一種廢硫酸再生裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種廢硫酸再生裝置，包括依次相連通的高溫裂解單元、洗滌單元、催化氧化單元、冷凝產(chǎn)酸單元以及吸附催化單元；其中，所述高溫裂解單元用以將廢硫酸中的硫酸在高溫下裂解為SO2、O2和H2O，形成過程氣；所述催化氧化單元用以將所述過程氣中的SO2催化氧化為SO3；所述冷凝產(chǎn)酸單元用于將SO3與H2O反應(yīng)生成氣態(tài)硫酸，并將所述氣態(tài)硫酸冷凝濃縮為濃硫酸；所述吸附催化單元用于將所述過程氣經(jīng)所述冷凝產(chǎn)酸單元后剩余的SO2轉(zhuǎn)化為硫酸。本實用新型的廢硫酸再生裝置，可處理各種濃度的廢硫酸，得到93～98wt％的工業(yè)級硫酸；排放尾氣中SO2濃度低于100mg/Nm3，能夠符合嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。
【專利說明】
一種廢硫酸再生裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及一種廢硫酸再生設(shè)備，具體為一種廢硫酸再生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在化肥廠、煤氣脫硫廠、火力發(fā)電廠、鋼鐵廠、石油化工廠的生產(chǎn)過程中，用高濃度 的硫酸作為催化劑或進行吸收凈化、洗滌等，會使水分、硫、氮化合物以及副反應(yīng)物不斷進 入硫酸中，從而使硫酸的濃度逐漸降低，最終無法滿足生產(chǎn)工藝的要求，由此這些含有大量 雜質(zhì)的硫酸廢液被排出生產(chǎn)體系并進入環(huán)境中。廢硫酸被排放到環(huán)境中不僅僅浪費了大量 的資源，還會對生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重的危害，例如其會使土壤或水體酸化。隨著這些危害的出 現(xiàn)，廢硫酸再生技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。
[0003] 現(xiàn)有的廢硫酸進行再生的方法主要有：結(jié)晶法、萃取法、氧化法、濃縮法及高溫裂 解法。其中應(yīng)用最多的為高溫裂解法，高溫裂解法具體是將廢硫酸經(jīng)過機械霧化后，在高溫 下裂解，裂解所需熱量由燃料氣或廢硫酸中的有機物燃燒供給，化學(xué)反應(yīng)式如下：
[0004] H2S〇4(l)-S03(g)+H2〇(g) Δ H=_176kJ/mol
[0005] S03(g)-S〇2(g)+l/2〇2(g) AH=-99kJ/mol
[0006] 或H2S04(l)-S〇2(g)+l/2〇2(g)+H2〇(g) Δ H=_275kJ/mol
[0007] CnH2n+2+〇2^C〇2+H2〇+Q
[0008] 廢硫酸裂解為吸熱反應(yīng)，所以需要消耗大量的燃料?，F(xiàn)有的廢硫酸高溫裂解技術(shù) 已經(jīng)能夠?qū)U硫酸進行處理再生為合格的硫酸產(chǎn)品，例如申請?zhí)枮?01510429749.2的專利 申請公開了一種以硫磺作為燃料、空氣作為助燃劑處理烷基化廢硫酸的工藝，可得到98% 的成品硫酸，但其未提及尾氣中S〇2的排放濃度。同時還有申請?zhí)枮?01410182027.7的專利 申請公開了 一種廢硫酸再生方法及所得的硫酸，得到的1^04產(chǎn)品濃度可達(dá)93wt %~ 98wt %，轉(zhuǎn)化率最高僅能達(dá)到99.2 %。
[0009] 然而，隨著新標(biāo)準(zhǔn)《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB31571-2015 )》、《石油煉制工 業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB-31570-2015 )》的頒布與實施，現(xiàn)有的廢硫酸高溫裂解技術(shù)排放的尾 氣已經(jīng)不能夠滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。特別是低濃度S02的尾氣，采用化學(xué)吸收法，受反應(yīng)動力學(xué)的 限制，需要吸收劑的噴淋量特別大，增加了循環(huán)栗的電耗。
[0010] S02的催化氧化為放熱反應(yīng)，為了提供轉(zhuǎn)化率，需要設(shè)層間換熱器，層間換熱器采 用中壓飽和蒸汽作為冷卻介質(zhì)。中壓飽和蒸氣的壓力高達(dá)幾個兆帕，這就使得在現(xiàn)有制酸 裝置這樣具有高腐蝕性的操作環(huán)境下，增加了安全隱患。
[0011]同時，在一些裝置中采用硫磺、硫化氫作為燃料，在焚燒爐進行燃燒，一旦操作失 誤，造成爐內(nèi)氧氣不足，燃料不完全燃燒，會導(dǎo)致過程氣中夾帶硫化氫。而現(xiàn)有的催化反應(yīng) 器內(nèi)裝填的催化劑均為V20 5(如CN 201410182027)，其對硫化氫無催化作用，從而降低了總 硫的轉(zhuǎn)化率以及硫回收率。 【實用新型內(nèi)容】
[0012] 本實用新型的一個主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種廢 硫酸再生裝置，包括依次相連通的高溫裂解單元、洗滌單元、催化氧化單元、冷凝產(chǎn)酸單元 以及吸附催化單元;其中，所述高溫裂解單元用以將廢硫酸中的硫酸在高溫下裂解為s〇 2、〇2 和H20,形成過程氣;所述洗滌單元用以除去所述過程氣中的雜質(zhì);所述催化氧化單元用以 將所述過程氣中的S〇2催化氧化為s〇 3;所述冷凝產(chǎn)酸單元用于將S〇3與h2〇反應(yīng)生成氣態(tài)硫 酸，并將所述氣態(tài)硫酸冷凝濃縮為濃硫酸;所述吸附催化單元用于將所述過程氣經(jīng)所述冷 凝產(chǎn)酸單元后剩余的s〇 2轉(zhuǎn)化為硫酸。
[0013] 根據(jù)本實用新型的一實施方式，所述高溫裂解單元包括燃燒器、裂解爐以及廢熱 回收換熱器。
[0014] 根據(jù)本實用新型的另一實施方式，所述洗滌單元包括洗滌塔以及設(shè)置于所述洗滌 塔外的廢液循環(huán)系統(tǒng);所述洗滌塔包括噴淋段和靜電除霧段;所述廢液循環(huán)系統(tǒng)包括循環(huán) 通路以及依次設(shè)置于所述循環(huán)通路的廢液循環(huán)栗、過濾器以及廢液換熱器。
[0015] 根據(jù)本實用新型的另一實施方式，所述催化氧化單元包括過程氣再熱器以及與所 述過程氣再熱器相連的催化氧化反應(yīng)器;在所述催化氧化反應(yīng)器內(nèi)自上而下設(shè)置有第一組 反應(yīng)-冷卻段及第二組反應(yīng)-冷卻段。
[0016] 根據(jù)本實用新型的另一實施方式，所述過程氣再熱器與所述催化氧化反應(yīng)器的頂 部相連，所述第一組反應(yīng)-冷卻段包括第一催化劑床層，所述第一催化劑床層裝填的催化劑 為Pt;所述第二組反應(yīng)-冷卻段包括第二催化劑床層，所述第二催化劑床層裝填的催化劑為 V2〇5〇
[0017] 根據(jù)本實用新型的另一實施方式，所述冷凝產(chǎn)酸單元包括硫酸冷凝器和與所述硫 酸冷凝器相連通的硫酸冷卻系統(tǒng);所述硫酸冷凝器包括自下而上依次排布的濃縮段、第一 冷凝段、第二冷凝段以及靜電除霧段;所述硫酸冷卻系統(tǒng)包括硫酸儲罐、硫酸冷卻循環(huán)栗和 硫酸冷卻換熱器。
[0018] 根據(jù)本實用新型的另一實施方式，所述濃縮段包括陶瓷蜂窩磚，所述陶瓷蜂窩磚 的孔徑為5~25mm，所述陶瓷蜂窩磚的孔隙率為72~85%。
[0019] 根據(jù)本實用新型的另一實施方式，所述吸附催化單元包括吸附催化反應(yīng)器和與所 述吸附催化反應(yīng)器相連的再生系統(tǒng)。
[0020] 根據(jù)本實用新型的另一實施方式，還包括廢熱回收單元，所述廢熱回收單元包括 熔鹽儲罐、用以將所述熔鹽儲罐中的熔鹽抽出的熔鹽栗以及與所述熔鹽儲罐相連通的廢熱 鍋爐。
[0021] 根據(jù)本實用新型的另一實施方式，所述高溫裂解單元包括廢熱回收換熱器，所述 催化氧化單元包括過程氣再熱器、第一層間換熱器和第二層間換熱器;所述熔鹽儲罐、所述 廢熱回收換熱器、所述過程氣再熱器、所述第一層間換熱器、所述第二層間換熱器以及所述 廢熱鍋爐依次連通形成一廢熱回收通路。
[0022]本實用新型一實施方式的廢硫酸再生裝置，可處理各種濃度的廢硫酸，得到93~ 98wt %的工業(yè)級硫酸;硫回收率可達(dá)99.95 %以上，排放尾氣中S〇2濃度低于100mg/Nm3，能夠 符合嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0023] 通過結(jié)合附圖考慮以下對本實用新型的優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明，本實用新型的各 種目標(biāo)、特征和優(yōu)點將變得更加顯而易見。附圖僅為本實用新型的示范性圖解，并非一定是 按比例繪制。在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記始終表示相同或類似的部件。其中：
[0024] 圖1為本實用新型一實施方式的廢硫酸再生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 體現(xiàn)本實用新型特征與優(yōu)點的典型實施方式將在以下的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解 的是本實用新型能夠在不同的實施方式上具有各種的變化，其皆不脫離本實用新型的范 圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上是當(dāng)作說明之用，而非用以限制本實用新型。其中，本實 用新型中所涉及的"上" "下"等方位名詞僅是表示裝置在正常作業(yè)時的方位，并非是對本實 用新型的限定。
[0026] 用于本實用新型一實施方式的廢硫酸再生裝置的廢硫酸可包含有無機鹽、無機 酸、有機物以及其它雜質(zhì)。所述無機鹽可以是硫酸鹽、磷酸鹽等。所述無機酸可以是磷酸、砷 酸等。所述有機物可以是烴類、酯類等。其它雜質(zhì)可包括金屬粉塵、炭黑、灰塵等。本實用新 型對廢硫酸中的雜質(zhì)不限于以上描述。
[0027] 如圖1所示，本實用新型一實施方式的廢硫酸再生裝置，包括依次相連通的高溫裂 解單元、洗滌單元、催化氧化單元、冷凝產(chǎn)酸單元、以及吸附催化單元。
[0028]高溫裂解單元可包括燃燒器110、與燃燒器110相連通的裂解爐120以及廢熱回收 換熱器130。高溫裂解單元可用于將廢硫酸中的硫酸在高溫下，例如850~1200°C下裂解為 S02、02和H20。通過發(fā)生燃燒反應(yīng)進而為廢硫酸的裂解提供熱量的燃燒氣可以為天然氣，助 燃?xì)饪梢詾榭諝?。待廢硫酸的裂解完成后，天然氣中的烴類化合物也可完全燃燒為C0 2和 H2〇,具體反應(yīng)式如下：
[0029] H2S〇4^S〇2+l/2〇2+H2〇-Q
[0030] CnH2n+2+(3n+l )/202^nC〇2+(n+l )H20+Q
[0031] 發(fā)生于高溫裂解單元的具體工藝流程可以為:先將燃料氣和助燃?xì)馔ㄈ氲饺紵?110中燃燒放熱，產(chǎn)生〇)2與出0，同時向燃燒器110中送入硫酸并霧化，霧化后的廢硫酸在裂 解爐120內(nèi)高溫條件下發(fā)生裂解生成50 2、!120、02。因此，裂解后的氣體（過程氣）中主要為 S02、〇)2和出0。為使廢硫酸能夠完全裂解，燃燒器110的溫度優(yōu)選為850~1200°C，待裂解完 成后，可將高溫的過程氣經(jīng)回收換熱器130降溫，降溫后的過程氣溫度例如可以為350~400 °C。待過程氣降溫后，可將其通入洗滌單元。其中，燃燒器110的設(shè)置不僅為燃燒氣的燃燒反 應(yīng)提供了場所，還有助于廢硫酸的完全霧化，以使霧化的廢硫酸進入裂解爐120進行裂解。
[0032] 洗滌單元用于洗滌除去過程氣中的雜質(zhì)，其可包括洗滌塔210以及設(shè)置于洗滌塔 210外的廢液循環(huán)系統(tǒng)。進一步地，洗滌塔210可包括噴淋段211和位于噴淋段211上部的靜 電除霧段212;廢液循環(huán)系統(tǒng)可包括循環(huán)通路221以及依次設(shè)置于循環(huán)通路221的廢液循環(huán) 栗222、過濾器223以及廢液換熱器224。其中，循環(huán)通路221的一端可連接于噴淋段211的底 部，另一端連接于噴淋段211的頂部。在循環(huán)通路221上還可設(shè)置噴淋劑進口 2211以及廢液 出口 2212,噴淋劑進口 2211可位于換熱器224與洗滌塔210之間，廢液出口 2212可位于換熱 器224與過濾器223之間。噴淋劑進口 2211用于通過循環(huán)通路221向噴淋段211輸送洗滌過程 氣的噴淋劑，該噴淋劑例如可以是除鹽水。廢液出口 2212用于將廢液，例如廢水排出循環(huán)通 路 221。
[0033] 作業(yè)時，來自高溫裂解單元的過程氣可通過位于噴淋段211的端口進入到洗滌塔 噴淋段211，該端口的位置優(yōu)選為位于噴淋段211的下半段。同時，可通過噴淋段211噴灑的 噴淋劑來洗滌過程氣，過程氣中的雜質(zhì)，例如無機鹽隨灑落的噴淋劑降落到洗滌塔210的底 部，形成廢液。該廢液在廢液循環(huán)栗222的作用下進入循環(huán)通路221，經(jīng)過濾器223除雜質(zhì)、廢 液換熱器224降溫后，重新進入噴淋段211進行噴淋洗滌。如此反復(fù)，最后可通過廢液出口 2212將廢液排出循環(huán)通路221。另一方面，除去雜質(zhì)的過程氣可沿噴淋段211上升到靜電除 霧段212,并通過設(shè)置于靜電除霧段212的靜電除霧器除去酸霧后進入到催化氧化單元。通 過靜電除霧器的處理，可使過程氣中S0 3的含量保持在小于5mg/Nm3。
[0034] 優(yōu)選地，自洗滌單元排出的過程氣的溫度保持在30~80 °C之間，進一步優(yōu)選為35 ~45°C之間。在上述溫度范圍內(nèi)，水蒸氣的飽和分壓為4.2~47.3KPa，由于洗滌單元出口氣 體的相對濕度為100 %，所以排出氣體中水蒸氣的含量為4.1~46.7%。溫度過低時，出口氣 體中水蒸氣含量太低，難以滿足后續(xù)單元S03+H 20 = H2S〇4的要求。溫度過高時，會使出口氣 體中水蒸氣含量過高，進而導(dǎo)致煙氣的露點升高，一旦溫度控制失誤，會導(dǎo)致冷凝酸的形 成，造成裝置腐蝕。因此，可通過控制洗滌單元的排出氣體溫度，來控制排出氣體的水蒸氣 含量，使得裝置的運行不受到廢硫酸中酸濃度的影響，從而提高裝置運行的穩(wěn)定性。
[0035]催化氧化單元用于將過程氣中的S02催化氧化為S03,轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%。
[0036] S02(g)+l/202(g)-S03(g)
[0037] 催化氧化單元可包括過程氣再熱器310以及與過程氣再熱器310相連的催化氧化 反應(yīng)器320。催化氧化反應(yīng)器320內(nèi)自上而下可設(shè)有第一組反應(yīng)-冷卻段及第二組反應(yīng)-冷卻 段，第一組反應(yīng)-冷卻段包括第一催化劑床層321和位于第一催化劑床層321下方的第一層 間換熱器322;第二組反應(yīng)-冷卻段位于第一組冷卻段之下，可包括第二催化劑床層323和位 于第二催化劑床層323下方的第二層間換熱器324。
[0038] 優(yōu)選地，過程氣再熱器310可與催化氧化反應(yīng)器320的頂部相連通，使得過程氣可 自頂部進入催化氧化反應(yīng)器320，并自上而下的依次通過第一催化劑床層321、第二催化劑 床層323。第一催化劑床層321裝填的催化劑可以為Pt，Pt催化劑的結(jié)構(gòu)為多孔蜂窩陶瓷，Pt 可負(fù)載于多孔蜂窩陶瓷上。第二催化劑床層323裝填的催化劑可以為V2〇5。本實用新型一實 施方式中，將Pt催化劑和V 2〇5催化劑分層裝填，使得即使高溫裂解單元由于誤操作導(dǎo)致燃燒 不完全，Pt催化劑也能直接將硫元素氧化為S0 3,以保證尾氣的達(dá)標(biāo)排放。本實用新型另一 實施方式中，通過在第一催化劑床層321裝填Pt催化劑，可有效的解決因焚燒爐內(nèi)含硫燃料 不完全燃燒生成的H 2S，導(dǎo)致硫轉(zhuǎn)化率降低和總硫回收率下降的問題。
[0039]自洗滌塔210排出的過程氣溫度為30~80°C，而催化劑的活性溫度大于350°C。為 了達(dá)到催化劑的活性溫度，可將過程氣先預(yù)熱到20(TC左右。優(yōu)選地，可將自洗滌塔210排出 的過程氣通入到冷凝產(chǎn)酸單元的第一冷凝段412進行加熱，如此既預(yù)熱了過程氣，又提高了 裝置的熱利用率，降低了裝置能耗。預(yù)熱后，再將過程氣通過過程氣再熱器310加熱到350~ 450°C，之后送入到催化氧化反應(yīng)器320，經(jīng)過在兩組反應(yīng)-冷卻段的反應(yīng)后，約有99%的S0 2 被氧化為S03。由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，為了維持適宜的反應(yīng)溫度，可采用第一層間換熱器 322、第二層間換熱器324對過程氣進行冷卻，將反應(yīng)熱移除。
[0040]待催化氧化反應(yīng)器320內(nèi)的反應(yīng)完成后，包含反應(yīng)產(chǎn)物S03的過程氣自催化氧化單 元進入冷凝產(chǎn)酸單元。冷凝產(chǎn)酸單元用于將過程氣中的S〇3與H2〇水合生成氣態(tài)硫酸，并冷凝 濃縮為濃硫酸：
[0041] S03(g)+H20(g)-H2S〇4(g)
[0042] H2S〇4(g)-H2S〇4(l)
[0043] 冷凝產(chǎn)酸單元可包括硫酸冷凝器410和硫酸冷卻系統(tǒng)。其中，硫酸冷凝器410可包 括自下而上依次排布的濃縮段411、第一冷凝段412、第二冷凝段413以及靜電除霧段414,其 中在第二冷凝段413及靜電除霧段414之間還可設(shè)置噴淋層415。硫酸冷卻系統(tǒng)可包括硫酸 儲罐421、硫酸冷卻循環(huán)栗422和硫酸冷卻換熱器423。其中，硫酸冷卻系統(tǒng)通過硫酸儲罐421 與硫酸冷凝器410的濃縮段411相連通。
[0044]濃縮段411起到蓄熱濃縮硫酸的作用，其溫度可以為255~280°C。本實用新型的一 實施方式中，濃縮段411包括陶瓷蜂窩磚，其孔徑可以為大于1mm，優(yōu)選為5~25mm，例如 20_。陶瓷蜂窩磚的孔徑太小會導(dǎo)致阻力過大可能或是酸性氣、濃硫酸不易通過，孔徑過大 不利于氣流的均勻分布。陶瓷蜂窩磚孔隙率優(yōu)選為不低于65%，以利于降低酸性氣、硫酸通 過蓄熱單元的阻力，該孔隙率進一步優(yōu)選為72~85 %，例如75 %。陶瓷蜂窩磚的材質(zhì)可以為 Ti02〇
[0045]來自催化氧化單元的過程氣溫度例如可以為260~280°C，過程氣自位于硫酸冷凝 器410底部的濃縮段411進入硫酸冷凝器410中，并在硫酸冷凝器410中由下往上移動。在該 移動過程中，過程氣中的S0 3和H20水合生成硫酸，硫酸通過第一冷凝段412、第二冷凝段413 冷凝為液體，并在重力的作用下降落于硫酸冷凝器410底部的濃縮段411。由于濃縮段411的 溫度較高，硫酸溶液在此濃縮為93~98wt %的濃硫酸，并進入到硫酸冷卻系統(tǒng)的硫酸儲罐 421。第一冷凝段412、第二冷凝段413可采用玻璃管換熱器進行熱交換，同時可將所獲得的 熱量用于加熱前述的來自洗滌塔210的過程氣。玻璃管換熱器可以采用橫式、立式或橫式和 立式組合，且不局限于布置的形式。
[0046]自硫酸冷凝器410進入硫酸儲罐421的濃硫酸的溫度例如可以為240~260°C，為了 維持硫酸儲罐421的溫度低于50°C，可通過冷卻系統(tǒng)進行降溫。具體地，可以將硫酸儲罐421 的部分硫酸通過硫酸冷卻循環(huán)栗422打入到硫酸冷卻換熱器423,經(jīng)過硫酸冷卻換熱器423 降溫至35~40 °C后重新返回到硫酸儲罐421。將硫酸冷卻系統(tǒng)的循環(huán)量保持足夠大，可使硫 酸儲罐421的溫度維持在50 °C以下。
[0047]另一方面，硫酸冷凝器410內(nèi)，S03與H20反應(yīng)后剩余的過程氣通過第二冷凝段413進 入靜電除霧段414。優(yōu)選地，可在第二冷凝段413設(shè)置用于向第二冷凝段413提供冷卻空氣的 鼓風(fēng)機4131，以使過程氣的溫度降低到符合靜電除霧段414的入口要求，例如60~80°C。經(jīng) 靜電除霧段414的靜電除霧器除去酸霧后，可使處理后氣體中S0 3的含量保持在小于5mg/ Nm3。過程氣經(jīng)去酸霧后，在過程氣風(fēng)機430的作用下進入到吸附催化單元。另外，冷凝產(chǎn)酸 單元的過程氣如果壓力不夠，也可由過程氣風(fēng)機引入到吸附催化單元。
[0048]吸附催化單元用于將冷凝產(chǎn)酸之后的過程氣中的S02在催化劑的作用下直接與02 和h2〇反應(yīng)，生成稀硫酸：
[0049] S02(g)+l/202(g)-S03(g)
[0050] S〇3(g)+H2〇(g)-H2S〇4(l)
[0051] 吸附催化單元包括可吸附催化反應(yīng)器510和再生系統(tǒng)，吸附催化反應(yīng)器510可包括 兩段獨立的第一催化劑床層511和第二催化劑床層512,第一催化劑床層511可位于第二催 化劑床層512的下方，兩段催化劑床層可交替使用。再生系統(tǒng)可包括再生栗521、再生池522、 成品池523以及成品酸栗524。
[0052]來自冷凝產(chǎn)酸單元的過程氣由吸附催化反應(yīng)器510的下端進入，在第一催化劑床 層511和第二催化劑床層512中催化劑的作用下，過程氣中剩余的少量S02與02首先生成S0 3， 而后S03與過程氣中的H20反應(yīng)生成出5〇4,所形成的11 25〇4富集于催化劑載體中。由于催化劑 載體的容量有限，工作一段時間后催化劑載體的H2S〇4容量飽和，需進行再生使其恢復(fù)脫硫 能力。優(yōu)選地，可采用水洗滌的方法對第一催化劑床層511、第二催化劑床層512中的催化劑 進行再生。
[0053]具體地，首先在再生池522中加入除鹽水作為再生初液，在再生栗521的作用下，分 別對第一催化劑床層511、第二催化劑床層512進行循環(huán)噴淋洗滌，催化劑載體中吸附的 H2S04隨著再生液返回至再生池522,催化劑從而實現(xiàn)再生。隨著循環(huán)噴淋的進行，再生池522 內(nèi)再生液中的硫酸濃度逐漸提高，當(dāng)濃度達(dá)到例如20~25%左右時，一部分再生液作為成 品稀硫酸進入成品池523,而后在成品酸栗524的作用下返回至硫酸冷凝器410的噴淋層 415,在硫酸冷凝器410中，20~25wt%的稀硫酸可被濃縮為93~98wt%的濃硫酸。
[0054]另一方面，吸附催化反應(yīng)器510出口的尾氣可直接通過煙囪排放到環(huán)境中，502含 量少，尾氣可實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。
[0055]本實用新型一實施方式中，通過吸附催化單元將過程氣中剩余的少量S02轉(zhuǎn)化為 20~25wt%的稀硫酸，并將該硫酸輸送到硫酸冷凝器410,不僅降低了尾氣S02含量，還解決 了稀硫酸的處理問題。
[0056]進一步地，為將高溫裂解單元和催化氧化單元回收的熱量進行回收利用，本實用 新型一實施方式的廢硫酸再生裝置還可包括廢熱回收單元。
[0057]廢熱回收單元可包括熔鹽儲罐610、熔鹽栗620和廢熱鍋爐630。其中，熔鹽可作為 廢熱回收單元的導(dǎo)熱媒介，該熔鹽例如可以為KN〇3、NaN〇3或NaN〇2。作業(yè)時，首先通過熔鹽栗 620將熔鹽儲罐610中的熔鹽依次打入到廢熱回收換熱器130、第一層間換熱器322、第二層 間換熱器324中。按照作業(yè)方式，可在熔鹽儲罐610、廢熱回收換熱器130、過程氣再熱器310、 第一層間換熱器322、第二層間換熱器324以及廢熱鍋爐630之間形成一廢熱回收通路。具體 地，熔巖在廢熱回收換熱器130中與過程氣進行換熱后溫度會升高，因此從廢熱回收換熱器 130流出的熔鹽由于具有較高的溫度，可將熔鹽先通過過程氣再熱器310給過程氣升溫后， 再與來自于第一層間換熱器322和第二層間換熱器324的熔鹽一起進入廢熱鍋爐630。在廢 熱鍋爐630中，熔鹽與鍋爐給水換熱后溫度降低并返回到熔鹽儲罐610進行重復(fù)使用。而鍋 爐給水則生成1~2MPag的飽和低壓蒸氣，輸送至蒸氣管網(wǎng)。
[0058] 本實用新型一實施方式中，通過設(shè)置廢熱回收單元，可在回收裝置熱量的同時，有 效控制氣體通過催化氧化反應(yīng)器的溫度，從而提高S0 2的轉(zhuǎn)化率，并最終提高硫的回收率。
[0059] 本實用新型一實施方式中，廢熱回收單元采用熔鹽作為換熱介質(zhì)，不僅熱量回收 率高，還降低了換熱器內(nèi)的壓力，減少了安全隱患，提高了裝置的安全性；同時裝置放出的 熱量可傳遞給水并產(chǎn)生低壓蒸氣，使熱量得到有效回收。
[0060] 本實用新型一實施方式的廢硫酸再生裝置，通過控制所述洗滌單元的排出氣體溫 度，來控制排出氣體的水蒸氣含量，使得裝置的運行不受到廢硫酸中酸濃度的影響，提高裝 置運行的穩(wěn)定性；
[0061]本實用新型一實施方式的廢硫酸再生裝置工作時，工藝流程如下：
[0062] 首先，在高溫裂解單元，廢硫酸在高溫下發(fā)生裂解生成S02、H20、02;
[0063] 然后，裂解后的過程氣進入到洗滌單元，通過洗滌塔210除去氣體中的雜質(zhì)，再進 入到催化氧化單元；
[0064] 在催化劑的作用下，過程氣中的S〇2在催化氧化單元被氧化為S03;
[0065] 之后，過程氣進入冷凝產(chǎn)酸單元，在硫酸冷凝器410中S03與水反應(yīng)生成硫酸，并冷 凝濃縮為合格的工業(yè)級硫酸，進入到硫酸儲罐421儲存；
[0066] 冷凝產(chǎn)酸單元出來的過程氣再進入到吸附催化反應(yīng)器510,進一步將氣體中剩余 的少量S02直接催化反應(yīng)生成稀硫酸;吸附催化反應(yīng)器510排出的氣體可以直接通過煙囪排 放到環(huán)境中。
[0067] 在上述過程中，還可利用廢熱回收單元將高溫裂解單元和催化氧化單元回收的熱 量用于生產(chǎn)低壓蒸氣，進行熱量回收利用。
[0068] 下面，通過具體實施例對本實用新型的廢硫酸再生裝置的結(jié)構(gòu)及工藝流程進行進 一步描述。
[0069] 實施例
[0070]所用廢硫酸的組成如下：
[0071]
[0072]
[0073] (1)將燃料氣天然氣和助燃?xì)饪諝庖黄鹜ㄈ氲饺紵?10，發(fā)生燃燒反應(yīng)，維持裂 解爐120溫度為1000°C，廢酸霧化后噴入燃燒器110,將裂解爐120出口的氧氣濃度維持在 6%。反應(yīng)完全的過程氣經(jīng)過廢熱回收換熱器130降溫至350°C進入洗滌塔210。廢熱回收換 熱器130使用的是光管換熱器，換熱介質(zhì)采用熔鹽。
[0074] (2)來自高溫裂解單元的過程氣進入洗滌塔210,通過噴淋，過程氣中的雜質(zhì)進入 液相，過程氣進入靜電除霧段212,經(jīng)靜電除霧器除去酸霧后，排出洗滌塔210,排出洗滌塔 210的過程氣溫度降為35°C。
[0075] (3)將來自洗滌單元的過程氣先通過第一冷凝段412的玻璃管換熱器升溫至200°C 后通入到過程氣再熱器310,繼續(xù)升溫至400°C，進入到催化氧化反應(yīng)器320。經(jīng)過兩組反應(yīng)-冷卻段，約有99 %的S02被氧化為S03。催化氧化反應(yīng)器320出口的過程氣溫度為280 °C。其中， 第一層催化劑床層321使用Pt催化劑，第二層催化劑床層323使用V2〇5催化劑，第一層間換熱 器322、第二層間換熱器324為翅片管式換熱器，換熱介質(zhì)采用熔鹽。
[0076] (4)來自催化氧化單元的過程氣進入到硫酸冷凝器410,過程氣中的S03與水反應(yīng) 后冷凝形成98wt %的濃硫酸，98wt %的濃硫酸進入到硫酸儲罐421。硫酸冷凝器410出口過 程氣的溫度為70 °C。
[0077] (5)來自冷凝產(chǎn)酸單元的過程氣被過程氣風(fēng)機430鼓入到吸附催化反應(yīng)器510,過 程氣中含有剩余S〇2，約有95 %的剩余S〇2直接與〇2、H20反應(yīng)形成25wt %的稀硫酸。25wt %稀 硫酸輸送到硫酸冷凝器中繼續(xù)濃縮為98wt%濃硫酸。最后，吸附催化反應(yīng)器出口的尾氣溫 度為71°C，S0 2濃度為41mg/Nm3。
[0078] 另外，從廢熱回收換熱器130(經(jīng)過過程氣再熱器310)和兩個層間換熱器(第一層 間換熱器322、第二層間換熱器324)取熱的熔鹽進入到廢熱鍋爐630,副產(chǎn)1.5MPag、198°C蒸 氣191kg/h〇
[0079] 由實施例可知，廢硫酸再生裝置的硫回收率為99.95%，排放到環(huán)境中的尾氣中 S〇2 < 100mg/Nm3，副產(chǎn) 1 · 5MPa、198 °C 蒸氣 191 kg/h。
[0080] 本實用新型一實施例的廢硫酸再生裝置，脫硫效率高，排放尾氣中s〇2濃度低于 100mg/Nm3，硫回收率可達(dá)99.95 %以上，能夠滿足嚴(yán)格的排放的標(biāo)準(zhǔn)。
[0081] 除非特別限定，本實用新型所用術(shù)語均為本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義。
[0082] 本實用新型所描述的實施方式僅出于示例性目的，并非用以限制本實用新型的保 護范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可在本實用新型的范圍內(nèi)作出各種其他替換、改變和改進，因而， 本實用新型不限于上述實施方式，而僅由權(quán)利要求限定。
【主權(quán)項】
1. 一種廢硫酸再生裝置，其特征在于，包括依次相連通的： 高溫裂解單元，用以將廢硫酸中的硫酸在高溫下裂解為SO2、O2和H2O，形成過程氣； 洗滌單元，用以除去所述過程氣中的雜質(zhì)； 催化氧化單元，用以將所述過程氣中的SO2催化氧化為SO3; 冷凝產(chǎn)酸單元，用于將SO3與H2O反應(yīng)生成氣態(tài)硫酸，并將所述氣態(tài)硫酸冷凝濃縮為濃硫 酸；以及 吸附催化單元，用于將所述過程氣經(jīng)所述冷凝產(chǎn)酸單元后剩余的SO2轉(zhuǎn)化為硫酸。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述高溫裂解單元包括燃燒器、裂解爐以 及廢熱回收換熱器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述洗滌單元包括洗滌塔以及設(shè)置于所述 洗滌塔外的廢液循環(huán)系統(tǒng);所述洗滌塔包括噴淋段和靜電除霧段;所述廢液循環(huán)系統(tǒng)包括 循環(huán)通路以及依次設(shè)置于所述循環(huán)通路的廢液循環(huán)栗、過濾器以及廢液換熱器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述催化氧化單元包括過程氣再熱器以及 與所述過程氣再熱器相連的催化氧化反應(yīng)器;在所述催化氧化反應(yīng)器內(nèi)自上而下設(shè)置有第 一組反應(yīng)-冷卻段及第二組反應(yīng)-冷卻段。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述過程氣再熱器與所述催化氧化反應(yīng)器 的頂部相連，所述第一組反應(yīng)-冷卻段包括第一催化劑床層，所述第一催化劑床層裝填的催 化劑為Pt;所述第二組反應(yīng)-冷卻段包括第二催化劑床層，所述第二催化劑床層裝填的催化 劑為V 2O5。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述冷凝產(chǎn)酸單元包括硫酸冷凝器和與所 述硫酸冷凝器相連通的硫酸冷卻系統(tǒng);所述硫酸冷凝器包括自下而上依次排布的濃縮段、 第一冷凝段、第二冷凝段以及靜電除霧段;所述硫酸冷卻系統(tǒng)包括硫酸儲罐、硫酸冷卻循環(huán) 栗和硫酸冷卻換熱器。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述濃縮段包括陶瓷蜂窩磚，所述陶瓷蜂 窩磚的孔徑為5~25mm，所述陶瓷蜂窩磚的孔隙率為72~85 %。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述吸附催化單元包括吸附催化反應(yīng)器和 與所述吸附催化反應(yīng)器相連的再生系統(tǒng)。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括廢熱回收單元，所述廢熱回收單元 包括熔鹽儲罐、用以將所述熔鹽儲罐中的熔鹽抽出的熔鹽栗以及與所述熔鹽儲罐相連通的 廢熱鍋爐。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述高溫裂解單元包括廢熱回收換熱器， 所述催化氧化單元包括過程氣再熱器、第一層間換熱器和第二層間換熱器;所述熔鹽儲罐、 所述廢熱回收換熱器、所述過程氣再熱器、所述第一層間換熱器、所述第二層間換熱器以及 所述廢熱鍋爐依次連通形成一廢熱回收通路。
【文檔編號】C01B17/765GK205527748SQ201620274298
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】胡驚雷, 高岱巍, 曾翠勤, 章夫, 章一夫
【申請人】美景（北京）環(huán)保科技有限公司