[发明专利]生产硫酸的方法和装置

说明书

发明领域

本发明涉及由含二氧化硫的气体生产硫酸的方法和装置，其中在转化器中将所述二氧化硫催化氧化以获得三氧化硫，其中优选在中间吸收器中使由此生成的三氧化硫吸收于浓硫酸中且剩余气体优选被再次供应到催化转化段，且其中随后在最后吸收器中使生成的三氧化硫吸收于浓硫酸中。

硫酸生产通常通过正如在Winnacker/Küchler，ChemischeTechnik：Prozesse und Produkte，第3卷：AnorganischeGrundstoffe，Zwischenprodukte 64-135页中描述的所谓的双吸收方法进行。在多段转化器中借助于固体催化剂(例如五氧化二钒作为活性组分)使作为冶炼装置的废气或通过燃烧硫而获得的二氧化硫(SO₂)转化为三氧化硫(SO₃)。在转化器的接触段之后，将得到的SO₃取出并供应到中间吸收器中，或在经过转化器的最后接触段之后供应到最后吸收器中，其中使含SO₃的气体与浓硫酸逆流导引并吸收于浓硫酸中。

当二氧化硫从冶炼装置废气中，例如从非铁金属的高温冶金生产中，例如从硫化物矿石的煅烧、金属硫酸盐或碱金属硫酸盐的热分解或通过热分解处理污染的废硫酸中得到时，首先将气体净化使其不含可能会损害硫酸质量或妨碍催化转化为三氧化硫的杂质。随后将以这种方式净化的废气在干燥塔中用例如94-96％H₂SO₄(每一硫酸浓度都以重量％指出)的浓硫酸干燥，即从蒸汽中定量释放，该硫酸随后通过吸收水而相应稀释。在随后转化器中由二氧化硫和氧气通过催化氧化生成的三氧化硫在吸收器中吸收到例如98.5％H₂SO₄的浓硫酸中，其浓度在工艺中渐增。在三氧化硫的中间吸收之后，将剩余气体再次供应到催化转化段，且在最后吸收器中，生成的三氧化硫从剩余SO₃中释放。最后吸收器以与中间吸收器相同的方式用浓硫酸操作，硫酸的浓度在此也逐渐增加。由SO₃和H₂O生成硫酸并稀释到约98.5％H₂SO₄所需的水部分得自于干燥塔中吸收的气体/空气中的湿气。其余作为工艺用水供应到中间吸收器和/或最后吸收器中。借助于适当控制使硫酸浓度保持恒定。

类似配置用于基于元素硫生产硫酸的装置中。在此，将空气在干燥塔中干燥且将其中所含的氧气用于将元素硫燃烧/氧化成含SO₂的气体。在其它进程中，随后将该二氧化硫如上所述催化转化为三氧化硫且随后吸收于中间吸收器和最后吸收器中并转化为硫酸。

图1展示干燥塔和吸收塔的典型常规配置的酸侧线路。没有展示气体侧线路。附表指出管路1-14中的工艺参数。在这个范围内，表1指出如图1中所示的线路的工艺参数。

在图1中，含SO₂的气体经由未图示的管路供应到干燥塔TT中，该气体与经由管路1供应的硫酸逆流导引，所述硫酸的浓度为96％H₂SO₄。由此将所述含SO₂的气体干燥且其中所含的蒸汽导致硫酸稀释，所述硫酸经由管路2从干燥塔TT底部取出并供应到酸循环槽T1中。所述硫酸借助于泵P1经由管路3从酸循环槽T1供应到酸冷却器C1，其中酸温度从81℃降低到65℃。随后将此温度下的硫酸经由管路1再次供应到干燥塔TT中。由此限定干燥塔TT的酸线路。将硫酸的部分物流作为所谓的交叉流动的酸(crossflow acid)经由管路4供应到中间吸收器线路的酸循环槽T2中。所述部分物流的量基于酸循环槽T1的液位测量经由控制阀V(LIC)控制。

硫酸经由管路5供应到中间吸收器ZA中，在中间吸收器ZA中硫酸与来自未图示的转化器的含SO₃的气体逆流导引，在所述转化器中二氧化硫被转化为三氧化硫。将三氧化硫吸收于所述硫酸中并使硫酸浓度增加到约99％。所述硫酸经由管路6从中间吸收器底部取出并供应到中间吸收器线路的酸循环槽T2中。将为了控制液位用从干燥塔线路中经由管路4供应的部分物流稀释的硫酸经由泵P2经管路7传送穿过酸冷却器C2并进入管路5中。所述酸的部分物流经由管路8分流到干燥塔线路的泵接收器中，以便调节干燥塔酸的浓度。部分物流的量基于管路1中的浓度测量经由控制阀V(QIC)调节。