一种以排放二氧化硫为原料制取硫酸的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及硫酸制造、钢铁、冶金、有色冶炼、化工等行业与环保技术领域，具体地说是一种双氧水法尾气脱硫并制取高浓度硫酸的方法及装置。
【背景技术】
[0002]硫酸是一种重要的工业原料，我国是当前世界硫酸产量最高的国家，据2013年数据，年产量达8500万吨。硫酸的工业制法主要是接触法，即将硫原料经过氧化燃烧生成二氧化硫，二氧化硫在催化剂存在下与氧气接触生成三氧化硫，三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，再用水或稀硫酸稀释获得商业用酸。
[0003]硫原料主要有硫磺、硫铁矿、冶炼烟气等，国外以硫磺居多，我国则以硫铁矿为主。但是，我国的硫资源不足，硫酸生产所需的硫资源近半需要从国外进口。另一方面，我国每年又有将近两千万吨二氧化硫以工业废气的形式排放到大气中，形成大气污染物，资源浪费的同时又对环境造成危害。现有的利用冶炼烟气或废二氧化硫制酸的原理仍然是接触法，在接触氧化的过程中，仍然会产生大量的含硫废气，产生循环污染，实际上现有制酸厂的含硫废气也有很大部分来源于接触步骤的废气。
[0004]二氧化硫是大气污染物中的主要污染因素，二氧化硫的排放会造成酸雨对水体、农作物、环境、建筑物等造成酸化和腐蚀，造成巨大的经济损失。我国钢铁、冶金、有色冶炼、化工等行业的高速发展，带来了严重的二氧化硫污染，环境负荷难以承受，近几年各行业的排放标准步步紧缩，给各行业的发展带来制约。
[0005]目前含硫尾气处理主要有氨法、有机胺法、钠碱法、活性焦法、氧化锌法、双氧水法等。其中双氧水法是近几年发展湿法脱硫方法之一，具有脱硫效率高、流程短、投资相对较低等优势。其中涉及双氧水法脱除烟气中二氧化硫、并回收硫酸的专利有，CN100463847C以烟道气制备硫酸的方法，CN100354028C通过与过氧化氢反应从废气中脱除二氧化硫的方法，CN202070285U 一种脱除硫酸工业尾气中二氧化硫、回收硫酸装置等。以上专利均对过氧化氢(双氧水)与二氧化硫反应，产生硫酸的方法机理和装置进行了描述，但是实际应用过程中因副产的是20-40%的稀硫酸，在某些没有工业硫酸生产装置的行业，这部分稀硫酸无法回到制硫酸系统，或稀硫酸浓度低直接外售困难，致使其综合利用受到制约，影响该方法的适用范围。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是克服上述现有双氧水法脱硫在某些行业应用时存在的不足和潜在问题，提供一种运行稳定、副产高浓度硫酸的烟气脱硫方法和装置，拓宽双氧水法烟气脱硫的适用范围，解决当前脱硫技术中副产物应用价值不高的问题，充分利用硫资源。
[0007]具体来说，本发明采用以下技术方案来解决以上所述的问题:
一种以排放二氧化硫为原料制取硫酸的装置，包括双氧水脱硫器和稀硫酸浓缩装置，其中稀硫酸浓缩装置包括预热器、闪蒸室和闪蒸加热器，其特征在于，闪蒸室和闪蒸加热器有至少一套，终端的一效闪蒸加热器由终端饱和蒸汽供热，而二效闪蒸加热器由一效闪蒸室的闪蒸汽作为热源供热，以此类推，最后的末效闪蒸室的闪蒸汽作为预热器的热源，双氧水脱硫器的稀硫酸输出管线与稀硫酸预热器连接，而一效闪蒸室具有浓硫酸出口，该出口与浓酸冷却器相连以输出浓硫酸。
[0008]优选地，所述装置还包括真空冷凝器、真空换热器、冷却器、液封槽及返回泵，其中各效闪蒸加热器的排液端接入真空冷凝器冷凝为液体，并形成系统真空，真空冷凝器的未凝气，经真空换热器冷却后经真空泵吸引排放，设置液封槽保持真空换热器真空密闭，实现整个系统真空状态，真空冷凝器中冷凝产生的液体经过冷却器冷却后进入液封槽，通过返回泵汇集回收，作为双氧水法脱硫装置的平衡补充用水，从而无三废排放。
[0009]优选地，稀硫酸输出管线在进入稀硫酸预热器之前还设置有还原器，还原器中设置有还原剂，稀硫酸在进入稀硫酸预热器之前先与还原剂接触以对该稀硫酸产物进行还原处理。
[0010]本发明还公开了一种以排放二氧化硫为原料制取硫酸的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:1)使含硫烟气进入双氧水脱硫塔进行脱硫，生成稀硫酸；2)使生成的稀硫酸进入硫酸浓缩装置，生成浓硫酸，所述硫酸浓缩装置包括稀硫酸预热器和至少一效闪蒸作用以产生不同浓度的硫酸。
[0011]所产生的浓硫酸的浓度可以在50-95%范围内调节，优选地，所产生浓硫酸的浓度为60-95%，更优选为93-95%。
[0012]优选地，在步骤2)使生成的稀硫酸进入硫酸浓缩装置进行浓缩之前还包括使生成的稀硫酸与还原剂接触的步骤。
[0013]有益效果:利用本发明的方法和装置，可以极大地减少硫的排放，充分地利用现有硫资源，实现经济效益和社会效益。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的双氧水法尾气脱硫并制取高浓度硫酸的方法及装置结构示意图。
[0015]在图中:I双氧水槽，2双氧水泵，3稳定器，4双氧水脱硫器，5循环吸收泵，6还原器，7预热器，8三效闪蒸室，9三效加热器，10 二效闪蒸室，11 二效加热器，12 —效闪蒸室，13 一效加热器，14三效循环泵，15 二效循环泵，16 一效循环泵，17浓酸冷却器，18真空冷凝器，19真空换热器，20冷却器，21液封槽，22返回泵，23真空泵，24冷凝泵。
【具体实施方式】
[0016]本发明公开了一种以排放二氧化硫为原料制取硫酸的方法和装置，该方法包括使排放的含硫烟气进入双氧水法脱硫装置，所产生的稀硫酸进入多效浓缩装置以制取浓硫酸，可以直接获取设定浓度的浓硫酸。本发明的装置可以利用双氧水法脱硫实现副产浓硫酸，解决某些烟气脱硫行业稀硫酸不能回用和外售的问题，拓宽双氧水法脱硫的使用范围，充分利用硫资源。
[0017]本发明第一部分的技术方案双氧水法得到稀硫酸副产品，第二部分在稀硫酸基础上，采取多效浓缩工艺，制取浓硫酸。
[0018]一种双氧水法尾气脱硫并制取高浓度硫酸的方法及装置，所述方法及装置主要包含两个步骤和两个部分。第一步骤和第一部分为双氧水法脱硫步骤和装置，第二步骤和第二部分为浓硫酸制备步骤及装置。
[0019]第一步骤和第一部分，包括双氧水槽1、双氧水泵2、双氧水脱硫器4及出料分离循环装置，双氧水脱硫器上具有烟气进料口，烟气进料口连接进料管线，双氧水脱硫器的顶部具有排空口，下部为循环槽，循环槽经循环泵5连接至出料分离循环装置的管线。
[0020]在一个优选实施方案中，在循环槽还设置有一个稳定器3，稳定器在作用在于可用于在尾气脱硫装置初始开车或开停车时，使新加入的双氧水与稳定剂接触而发挥稳定剂的稳定作用，达到稳定新加入的双氧水不分解的目的。在一种情况下，稳定器是一个管道，管道开口在循环槽，管道另一端与稳定剂源连接。需要时，稳定剂源通过该管道开口将稳定剂添加到循环槽中，所添加的稳定剂即与双氧水接触而达到稳定目的。在另一种情况下，稳定器中容纳用于防止双氧水分解的稳定剂，需要时稳定器打开，使得稳定剂释放到循环槽中。这两种情况都是稳定剂释放，达成稳定剂与双氧水接触。通过这种方式起作用的稳定剂可以是液态或固态，例如稳定剂溶液或颗粒状稳定剂。
[0021]稳定剂可以采用能够防止双氧水分解的各种试剂。一般来说，双氧水在弱酸性和中性条件下比较稳定，而在碱性条件下活化，在重金属离子存在下会快速分解。涉及到双氧水应用的领域中采用的能够阻止双氧水无控制地分解所添加的试剂称为双氧水稳定剂。双氧水稳定剂的类型有多种，例如吸附型、螯合型或混合型等，它们可以将重金属离子通过吸附和螯合等方式隔离，避免对双氧水产品影响。常用的双氧水稳定剂还有含硅或不含硅等类型。含硅稳定剂包含例如硅酸钠、硅酸镁稳定剂等硅酸盐，它们具有优良的吸附能力，对金属离子具有很好的物理化学吸附特性，从而降低金属离子的催化作用。不含硅稳定剂包含例如脂肪酸盐等类型。还有高分子稳定剂，它们通过形成高分子网状结构形成大型结构，具有很强的吸附作用，并且可以通过表面修饰获得很好的吸附隔离效果。一些常用的小分子螯合剂也是常用的双氧水稳定剂，将它们与高分子配合，可以获得很好的双氧水稳定效果。螯合型稳定剂一般为多价有机酸或其盐，例如羧酸盐、膦酸盐等。
[0022]在另一个实施方案中，稳定剂是采用固定在载体上的稳定剂或者稳定剂本身是高分子固态稳定剂，例如水玻璃及聚丙烯酰胺稳定剂。在这种情况下，稳定剂容纳在稳定器中，稳定器在需要时呈开放型态或者一直呈开放型态，使得需要时双氧水能与稳定剂接触，达到稳定双氧水不分解的目