專利名稱：生產(chǎn)硫酸的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由含二氧化硫的氣體生產(chǎn)硫酸的方法和裝置，其中在轉(zhuǎn)化器中將所述 二氧化硫催化氧化以獲得三氧化硫，其中優(yōu)選在中間吸收器中使由此生成的三氧化硫吸收 于濃硫酸中且剩余氣體優(yōu)選被再次供應(yīng)到催化轉(zhuǎn)化段，且其中隨后在最后吸收器中使生成 的三氧化硫吸收于濃硫酸中。硫酸生產(chǎn)通常通過(guò)正如在Winnacker/Kiichler,ChemischeTechnik :Prozesse und Produkte,第 3 卷AnorganischeGrundstoffe, Zwischenprodukte 64-135 頁(yè)中描述的所謂 的雙吸收方法進(jìn)行。在多段轉(zhuǎn)化器中借助于固體催化劑(例如五氧化二釩作為活性組分) 使作為冶煉裝置的廢氣或通過(guò)燃燒硫而獲得的二氧化硫(SO2)轉(zhuǎn)化為三氧化硫(SO3)。在 轉(zhuǎn)化器的接觸段之后，將得到的SO3取出并供應(yīng)到中間吸收器中，或在經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化器的最后接 觸段之后供應(yīng)到最后吸收器中，其中使含SO3的氣體與濃硫酸逆流導(dǎo)引并吸收于濃硫酸中。當(dāng)二氧化硫從冶煉裝置廢氣中，例如從非鐵金屬的高溫冶金生產(chǎn)中，例如從硫化 物礦石的煅燒、金屬硫酸鹽或堿金屬硫酸鹽的熱分解或通過(guò)熱分解處理污染的廢硫酸中得 到時(shí)，首先將氣體凈化使其不含可能會(huì)損害硫酸質(zhì)量或妨礙催化轉(zhuǎn)化為三氧化硫的雜質(zhì)。 隨后將以這種方式凈化的廢氣在干燥塔中用例如94-96% H2SO4(每一硫酸濃度都以重量％ 指出)的濃硫酸干燥，即從蒸汽中定量釋放，該硫酸隨后通過(guò)吸收水而相應(yīng)稀釋。在隨后 轉(zhuǎn)化器中由二氧化硫和氧氣通過(guò)催化氧化生成的三氧化硫在吸收器中吸收到例如98. 5% H2SO4的濃硫酸中，其濃度在工藝中漸增。在三氧化硫的中間吸收之后，將剩余氣體再次供 應(yīng)到催化轉(zhuǎn)化段，且在最后吸收器中，生成的三氧化硫從剩余SO3中釋放。最后吸收器以與 中間吸收器相同的方式用濃硫酸操作，硫酸的濃度在此也逐漸增加。由S03*H20生成硫酸 并稀釋到約98. 5% H2SO4所需的水部分得自于干燥塔中吸收的氣體/空氣中的濕氣。其余 作為工藝用水供應(yīng)到中間吸收器和/或最后吸收器中。借助于適當(dāng)控制使硫酸濃度保持恒 定。類似配置用于基于元素硫生產(chǎn)硫酸的裝置中。在此，將空氣在干燥塔中干燥且將 其中所含的氧氣用于將元素硫燃燒/氧化成含SO2的氣體。在其它進(jìn)程中，隨后將該二氧化 硫如上所述催化轉(zhuǎn)化為三氧化硫且隨后吸收于中間吸收器和最后吸收器中并轉(zhuǎn)化為硫酸。

圖1展示干燥塔和吸收塔的典型常規(guī)配置的酸側(cè)線路。沒(méi)有展示氣體側(cè)線路。附 表指出管路1-14中的工藝參數(shù)。在這個(gè)范圍內(nèi)，表1指出如圖1中所示的線路的工藝參數(shù)。在圖1中，含SO2的氣體經(jīng)由未圖示的管路供應(yīng)到干燥塔TT中，該氣體與經(jīng)由管路 1供應(yīng)的硫酸逆流導(dǎo)引，所述硫酸的濃度為96% H2S04。由此將所述含SO2的氣體干燥且其 中所含的蒸汽導(dǎo)致硫酸稀釋，所述硫酸經(jīng)由管路2從干燥塔TT底部取出并供應(yīng)到酸循環(huán)槽 Tl中。所述硫酸借助于泵Pl經(jīng)由管路3從酸循環(huán)槽Tl供應(yīng)到酸冷卻器Cl，其中酸溫度從 81°C降低到65°C。隨后將此溫度下的硫酸經(jīng)由管路1再次供應(yīng)到干燥塔TT中。由此限定 干燥塔TT的酸線路。將硫酸的部分物流作為所謂的交叉流動(dòng)的酸(crossflow acid)經(jīng) 由 管路4供應(yīng)到中間吸收器線路的酸循環(huán)槽T2中。所述部分物流的量基于酸循環(huán)槽Tl的液 位測(cè)量經(jīng)由控制閥V(LIC)控制。
硫酸經(jīng)由管路5供應(yīng)到中間吸收器ZA中，在中間吸收器ZA中硫酸與來(lái)自未圖示 的轉(zhuǎn)化器的含SO3的氣體逆流導(dǎo)引，在所述轉(zhuǎn)化器中二氧化硫被轉(zhuǎn)化為三氧化硫。將三氧化 硫吸收于所述硫酸中并使硫酸濃度增加到約99%。所述硫酸經(jīng)由管路6從中間吸收器底部 取出并供應(yīng)到中間吸收器線路的酸循環(huán)槽T2中。將為了控制液位用從干燥塔線路中經(jīng)由 管路4供應(yīng)的部分物流稀釋的硫酸經(jīng)由泵P2經(jīng)管路7傳送穿過(guò)酸冷卻器C2并進(jìn)入管路5 中。所述酸的部分物流經(jīng)由管路8分流到干燥塔線路的泵接收器中，以便調(diào)節(jié)干燥塔酸的 濃度。部分物流的量基于管路1中的濃度測(cè)量經(jīng)由控制閥V(QIC)調(diào)節(jié)。將與含SO3的氣體逆流導(dǎo)引并吸收SO3的濃度為98. 5%的硫酸經(jīng)由管路9供應(yīng)到 最后吸收器EA中。工藝用水經(jīng)由管路14供應(yīng)到中間吸收器ZA底部和最后吸收器EA底部， 以便將硫酸再次稀釋到98. 5%的所要值。這基于管路5和9中的濃度測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。98.5% 硫酸經(jīng)由管路10從最后吸收器EA底部取出并供應(yīng)到最后吸收器線路的酸循環(huán)槽T3中。硫 酸借助于泵P3經(jīng)由管路11從酸循環(huán)槽T3中導(dǎo)引穿過(guò)酸冷卻器C3，之后將其經(jīng)由管路9再 次供應(yīng)到最后吸收器EA中。產(chǎn)物硫酸經(jīng)由管路13從裝置中取出并供應(yīng)到未圖示的產(chǎn)物冷 卻器中。酸可經(jīng)由管路12在中間吸收器線路的酸循環(huán)槽T2與最后吸收器線路的酸循環(huán)槽 T3之間轉(zhuǎn)移。在圖1中所示的線路中，再循環(huán)泵P1-P3的性能和生產(chǎn)能力適合于相關(guān)的塔線路 的需求且通常相差懸殊。對(duì)于酸冷卻器C1-C3，同樣如此，它們必須適合于各自酸線路的不 同冷卻需求。通過(guò)量和溫度水平都不同，這導(dǎo)致尺寸不同。酸側(cè)線路的簡(jiǎn)化可通過(guò)合并數(shù)個(gè)塔線路實(shí)現(xiàn)。在圖2中展示了干燥塔和吸收塔的 這種常規(guī)配置和它們的酸側(cè)線路。也沒(méi)有展示氣體側(cè)線路。在該配置中，將所有三個(gè)線路合并，以使得干燥塔TT、中間吸收器塔ZA和最后吸 收器塔EA各自在98. 5% H2SO4W相同酸濃度下操作。由此使控制工作顯著減少。相對(duì)于圖 1中所示線路的另一優(yōu)勢(shì)在于再循環(huán)泵Pl和P2及酸冷卻器Cl和C2 二者都可保持相同。 由此不僅降低了維修和倉(cāng)儲(chǔ)成本，而且降低了安裝成本。圖2的裝置的必要結(jié)構(gòu)元件與圖1裝置的必要結(jié)構(gòu)元件相對(duì)應(yīng)，以使得在這個(gè)范 圍內(nèi)使用相同附圖標(biāo)記且可參考上文描述。因此，下文將僅僅單獨(dú)說(shuō)明不同之處。表2指 出如圖2中所示線路的工藝參數(shù)。在如圖2中所示的裝置中，濃度為約98. 5% H2SO4的硫酸經(jīng)由管路1供應(yīng)到干燥 塔TT中。所述硫酸經(jīng)由管路2從干燥塔TT底部取出并供應(yīng)到為所有塔線路共同提供的酸 循環(huán)槽Tl中。所述硫酸借助于泵Pl和P2經(jīng)由管路3、4. 1和4. 2供應(yīng)到酸冷卻器Cl和C2 中，所述硫酸經(jīng)由管路1、6和9從酸冷卻器Cl和C2中供應(yīng)到干燥塔TT、中間吸收器ZA和 最后吸收器EA中。從這些塔取出的硫酸，該硫酸可在中間吸收器ZA底部和最后吸收器EA 底部用經(jīng)管路14的工藝用水稀釋到98. 5%的所要濃度，經(jīng)由管路2、6和10供應(yīng)到共用的 酸循環(huán)槽Tl中。產(chǎn)物經(jīng)由管路13排放并供應(yīng)到未圖示的產(chǎn)物冷卻器中。這種線路特別適用于也可用于使元素硫燃燒的裝置，因?yàn)榇颂幍母稍锼每諝獠?作。對(duì)于含有二氧化硫的來(lái)自冶金工藝的廢氣，不能使用該線路，因?yàn)槎趸蛟诟稍锼?循環(huán)硫酸中具有高溶解度。所溶解的SO2的濃度隨后通過(guò)與來(lái)自中間吸收器和最后吸收器 的酸混合而降低，但一部分在最后吸收器處在其它進(jìn)程中被排出(解吸)，使得SO2隨后在煙囪廢氣中離開裝置并因此導(dǎo)致不可接受的排放。因此，在實(shí)踐中對(duì)于含SO2的廢氣提出多種供選線路，其降低所溶解SO2從酸中排 出和引起的排放增加。例如，將干燥塔和中間吸收器的酸線路合并，而最后吸收器仍具有類 似于圖1中所示線路的單獨(dú)線路。根據(jù)此解決方案，所溶解的二氧化硫仍被排出，但此僅僅 在中間吸收器中進(jìn)行，以使得在第二催化段將它轉(zhuǎn)化為三氧化硫且隨后在最后吸收器中除 去。因此，解吸的二氧化硫不能進(jìn)入煙囪。該線路的優(yōu)勢(shì)在于用于干燥塔和中間吸收器的共 用線路的泵和酸冷卻器可相同。然而，最后吸收器的泵和冷卻器仍然不同。另外，該線路損 害水平衡，因?yàn)橛绕涫窃诠に嚉怏w具有低SO2含量時(shí)，引入干燥塔的水量與中間吸收器中所 吸收的SO3量相比過(guò)高。這可導(dǎo)致不再能夠維持共用線路的98. 5% H2SO4的所要濃度。因 此，該線路在實(shí)踐中幾乎不使用。另一供選方案為中間吸收器和最后吸收器的酸線路的合并，如圖3中所示。在此， 干燥塔TT形成單獨(dú)線路。在先前的裝置中，僅展示了酸側(cè)線路。該裝置的主要組件再次與圖1和圖2中的 組件相同，以使得在這個(gè)范圍內(nèi)使用相同附圖標(biāo)記。表3指出如圖3中所示線路的工藝參
數(shù)。 在圖3的裝置中，干燥塔TT的線路與圖1的裝置中的相同，以使得在這個(gè)范圍內(nèi) 參考上文描述。在用經(jīng)由管路14供應(yīng)的工藝用水稀釋之后，在中間吸收器ZA中生成的硫酸經(jīng)由 管路6供應(yīng)到吸收器塔ZA、EA的共用的酸循環(huán)槽T2中。所述硫酸借助于泵P2和P3經(jīng)由 管路7、11供應(yīng)到酸冷卻器C2和C3中，且隨后經(jīng)由管路5、9分別供應(yīng)到中間吸收器ZA和 最后吸收器EA中。產(chǎn)物硫酸經(jīng)由管路13從裝置中取出并供應(yīng)到未圖示的產(chǎn)物冷卻器中。該線路的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于共用的吸收器線路的泵和酸冷卻器可相同。然而，干燥塔 泵Pl和相關(guān)的冷卻器Cl仍然不同。象圖1中所示的線路一樣，來(lái)自干燥塔TT的交叉流動(dòng) 的酸作為94-96%的硫酸供應(yīng)到吸收器ZA、EA的酸循環(huán)槽T2中。即使該交叉流動(dòng)的量相對(duì) 較小，仍然存在二氧化硫溶解于其中的上述問(wèn)題。該SO2在最后吸收器EA中部分排出，且因 此減少流通量并增加排放。隨著原料氣體的SO2含量增加，其溶解度增加并加劇所述效應(yīng)。 由于對(duì)于使排放最少化的嚴(yán)格需求，因此不再能夠使用該實(shí)際有利的線路。發(fā)明概述因此，本發(fā)明的目標(biāo)在于在生產(chǎn)硫酸，尤其是在使用具有高SO2濃度的原料氣體 時(shí)，簡(jiǎn)化裝置線路和控制。該目標(biāo)用本發(fā)明基本解決之處在于吸收器中酸的入口濃度為約97. 3-98. 4% H2SO4。在如全世界流行構(gòu)造的通常使用的雙吸收裝置中，該第一吸收器為這種裝置的中間 吸收器。然而，這里的中間吸收器還可能分成數(shù)個(gè)單獨(dú)的吸收器，例如DE 59 701 328中就 是這樣。在這種分開方案的情況下，中間吸收器各自被視為由數(shù)個(gè)單獨(dú)的部分吸收器構(gòu)成 的總體聚集體。本發(fā)明相對(duì)于圖3中所示線路的基本差異在于中間吸收器的進(jìn)料酸不再具有通 常98. 5% H2SO4的常規(guī)酸濃度，而是中間吸收器在特別是97. 5-98. 2% H2SO4的較低濃度下 操作。在常規(guī)SO3K收中，98. 5%酸通常在中間吸收器頂部裝料。由于SO3吸收在填充在吸收器中的填料內(nèi)部，濃度增加被限制為通常99. 3% H2SO4的酸出口濃度。兩種上述濃度 都是由于硫酸的物理性質(zhì)，換句話說(shuō)，一方面由于98. 5% H2SO4下酸蒸氣壓的最小化(共沸 物)和定量吸收三氧化硫的需要。另一方面，酸出口濃度將不會(huì)大大高于99. 3% H2SO4,因 為SO3分壓在此顯著增加并將妨礙吸收。在這種情況下，也將隨著熱的含SO3氣體進(jìn)入塔而 生成酸霧，它在隨后的填料中不能分離出來(lái)并將需要額外大量措施以便保護(hù)下游裝置不受 腐蝕。通常99. 3-98. 5 = 0. 8% H2SO4的濃度差以及待吸收的三氧化硫的量決定了中間吸 收器處所需的循環(huán)酸的量。隨著原料氣體的SO2含量增加且因此還有中間吸收器處SO3含 量更高，循環(huán)酸的量必須幾乎線性增加。這導(dǎo)致當(dāng)使用常規(guī)陶瓷填料時(shí)將超過(guò)液泛點(diǎn)。在 此情形下，人們因此不得不出于液壓原因而顯著增加塔，即使物質(zhì)轉(zhuǎn)移并不需要這些塔。采用本發(fā)明，循環(huán)酸的所述濃度差現(xiàn)在從通常0. 8% H2SO4增加到優(yōu)選99. 3-98. 0 = 1.3%H2S04。循環(huán)酸的量因此可通過(guò)保持所需出口濃度而顯著減少。由于循環(huán)量降低， 中間吸收器可用明顯減小的直徑來(lái)構(gòu)造，因?yàn)榫嘁悍狐c(diǎn)的距離增加。同時(shí)，循環(huán)量降低可引 起泵生產(chǎn)能力顯著降低。這又引起所有循環(huán)泵的生產(chǎn)能力可適合于干燥塔的生產(chǎn)能力。為了調(diào)節(jié)中間吸收器頂部的較低入口濃度，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，使從干 燥塔取出的硫酸的部分物流分流并作為交叉流動(dòng)的酸僅混合到中間吸收器的流入物中， 而與含有二氧化硫的原料氣體或空氣是否用濃硫酸在干燥塔中干燥無(wú)關(guān)。根據(jù)本發(fā)明，來(lái) 自干燥塔的交叉流動(dòng)的酸的濃度為93-97% H2SO4,優(yōu)選為95. 5-96. 5% H2SO4,且尤其為約 96% H2S04。根據(jù)本發(fā)明的開發(fā)，調(diào)節(jié)所述交叉流動(dòng)的酸的濃度之處在于將工藝用水混合到 干燥塔底部或混合到從干燥塔中取出的硫酸中。由于所述交叉流動(dòng)的酸的相對(duì)較低的濃度，根據(jù)干燥塔入口處氣體的濕含量且由 此交叉流動(dòng)的酸的量獲得相應(yīng)較低的混合濃度。為了保持供應(yīng)到中間吸收器頂部的該混合 濃度基本恒定，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，將工藝用水混合到中間吸收器的流入物中。根 據(jù)本發(fā)明，所述工藝用水的量通過(guò)濃度控制來(lái)調(diào)節(jié)。同時(shí)，由此將來(lái)自干燥塔的濃的含SO2的交叉流動(dòng)的酸與循環(huán)酸一起導(dǎo)引到中間 吸收器頂部。因此防止該干燥塔酸與最后吸收器的循環(huán)酸混合且因此避免額外SO2排放，所 述額外SO2排放將發(fā)生在如圖3中所示的線路中。溶解在干燥塔的交叉流動(dòng)的酸中的SO2 在中間吸收器頂部排出并隨氣體供應(yīng)到第二催化轉(zhuǎn)化段并轉(zhuǎn)化為S03。根據(jù)本發(fā)明的開發(fā)，將中間吸收器的酸線路與最后吸收器的酸線路合并。根據(jù)本 發(fā)明，將中間吸收器的酸流出物和最后吸收器的酸流出物相應(yīng)供應(yīng)到共用的酸循環(huán)槽中。 為了控制最后吸收器的流入物中的酸濃度，優(yōu)選將工藝用水也混合到中間吸收器的底部。然而，或者，總是有可能使用例如來(lái)自相應(yīng)于DE 10 2007 047 319,FI 2007 0054 或EP 177 839的裝置的稀酸來(lái)代替工藝用水。該稀酸可來(lái)源于對(duì)于最后吸收器的備選工 藝步驟、來(lái)自于最后吸收器下游的另一氣體凈化段或來(lái)自于完全獨(dú)立于所述硫酸裝置的裝 置。本發(fā)明的方法對(duì)于操作所述裝置的更有利之處在于在原料氣體中的SO2內(nèi)含物的 濃度更高。根據(jù)本發(fā)明，在用于轉(zhuǎn)化二氧化硫的轉(zhuǎn)化器中的原料氣體包含6. 5-30體積％的 SO2，優(yōu)選> 12體積％的302。因此，所述方法 特別適合于與用于催化轉(zhuǎn)化含高百分?jǐn)?shù)SO2W 氣體的方法有關(guān)的應(yīng)用，正如在DE 102 49 782 Al中所述。
一般來(lái)說(shuō)，在酸冷卻器處耗散的熱量保持恒定。用降低量的循環(huán)酸意味著溫差必 須增加。在裝入塔中的酸具有恒定溫度的情況下，因此增加進(jìn)入酸冷卻器的酸的入口溫度 且根據(jù)本發(fā)明高于90°C。所述酸冷卻器可容易地處理恰好處于此溫度范圍的酸，只是對(duì)于 相關(guān)酸管路，它們的尺寸可減小，因?yàn)檠h(huán)酸的量降低。本發(fā)明還涉及一種由含二氧化硫的氣體生成硫酸的裝置，所述裝置可用于如上所 述的方法且包括干燥塔，用于干燥所述含SO2的氣體或空氣；轉(zhuǎn)化器，用于將二氧化硫催 化轉(zhuǎn)化成三氧化硫；吸收器且優(yōu)選另一用于凈化氣體使其不含SO2的段，優(yōu)選其它吸收器 (最后吸收器)，用于將三氧化硫吸收于濃硫酸中，其中所述酸在所述干燥塔中并在所述吸 收器中循環(huán)。根據(jù)本發(fā)明，所述吸收器(如果存在數(shù)個(gè)吸收器的話)包括共用的酸線路，而 所述干燥塔具有單獨(dú)的酸線路，交叉流動(dòng)管路從該單獨(dú)的酸線路分支，該交叉流動(dòng)管路與 一個(gè)吸收器的酸供應(yīng)管路連接。為了調(diào)節(jié)供應(yīng)到中間吸收器的硫酸的濃度，根據(jù)本發(fā)明的開發(fā)，將工藝用水供應(yīng) 管路與中間吸收器的酸供應(yīng)管路連接。根據(jù)本發(fā)明，混合在混合槽中進(jìn)行，優(yōu)選用靜態(tài)混合 器，例如在管道管路的混合管線中進(jìn)行。因?yàn)殪o態(tài)混合器在混合酸時(shí)特別可靠，而在混合酸與水時(shí)可能出現(xiàn)問(wèn)題，因此根 據(jù)特別優(yōu)選的方面提供將工藝用水供應(yīng)管路與干燥塔底部連接。因此通過(guò)調(diào)節(jié)交叉流動(dòng)的 酸的濃度及其混合到中間吸收器的循環(huán)酸中的量來(lái)間接調(diào)節(jié)中間吸收器入口 處的酸濃度。 或者，水量還可以稀酸的形式供應(yīng)，因此稀酸供應(yīng)管路作為工藝用水供應(yīng)管路的補(bǔ)充或替 代工藝用水供應(yīng)管路。根據(jù)本發(fā)明，對(duì)工藝用水原料物流的控制借助于控制設(shè)備基于中間吸收器的酸供 應(yīng)管路中的酸濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)。交叉流動(dòng)的酸的流量控制基于干燥塔中的液位來(lái)實(shí)現(xiàn)。中間吸收器中的低酸入口濃度不再代表共沸濃度且因此不再具有最低的總蒸氣 壓。雖然H2SO4蒸氣壓和SO3分壓二者隨濃度低于共沸濃度而降低，但H2O分壓增加。這并 不引起SO3吸收降低，但可能會(huì)引起煙霧形成的略微增加。根據(jù)本發(fā)明的開發(fā)，因此在中間 吸收器下游提供煙霧過(guò)濾器，其防止裝置受酸冷凝液影響且因此腐蝕。干燥塔、中間吸收器和最后吸收器的酸線路借助于酸泵操作，由于本發(fā)明的線路， 該酸泵可各自具有相同生產(chǎn)能力(輸送速度)，盡管所述塔的酸流量非常懸殊。同時(shí)，所述 塔的全部輸送速度之和小于現(xiàn)有技術(shù)中塔的輸送速度之和。因?yàn)榱蛩嵫b置的通常構(gòu)造為雙吸收裝置，因此在本說(shuō)明書中特別提及這類雙吸收 裝置。然而，在個(gè)別情形下，還已知省略第一吸收器之后的剩余氣體的其它催化轉(zhuǎn)化和最后 吸收，而是將廢氣直接排放到大氣中或供應(yīng)到另一SO2R化方法中，例如參看EP 0 177 839 或DE 37 44031，或送去進(jìn)行堿性物質(zhì)吸收，所述堿性物質(zhì)例如固體CaCO3或氨溶液。此外， 有時(shí)必需在最后吸收之后提供其它氣體凈化段，其可生成例如稀酸或者用NaOH溶液生成 亞硫酸鈉或硫酸鈉。在這些情形下，本發(fā)明也適用且可能生成的稀酸可再循環(huán)到工藝之中。本發(fā)明的開發(fā)、優(yōu)勢(shì)和可能的應(yīng)用還可以從實(shí)施方案的以下描述中和從圖中得 至IJ。所描述和/或說(shuō)明的所有特征本身或以任何組合形成本發(fā)明的主題，不管它們是否包 含于權(quán)利要求書中或其背景文獻(xiàn)中。附圖簡(jiǎn)述圖1示意地展示具有酸線路說(shuō)明的生產(chǎn)硫酸的常規(guī)裝置(雙吸收裝置)。
圖2示意地展示具有酸線路說(shuō)明的生產(chǎn)硫酸的另一常規(guī)裝置。圖3示意地展示具有酸線路說(shuō)明的生產(chǎn)硫酸的其它常規(guī)裝置。圖4示意地展示在雙吸收裝置中具有酸線路說(shuō)明的生產(chǎn)硫酸的本發(fā)明裝置的一 個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，且圖5示意地展示具有酸線路說(shuō)明的根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案的生產(chǎn)硫酸 的裝置。優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述圖4展示本發(fā)明的第一實(shí)施方案。在該實(shí)施方案，如在圖1-3中所示的現(xiàn)有技術(shù) 的描述中所用的相同主要組件用相同附圖標(biāo)記標(biāo)明。在這個(gè)范圍內(nèi)，也參考上文描述。如 已經(jīng)提及的，然而，本發(fā)明并不僅僅涉及雙吸收裝置中的優(yōu)選的實(shí)施方案，它僅僅作為所屬 領(lǐng)域的技術(shù)人員通常已知的一個(gè)實(shí)例而提到。
在本發(fā)明的第一實(shí)施方案中，濃度為96襯％的硫酸經(jīng)由管路1供應(yīng)到干燥塔TT 中。所述硫酸與未圖示的含SO2氣體或空氣逆流導(dǎo)引，以便通過(guò)吸收水而將含SO2氣體或空 氣干燥。以這種方式稀釋的硫酸經(jīng)由管路2供應(yīng)到干燥塔線路的酸循環(huán)槽Tl中。所述硫 酸借助于泵Pl經(jīng)由管路3導(dǎo)引穿過(guò)酸冷卻器Cl并再次經(jīng)由管路1供應(yīng)到干燥塔TT的頂 部。部分硫酸從管路3分流并作為交叉流動(dòng)的酸經(jīng)由管路4供應(yīng)到混合槽M，在其中將所述 硫酸與經(jīng)由管路8供應(yīng)的吸收器線路的硫酸混合，且與經(jīng)由管路14. 1供應(yīng)的工藝用水混合 或者與稀酸混合。從干燥塔TT中經(jīng)由管路4供應(yīng)到吸收器線路的循環(huán)酸中的交叉流動(dòng)的 酸的流量以及工藝用水物流的流量或稀酸的流量基于中間吸收器ZA的酸供應(yīng)管路5中的 濃度測(cè)量而控制，以使得在中間吸收器ZA的流入物中獲得98士0. 2% H2SO4的酸濃度。原則上，還可能將工藝用水與所述酸預(yù)混合以獲得較稀的酸且將該稀酸混合到吸 收器線路物流中，以便避免水與該物流中的酸混合的問(wèn)題。在中間吸收器ZA中，將硫酸與含三氧化硫的氣體逆流導(dǎo)引，所述含三氧化硫的氣 體通過(guò)在未圖示的轉(zhuǎn)化器中使來(lái)自干燥塔TT的含SO2氣體轉(zhuǎn)化而生成。來(lái)自干燥塔TT的 交叉流動(dòng)的酸可具有相對(duì)高含量的二氧化硫，隨后其在中間吸收器ZA中排氣并從中間吸 收器ZA供應(yīng)到其它催化轉(zhuǎn)化段并且在其被供應(yīng)到最后吸收器EA中之前轉(zhuǎn)化為三氧化硫。工藝用水可經(jīng)由管路14. 2引入中間吸收器ZA的底部，以調(diào)節(jié)經(jīng)由管路6從中間 吸收器ZA取出的酸至例如98. 4% H2SO4的所要值。所述酸經(jīng)由管路6供應(yīng)到兩個(gè)吸收器 塔ZA和EA共用的酸循環(huán)槽T2中且借助于具有相同生產(chǎn)能力的兩個(gè)泵P2和P3經(jīng)由管路7 和11從酸循環(huán)槽T2供應(yīng)到也具有相同生產(chǎn)能力的酸冷卻器C2和C3中。當(dāng)然，也可僅僅 使用一個(gè)具有相應(yīng)更高生產(chǎn)能力的泵P2和一個(gè)具有相應(yīng)更高生產(chǎn)能力的酸冷卻器C2。以 這種方式冷卻的酸經(jīng)由管路9供應(yīng)到最后吸收器EA的頂部且經(jīng)由管路8供應(yīng)到干燥塔TT 的泵接收器中。另一部分物流經(jīng)由管路5供應(yīng)到混合槽M中且隨后供應(yīng)到中間吸收器ZA 的頂部。不需要循環(huán)的酸經(jīng)由產(chǎn)物管路13作為產(chǎn)物從裝置中引出并供應(yīng)到未圖示的產(chǎn)物 冷卻器中。在中間吸收器和最后吸收器之后，提供未圖示的煙霧過(guò)濾器，其防止裝置受酸冷 凝液影響。圖5展示根據(jù)本發(fā)明的裝置線路的變體，它在很大程度上對(duì)應(yīng)于圖4中所示的裝 置。然而，在圖5的實(shí)施方案中，工藝用水不經(jīng)由管路14. 1直接引入混合槽M中，而是引入干燥塔TT的底部，以調(diào)節(jié)從干燥塔TT中取出的酸的濃度，且因此調(diào)節(jié)經(jīng)由混合室M與吸收 器線路的酸混合的交叉流動(dòng)的酸的濃度。該線路的優(yōu)勢(shì)在于在混合室M中可使用靜態(tài)混合 器或可將所述混合室構(gòu)造為管道管路中的混合管線，然而，其中只有酸適當(dāng)?shù)乇舜嘶旌希?混合水會(huì)引起問(wèn)題。在下列表中，指出圖1-5中所示的管路中的質(zhì)量流量、濃度和溫度。表1涉及如圖1中所示的裝置線路，其中在用于生成SO3的轉(zhuǎn)化器(它在圖中沒(méi) 有顯示)中，供應(yīng)預(yù)先在干燥塔TT中干燥的具有10體積％的SO2含量的冶金氣體。表2涉及如圖2中所示的裝置線路，其中二氧化硫通過(guò)燃燒元素硫生成且將具有 11. 8體積％ WSO2濃度的原料氣體供應(yīng)到在圖中沒(méi)有圖示的轉(zhuǎn)化器中。在干燥塔TT中，空 氣用硫酸干燥。表3涉及如圖3中所示的裝置線路，其中將預(yù)先在干燥塔TT中干燥的具有12體 積％的SO2濃度的冶金氣體供應(yīng)到在圖中沒(méi)有顯示的轉(zhuǎn)化器中。表4. 1至4. 3涉及如圖4中所示的裝置線路，其中在表4. 1中，將預(yù)先在干燥塔TT 中干 燥的具有8體積％的SO2濃度的冶金氣體供應(yīng)到在該圖中沒(méi)有顯示的轉(zhuǎn)化器中。在表 4. 2中，將具有12體積％的SO2濃度的冶金氣體供應(yīng)到所述轉(zhuǎn)化器中，而在表4. 3中，將具 有18體積％的SO2濃度的冶金氣體供應(yīng)到所述轉(zhuǎn)化器中。表5涉及如圖5中所示的裝置線路，其中將預(yù)先在干燥塔TT中干燥的具有18體 積％的SO2濃度的冶金氣體供應(yīng)到在該圖中沒(méi)有顯示的轉(zhuǎn)化器中。附圖標(biāo)記列表1干燥塔的酸供應(yīng)管路2干燥塔的排放管路3 管路4交叉流動(dòng)管路5中間吸收器的酸供應(yīng)管路6中間吸收器的排放管路7 管路8 管路9最后吸收器的酸供應(yīng)管路10最后吸收器的排放管路11 管路12 管路13產(chǎn)物管路14工藝用水供應(yīng)管路C1-C3酸混合器EA最后吸收器M混合槽P1-P3 酸泵T1-T3酸循環(huán)槽TT干燥塔
V 閥ZA中間吸收器
LIC液位控制QIC濃度控制
權(quán)利要求
一種由含二氧化硫的氣體生產(chǎn)硫酸的方法，其中在轉(zhuǎn)化器中將二氧化硫催化氧化以獲得三氧化硫，其中在吸收器(ZA)中使生成的三氧化硫吸收于濃硫酸中，所述方法的特征在于送到所述吸收器(ZA)的所述酸的入口濃度為約97.3-98.4％H2SO4。
2.權(quán)利要求1的方法，特征在于到所述吸收器(ZA)的所述酸的入口濃度為約 97. 5-98. 2% H2S04。
3.權(quán)利要求1或2的方法，特征在于在干燥塔(TT)中用濃硫酸干燥含二氧化硫的原料 氣體或 空氣，且使從所述干燥塔(TT)中取出的硫酸的部分物流分流并作為交叉流動(dòng)的酸 混合到所述吸收器(ZA)的流入物中。
4.權(quán)利要求3的方法，特征在于來(lái)自所述干燥塔(TT)的交叉流動(dòng)的酸的濃度為 93-97% H2S04，優(yōu)選為 94-96. 5% H2S04，且尤其為約 96% H2S04。
5.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，特征在于將工藝用水或稀酸混合到所述干燥塔 (TT)底部或從所述干燥塔(TT)中取出的硫酸中。
6.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，特征在于將工藝用水或稀酸混合到所述吸收器 (ZA)的循環(huán)中。
7.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，特征在于將來(lái)自所述吸收器(ZA)的剩余氣體再次 供應(yīng)到催化轉(zhuǎn)化段且隨后在其它吸收器(最后吸收器EA)中使由此生成的三氧化硫吸收于 濃硫酸中。
8.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，特征在于將所述吸收器(ZA)的酸流出物和所述最 后吸收器(EA)的酸流出物供應(yīng)到共用的酸循環(huán)槽(T2)中。
9.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，特征在于將工藝用水混合到所述中間吸收器(ZA) 的底部。
10.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，特征在于進(jìn)入所述轉(zhuǎn)化器的原料氣體包含6.5-30 體積％的S02，優(yōu)選> 12體積％的S02。
11.一種由含二氧化硫的氣體生產(chǎn)硫酸的裝置，其尤其用于實(shí)施前述權(quán)利要求中任一 項(xiàng)的方法，所述裝置包括干燥塔(TT)，用于干燥所述含S02的氣體或空氣；轉(zhuǎn)化器，用于將 二氧化硫催化轉(zhuǎn)化為三氧化硫；吸收器(ZA)，用于將三氧化硫吸收于濃硫酸中，其中所述 酸在所述干燥塔(TT)和所述吸收器(ZA)中循環(huán)，所述裝置的特征在于所述干燥塔(TT)包 括與所述吸收器(ZA)分隔開的酸線路，且特征在于交叉流動(dòng)管路(4)從所述干燥塔(TT) 的酸線路中分支出來(lái)，其與所述吸收器(ZA)的酸供應(yīng)管路(5)連接。
12.權(quán)利要求11的裝置，特征在于與所述吸收器(ZA)的酸供應(yīng)管路(5)連接的工藝用 水供應(yīng)管路(14》。
13.權(quán)利要求11或12的裝置，特征在于與所述干燥塔(TT)的底部連接的工藝用水供 應(yīng)管路(14:)。
14.權(quán)利要求12或13的裝置，特征在于基于所述吸收器(ZA)的酸供應(yīng)管路(5)中的 酸濃度控制進(jìn)入所述干燥塔(TT)底部和/或所述吸收器(ZA)的酸供應(yīng)管路(5)的工藝用 水原料物流的控制設(shè)備。
15.權(quán)利要求11-14中任一項(xiàng)的裝置，特征在于基于所述干燥塔(TT)的酸循環(huán)槽(T1) 中的液位控制所述交叉流動(dòng)管路(4)中的酸物流的控制設(shè)備。
16.權(quán)利要求11-15中任一項(xiàng)的裝置，特征在于在所述吸收器(ZA)下游提供煙霧過(guò)濾
17.權(quán)利要求11-16中任一項(xiàng)的裝置，特征在于在所述吸收器(ZA)下游提供用于將三 氧化硫吸收于濃硫酸中的其它吸收器(最后吸收器EA)或另一氣體凈化裝置。
18.權(quán)利要求11-17中任一項(xiàng)的裝置，特征在于所述中間吸收器(ZA)和所述最后吸收 器(EA)具有共用的酸線路。
19.權(quán)利要求11-18中任一項(xiàng)的裝置，特征在于所述干燥塔(TT)的酸線路、所述中間吸 收器(ZA)的酸線路和所述最后吸收器(EA)的酸線路借助于酸泵(P1、P2、P3)進(jìn)行操作，且 所有這些酸泵(P1、P2、P3)都具有相同生產(chǎn)能力。
全文摘要
當(dāng)由含二氧化硫的氣體生產(chǎn)硫酸時(shí)，在轉(zhuǎn)化器中將二氧化硫催化氧化以獲得三氧化硫，在中間吸收器中使由此生成的三氧化硫吸收于濃硫酸中，且剩余氣體可再次供應(yīng)到催化轉(zhuǎn)化段。隨后可在最后吸收器中使生成的三氧化硫吸收于濃硫酸中。為了簡(jiǎn)化裝置構(gòu)造以及對(duì)于具有高SO2含量的原料氣體的控制，根據(jù)本發(fā)明提供了使到中間吸收器的酸的入口濃度為約97.3-98.4％H2SO4。
文檔編號(hào)C01B17/80GK101848857SQ200880114711
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月23日
發(fā)明者K-H·道姆, W·沙爾克, W·高茨 申請(qǐng)人:奧圖泰有限公司