源，在通过燃烧空气风机将人空气送入燃烧炉，提高燃烧效率，节省燃料气和液化气的用量。
当燃烧炉内温度到达一定时，H 2S与O 2生成工艺气。
在出炉后进入废热锅炉中进行冷却，并进入SO 2反应器。
在SO 2反应器催化剂作用下，SO 2与O 2发生反应生成SO 3。
SO 2反应器是倒锥型立式容器，内部有三个催化剂床层，分别填装不同规格的钒催化剂，同时在每个床层下方设置床间冷却器，对反应热进行处理，使转化率达到生产要求。
生成的SO 3出反应器之前经过工艺气冷却器进行降温，使工艺气温度维持在硫酸冷凝温度之上，防止工艺气提前冷却腐蚀设备。
三个冷却器中的冷却介质为不同温度的蒸汽，蒸汽的温度和压力调节通过计算模块根据气体反应情况进行计算，最终给自调阀发出指令进行调节，从而确保反应器的转化效率，并控制设备腐蚀情况。
来自SO 2反应器的SO 3和水蒸气最终进入WSA冷凝器，冷凝器是由多个并联的玻璃管组成的管壳式换热器，每组玻璃管内配有螺旋线和除雾器装置。
硫化氢制备硫酸的方法
硫化氢制备硫酸的方法传统＂催化剂－硝酸法＂是一种传统的硫化氢制备硫酸的方法，其主要步骤如下：1.将硫粉与过量稀硝酸放入反应罐内，反应罐内加入异硫氰酸钠作催化剂。
2.通过控制反应罐内的温度，将硫粉与稀硝酸进行反应，生成硫化氢和硝酸锶。
3.反应结束后，将反应罐内的产物进行过滤，得到硫化氢和硝酸锶的混合液。
4.这个混合液在稀硫酸中将硝酸锶与硫酸锶分离，得到硫酸。
5.这样就得到了硫酸，可以进行后续的使用或者销售。
＂催化剂－重氮硫酸法＂是一种新型的硫化氢制备硫酸方法，其主要步骤如下：1.将硫粉与硫代硝基酮反应生成硫酸，然后与硝基酮反应生成硝酸。
2.反应结束后，将产物与重氮硫酸进行反应，生成硫酸和重氮化合物。
3.将重氮化合物与还原剂反应，生成相应的硝酸盐和二氧化氮。
4.将硝酸盐与硫酸进行反应，生成硫酸和相应的硝酸。
5.最后，将生成的硝酸与还原剂反应，得到硫酸。
＂非催化剂－湿法＂是一种简单的硫化氢制备硫酸方法，其主要步骤如下：1.将硫与水进行反应，生成二氧化硫和硫化氢。
2.反应结束后，将生成的硫化氢在大气压下与氧气进行反应，生成二氧化硫。
3.将二氧化硫溶解在水中，生成亚硫酸。
4.将亚硫酸与氧气反应，生成硫酸。
总结：硫化氢制备硫酸的方法包括传统催化剂法、催化剂－重氮硫酸法和非催化剂－湿法。
传统催化剂法中，首先硫与稀硝酸反应得到硫化氢和硝酸锶混合物，再用硫酸锶与稀硫酸分离，得到硫酸。
催化剂－重氮硫酸法通过多步反应，先得到硝酸，再通过反应生成硫酸。
而非催化剂－湿法是一种简单的方法，通过硫与水反应生成硫化氢，再与氧气反应生成二氧化硫，最后通过反应生成硫酸。
不同的方法在实际应用中具有不同的优缺点，可以根据具体的需求和条件选择适合的方法进行硫化氢制备硫酸。
湿法制酸工艺尾气SO2超标技术改造方案研究
总第181期2019年第3期山西化工SHANXI CHEMICAL INDUSTRYTotal181No.3,2019奏题讨谑DOI：10.16525/l4-1109/tq.2019.03.25湿法制酸工艺尾气so2超标技术改造方案研究李杰（阳煤集团太原化工新材料有限公司，山西太原030400）摘要：硫化氢产生于天然气净化、石油化工、苯加氢、煤制气等生产过程中，是大气主要污染物之一，不仅危害人体健康，还能严重腐蚀设备等。
近年来对含有硫化氢的酸性气体进行治理并加以回收利用，既能资源利用，又能减少大气污染。
我公司采用湿法制酸工艺吸收H?S酸性气体，但是随着环保标准的提高，排空尾气污染物排放浓度超出国家最低排放要求，必须进行技术改造。
采取新增一套脱硫塔和一台双氧水贮槽及吸收配套系统，尾气经脱硫塔处理后，满足国家环保达标排放要求。
对创建绿色环保化工及节能减排具有积极的意义。
关键词：湿法制酸，尾气吸收，H?S酸性气体中图分类号：X784文献标识码:A文章编号：1004-7050（2019）03-0076-03引言目前,传统煤化工企业向新型煤化工企业转型，苯加氢、航天炉加压煤制气工艺迅速发展，H?S酸性气体的产生量大大增加，因此，对H?S酸性气体进行治理并加以回收利用，既能综合资源利用，又能减少大气污染。
我公司采用湿法制酸工艺吸收H?S 酸性气体，但是，随着环保形势越来越严峻，装置排空尾气so2污染物排放浓度超出国家最低排放要求，为此，我公司对其进行技术改造，新增加一台脱硫塔和一台双氧水贮槽及吸收配套系统，尾气经脱硫塔吸收处理后，目前能满足国家环保达标排放要求。
1湿法制酸工艺酸性H2S气体经回收后，送入燃烧炉燃烧，硫化氢燃烧后生成二氧化硫。
该气体经过反应器催化剂床层后，二氧化硫被氧化成三氧化硫。
含三氧化硫的工艺气再进入冷凝器，硫酸（98%）直接从工艺气中冷凝下来作为产品酸。
工艺气经过两次反应、两次冷凝后尾气排空。
MECS-湿法制酸工艺技术
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MECS – Sulfox? 湿法制酸工艺技术周威, 王学东孟莫克化工成套设备（上海）有限公司）（孟莫克化工成套设备（上海）有限公司）摘要MECS-Sulfox?是广泛应用于石油化工，天然气预处理，金属冶炼，炉窑装置，废物处理，粘胶纤维工业等的处理各种含硫化合物并生产硫酸的一种湿法制酸工艺，其基本原理是将含硫化合物进行催化氧化生成 SO3，经冷凝生产新鲜硫酸。
MECS-Sulfox?技术是含硫废气及废水处理的重要工艺之一，此技术的最大特点是可以同时处理多种进料，包括酸性废气或酸性废水等，同时具有工艺流程短，系统设计灵活，产品达到商品级标准的浓硫酸同时，又副产高压蒸汽，没有二次污染排放，最终处理后的尾气排放完全满足并适于将来越来越严格的国家环保标准，真正实现企业循环经济的战略目标。
关键词：关键词：硫回收；MECS-Sulfox?；酸性废气处理，含硫废液处理，循环经济，二氧化硫排放； 1. 概述近年来，随着国家对环保的要求越来越高，降低资源消耗、减少环境污染，加强环境保护，实现经济、社会和环境的协调可持续发展是所有企业发展的目标和方向。
其中含硫气体或废液的处理及排放成为了很多工业生产单位头疼的问题，随之相应的硫回收工艺的发展与技术水平直接体现了企业的环保水平的高低。
硫回收硫回收工艺目前主要有湿法和干法脱硫，干法又分为：传统克劳斯法、亚露硫回收点类克劳斯工艺，还原吸收类工艺、直接氧化类克劳斯工艺、富氧克劳斯工艺、和氧化吸收类克劳斯工艺；湿法主要有孟莫克 MECS-Sulfox?工艺，鲁奇的低、高温冷凝工艺，托普索的 WSA 工艺等。
早在 15 年前， MECS 与其合作伙伴奥地利 KVT 公司合作开发了MECS-Sulfox?工艺（湿法硫酸工艺），此工艺技术整合了 KVT 开发的含硫烟气转化反应器催化氧化制酸技术，及 MECS 在近 100 年来在全球拥有的 900 多套硫酸装置的专有技术和经验，使得这项技术可以成功地应用在各种不同的工业领域，在更加经济先进的生产工艺过程中提高硫回收效率，并使之实现资源化、产品化，形成既有社会效益又有经济效益的硫回收应用产业。
酸性气硫回收湿法制硫酸工艺探究分析
酸性气硫回收湿法制硫酸工艺探究分析摘要：因为硫回收率高，运行成本低，操作简单，对环境没有污染，酸性气硫回收湿法制硫酸工艺在各个行业中得到了广泛的应用，用生产中产生的含硫的酸性气体直接制酸，从而得到商品级的浓硫酸。
本文通过对酸性气硫回收湿法制硫酸工艺的特点、原理以及流程进行一个系统地探究分析，使酸性气硫回收湿法制硫酸工艺在各个行业得到更加广泛的应用。
关键字：酸性气体；硫回收；制酸工艺；特点；原理；流程在一些行业生产中往往会产生酸性气体，这些气体直接排放会对环境造成很大的污染，而通过这些气体进行处理这会生产出硫酸，在对这些气体处理中往往会采取一定的工艺制硫酸，其中就包括硫磺回收和直接制酸两种方法，而直接制酸又分为干接触法和湿接触法。
因为湿法制酸工作流程简单有更好的可应用性。
湿法制硫工艺就是以硫化氢作为原料，燃烧后生成二氧化硫，然后再水蒸气存在下转化为三氧化硫，最后凝结为硫酸。
一、酸性气硫回收湿法制硫酸工艺的特点1、湿法制硫工艺的适用范围广泛。
湿法制硫不受原料的成分和进料的数量对装置产生影响，不光能回收酸性气体中的硫化氢，还能回收气体中的二氧化硫、二硫化碳等硫化物中的硫，而且这种工艺不受酸性气体中的碳化物、氰化物等成分的影响，且装置在30%至100%负荷下仍能继续的运行。
因此湿法制硫工艺能适用于各种酸性气体的硫回收，其适用范围较广。
2、湿法制硫工艺的硫回收率较高。
通过合理的温度和专用的催化剂作用下，酸性气体的硫回收率可达99.9%以上，生产中直接将三氧化硫和水蒸气直接进行冷凝而产生硫酸。
因此湿法制硫工艺的硫回收率比较高，能够对酸性气体中的硫进行良好的回收，实现气体的脱硫净化。
3、不会造成对环境的污染。
因为湿法制硫工艺只需要消耗一定的催化剂，不需要其他任何的添加剂和化工药品，而且不产生废水和废话，不会造成对环境的污染，而且整套工艺的占地少，也不会造成环境的破坏。
4、湿法制硫工艺操作简单。
因为整套工艺的装置都是采用的DCS自动化控制，不需要过多的人力资源的投入，只需要一个操作工和巡检工对整个工艺进行操作和控制，也可以和其他的装置进行联合运行，其操作比较简单。
国内硫化氢湿法制酸技术的工业应用
国内硫化氢湿法制酸技术的工业应用张媛;黄锐【摘要】介绍了国内硫化氢湿法制酸的原理、工艺流程以及技术特点.晋煤安徽昊源集团有限公司硫化氢湿法制酸装置采用上海科洋科技股份有限公司的ECOSA湿法制硫酸工艺,处理合成气净化装置(低温甲醇洗工艺)的含H2S酸性废气,生产w(H2SO4)95%~98%浓硫酸,硫回收率达99.6%以上.%This paper focuse on the process and technology of domestic wet sulphuric acid process.The ECOSA wet sulphuric acid process,which was provided by Keyou Process Co.,Ltd. and adopted by Jinmei Anhui Haoyuan Chemical Group Co.,Ltd. was used to treat the waste gase,which was produced by synthesis gas purification unit(low temperature methanol washing).This process produced sulphuric acid consititue 95%-98% w(H2SO4),while the sulphur recovery rate was beyond 99.6%.【期刊名称】《硫酸工业》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】3页(P10-12)【关键词】硫化氢;湿法;硫酸生产;工艺流程;技术特点;应用【作者】张媛;黄锐【作者单位】科洋环境工程(上海)有限公司,上海200030;科洋环境工程(上海)有限公司,上海200030【正文语种】中文【中图分类】TQ111.16硫化氢酸性气产生于天然气净化、石油炼制，以及制煤气、制革、制药、造纸、合成化学纤维等生产过程。
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硫化氢湿法制酸一．背景硫化氢就是世界上重要的硫资源之一,在石油炼制、天然气生产企业中,硫的化合物在化学加工、转化与提炼过程中,以及处理含硫原料的有关企业,都能产生含硫化氢的酸性气体。
硫化氢气体有毒,且易燃易爆,不能直接排放,国家排放标准最高允许排放浓度为10m g/m3。
因此,对硫化氢气体进行回收,既就是环境保护的要求,也就是资源利用的需要。
如何回收与处理含有硫化氢的酸性气,就是目前亟待解决的一个重要课题。
在我国,从含硫化氢的酸性气中回收利用硫的方法主要有硫回收与酸回收两种情况一般而言,硫回收用得比较多,其工艺种类繁多,但基本就是在克劳斯技术基础上发展起来的,主要有加拿大D elta公司的M C R C 法、德国鲁奇公司的S ul f reen 法、荷兰C o m pri m o公司的S uper C laus法、德国林德公司的C linsulf 法等。
对于φ( H2 S) 高于15% 的气体,通常用克劳斯法回收生产硫磺;对于低浓度硫化氢气体,往往用湿式氧化法回收生产硫磺。
克劳斯法含硫尾气需要进一步处理,而湿式氧化法回收硫磺质量较差,影响销路。
与克劳斯硫磺回收工艺相比,酸性气直接制硫酸工艺流程简单、经济效益好,就是一个可供选择的较好的硫回收工艺。
用硫化氢制造硫酸就是1931 年由前苏联й、E、阿杜罗夫与д、B、格尔涅提出来的,德国鲁奇公司首先将其付诸实施。
近年来,随着工艺技术的不断发展,拓宽了对原料气的适应范围,提高了产品浓度并回收利用了工艺反应的废热,硫化氢制酸的方法得到了更为广泛的应用。
硫的回收直接制取硫酸省去克劳斯装置,根据二氧化硫催化氧化的工艺条件,用硫化氢生产硫酸有两条工艺路线:干接触法与湿接触法。
干接触法就是将H2S气体燃烧成S O2后,采用与传统的硫铁矿制酸工艺相似的方法冷却净化、干燥、催化氧化与吸收。
湿接触法则由于H2 S 在分离过程中已经进行过洗涤,不需要进行冷却净化、干燥,在水蒸气存在的条件下将S O2催化氧化成S O3,并直接凝结成酸。
湿法技术比较简单,流程短,设备少,可回收废热,特别适合处理H2 S 浓度低的气体。
选择硫回收工艺主要应考虑经济性、技术性,并能达到国家现行的环保指标。
随着环保要求日益严格,煤化工、炼油、冶金等行业含硫化氢酸性气净化中的硫回收工艺都存在尾气处理的问题。
如果不采用尾气处理装置,硫的回收率只有94%左右,大量S O2排入大气中,造成严重的环境污染。
如果采用尾气处理装置,则装置工艺流程复杂,操作难度大,且生产成本高。
目前国内已有70 多套克劳斯硫磺回收装置,有20多套带有尾气处理装置,但只有l7 套能达到国家排放标准。
在通常情况下,建设具有同等处理能力的尾气处理装置投资要大于利用尾气直接制硫酸的装置。
为了避免克劳斯工艺为提高硫转化率而增设复杂的尾气处理工艺、降低生产成本、提高生产过程能量的综合利用,可以认为当前应该把发展的重点放在酸性气直接制酸技术的研究上,而不就是对现有硫磺回收工艺做重大优化。
二．流程工艺流程如图所示,含有硫化氢、二硫化碳或有机硫化合物的原料气在焚烧炉内进行焚烧,使硫化合物转化成SO2 。
燃烧所需的工艺空气通过热空气鼓风机提供,所配的空气量按含硫化氢的酸性气体完全燃烧生成SO2 而定。
焚烧炉分为还原段、氧化段,控制还原段燃烧温度在900 ～ 1 000℃,从而减少燃料型、热力型氮氧化物生成; 氧化段温度为 1 100 ～ 1 200 ℃,保证含硫化氢的酸性气体充分燃烧并转化为SO2 。
当焚烧低浓度气体时,需要提供辅助燃料,以使燃烧室达到足够高的温度,确保燃烧完全。
焚烧炉下游设有锅炉以中压或次高压蒸汽的形式回收焚烧热量,同时将燃烧气冷却到催化剂的工作温度400 ～420 ℃。
制酸装置的工艺流程示意焚烧、冷却后,仅含有二氧化硫与少量三氧化硫的工艺气进入二氧化硫转化器。
转化器分为 3 段, 每段都装有托普索VK 系列催化剂,SO2 在转化器内氧化生成SO3 ,转化率可达到99、7% 。
反应式如下: SO2 + 1 /2O2 SO3 + 100、 2 kJ / mol转化反应为放热反应,并随温度的上升反应速度下降。
为此,必须在两催化床层之间设有冷却器。
在确保下游床进口的工艺气具有最佳操作温度的同时,将每段反应放出的大量反应热回收送入汽包中,副产6、0 MPa,250 ℃的饱与蒸汽。
托普索公司开发的WSA 工艺采用熔盐作热载体,能回收气体中热量副产中压或次高压蒸汽。
随后开发的第2 代WSA 工艺在冷凝设备上更有所创新,采用空气冷却的石英玻璃管降膜式冷凝器。
由于熔盐在交换器内固化会导致管道系统与阀门受到损坏,故第3 代WSA 工艺利用低压蒸汽取代熔盐作热载体。
在第一、二床层间,工艺气通过床层间的冷却器与中压或次高压蒸汽换热,温度从560 ～580 ℃降至400 ～450 ℃; 在第二、三床层间,工艺气被6、0 MPa 饱与蒸汽冷却,温度从460 ～480 ℃降至400 ～450 ℃; 工艺气离开第三段催化剂床层后进入气体冷却器,被6、0 MPa 饱与蒸汽进一步冷却,温度从400 ～420 ℃降至260 ～290 ℃( 硫酸蒸气露点以上) 。
工艺气冷却器出来的气体经与酸雾控制单元来的含硅晶核气流混合,使酸雾长大,工艺气自下而上在管内流动,被管外的空气冷却,在WSA 冷凝器中冷凝成酸。
反应式如下:SO3 ( g) + H2 O( g) H2 SO4 ( l) + 151 kJ / mol冷凝器为立式管壳式降膜冷凝器,冷凝管由多组并联的玻璃管组成。
为了增加强度,提高热交换系数,采用石英玻璃管替代原硼酸盐玻璃管。
硫酸在冷凝器管壁上冷凝向下流动,该酸在260 ℃时,在硫酸冷凝器底部收集,得到w( H2SO4 ) 约98%的硫酸。
离开冷凝器的尾气温度约为100 ℃,可直接进入烟囱,尾气中的酸雾与二氧化硫浓度可达到国家环保排放标准限值的要求。
冷凝器中分离出的温度约为260 ℃的热成品硫酸与部分从硫酸冷却器来的低温循环酸( 温度约40 ℃) 混合后,温度降至60 ℃进入硫酸中间槽,再由酸泵送至硫酸冷却器冷却后循环利用,多余的硫酸作为产品送入成品硫酸中间罐。
三．计算。
1)需要加入的空气的量。
尾气含量为组分H2S CO CH4 C2H6 C3H6 C2H4 CO2 N2 H230、91 0、05 1、28 0、68 0、04 2、68 62、84 0、75 0、77 体积(NM3/h)PV ,可求的其摩尔流量,再根据已知当地气温17°c,气压为101、57kpa,根据nRT化学反应方程式计算出需要的氧气量,进而由万能方程计算出需要的氧气。
由于空气中氧气的占的比例就是21%,所以可得下表。
体积流量摩尔流量需要氧气氧气体积需要空气实际(过量系数2、5)组分NM3/hmol/hmol/hm3/h(17°c)m3/h(17°c)m3/h(17°c)H2S(98%转化为SO2) 30、2918 1352、287 2028、431 51、139 243、521 608、802 H2S(2%转化为SO3) 0、6182 27、598 55、195 1、392 6、626 16、566 CO 0、05 2、232 1、116 0、028 0、134 0、335 CH4 1、28 57、142 220、532 5、560 26、476 66、189 C2H6 0、68 30、357 106、248 2、679 12、755 31、889 C3H6 0、04 1、786 8、036 0、203 0、965 2、412 C2H4 2、68 119、641 358、922 9、049 43、090 107、725 CO2 62、84 2805、305 0、000 0、000 0、000 0、000 N2 0、75 33、482 0、000 0、000 0、000 0、000 H2 0、77 34、37417、187 0、433 2、063 5、158 总与100---2795、66770、482335、631839、076因此求得需要空气为839、076m3/h 。
2)、焚烧炉的温度。
由上图计算:∆H1+∆H2+∆H3=0,另外2,112bT bT a C T C n H p p d T T ++==∆⎰对于a,b,c 由下表可查则对于∆H1求其值为见下表。
mol/h a b c T1/、K T2/K △H1H2S(0、98) 1352、287 30、03 0、013067 3、11E-494、543H2S(0、02) 27、598 30、03 0、013067 3、11E-9、072CO 2、232 28、69 0、000183 4、61E-、076CH4 57、142 18、15 0、0602 -4、90E- 37、160C2H6 30、357 6、53 0、171067 -5、50E-84、110C3H6 1、786 6、77 0、2184 -7、80E- 4、683C2H4 119、641 6、3 0、140717 -5、30E-26、747CO2 2805、305 22、61 0、056083 -2、50E-6595、299N2 33、482 29、13 -0、0017 5、56E- 1、629H2 34、374 28、46 0、001167 4、44E-8、505H2O 240、174 31、8 0、004467 5、11E-52、996H2O(空气484、207 31、8 0、004467 5、11E-06 298 299、5825698、444O2(空气) 6989、168 26、2 0、011317 -2、50E-06 298 299、58324192、430N2(空气) 26292、583 29、13 -0、0017 5、56E-06 298 299、581209649、914∆H1=3270786、609 J/h。
对于∆H2查资料得出各反应的低热值,用EXECEL求出下表得∆H3=9、93E+083)废热锅炉移走的热量烟气经过废热锅炉后温度变为450℃,而H Q ∆=∑,2,12bT bT a C T C n H p p d T T ++==∆⎰,所以其移走的热量为:所以Q=4、32E+08J/h 。
4)转化器一段后气体温度烟气在转化器内SO2变为SO3,并且它的转化率为85%,所以转化器呢的温度变化即为SO2反应产生的热量。
在转化器呢反应的SO2的摩尔流量为n1=1352、287*0、85=1149、444mol/h 。
查表得SO2转化成的SO3的△H ‘=-98、35KJ/mol 。