专利名称：制备硫酸的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明实施例涉及无机化工技术领域，尤其涉及一种制备硫酸的方法和装置。
背景技术：
硫酸作为一种重要的无机化工原料，广泛应用于化学肥料、冶炼、石油化工、纺织 印染、无机盐等工业。到目前为止，硫酸的生产工艺经历了铅室法、塔式法和接触法等阶段。
现有技术中一般采用接触法生产硫酸。接触法生产硫酸的原料可以为硫铁矿(包 括伴生硫铁矿、含煤硫铁矿等)、硫磺或者冶炼烟气，其中按原料生产硫酸的方法可分为硫 磺法、硫铁矿法和冶炼烟气法。由于世界硫磺资源丰富，且硫磺制酸工艺流程简单、投资少、 建厂快、热能利用率高且环境友好，使得近年来使用硫磺法生产硫酸的工业发展迅速，技术 和装备水平大有提高，装置规模也不断扩大。 在现有的硫磺法生产硫酸的工艺中，一般采用空气作为助燃剂和氧化剂，在硫磺 燃烧与二氧化硫转化的过程中，除了生成S02和S03以外，还生成少量的氮氧化物，在尾气排 放过程中可能造成对环境的污染。为了避免或减轻对环境的污染，国际上对生产过程中排 放的各种尾气中S02、S03、N0x的含量制定了严格的排放标准。为了达到排放标准，可采取的 措施主要有一种是增加尾气处理工艺，如加拿大Cansolv公司开发了 Cansolv S02循环工 艺，采用二胺溶液吸收尾气中的S(^，再通过热解的方法解析出纯净的S(^，返回干燥塔循环 使用。丹麦托普索公司开发了 Regesox工艺，在一转一吸装置后设置一套非稳态催化氧化 装置，以质量含量50% 80%的硫酸回收吸收塔尾气中94%以上的含硫化合物，使装置的 S(^总转化率达到99. 8%以上。另一种是通过除去三氧化硫，提高氧气分压或采用富氧操作 的办法打破二氧化硫转化反应的化学平衡，提高二氧化硫的总转化率，从而减少尾气中S(^ 排放量。再一种是采用富氧或纯氧代替空气作为助燃剂和氧化剂，从而可以减少尾气中氮 氧化物的形成与排放。 关于采用富氧或纯氧作为助燃剂和氧化剂的工艺，在以下专利中被公开。欧洲专 利EP0002737公开了一种非催化、高温、高压、纯氧转化生产硫酸的工艺。该工艺为将含硫 原料(如硫磺、硫酸、硫酸铵、H^或SO》与纯氧以及含二氧化硫和氧气的循环物料在加压 的条件下燃烧反应形成含有二氧化硫、三氧化硫和氧气的混合产物，冷凝后分离出液体三 氧化硫，未反应的二氧化硫和氧气作为循环物料。该工艺需要在3. 4 34MPa(500psig 5000psig)的压力下操作。低于3. 4MPa时，该反应转化缓慢；高于34MPa时，会形成大量的 氮氧化物。 美国Ralph M. Parsons公司在美国专利US5194239中公开了一种较为温和的非催 化、纯氧或富氧转化生产硫酸的工艺。该工艺使用富氧或纯氧与硫磺在加压的条件下在焚 硫炉中反应，同时生成二氧化硫和三氧化硫，未反应的二氧化硫返回焚硫炉中循环利用。该 工艺需要在温度为700 100(TC、压力为0. 15 3. 5MPa下操作。 在上述采用富氧或纯氧生产硫酸的工艺中，为了获得较高的二氧化硫转化率，都 需要较高的反应压力，而将富氧或纯氧气体压縮到高压，需耗费较高的机械功，使得生产成本高、效率低。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种制备硫酸的方法和装置，用以有效解决尾气中
氮氧化物与含硫化合物的排放问题，而且生产成本低、效率高。 为了实现上述目的，本发明实施例提供一种制备硫酸的方法，包括 将液体硫磺和纯氧在焚硫炉内燃烧，燃烧后排出炉气；利用所述液体硫磺和纯氧
燃烧放出的热量对所述焚硫炉内设置的锅炉盘管中的锅炉给水和/或所述焚硫炉内设置
的蒸汽过热器盘管中的蒸汽进行加热； 将从所述焚硫炉中排出的所述炉气通入含有催化剂的转化器中进行反应，以使炉 气中的二氧化硫和纯氧在所述转化器中发生反应生成三氧化硫，反应后排出转化气；
将从所述转化器中排出的转化气通过热交换降温后通入吸收塔，用浓硫酸吸收三 氧化硫生成硫酸；从所述吸收塔中排出的部分尾气循环回所述转化器进行再次反应；
其中，在所述转化器内设置的导热管道中连续通入导热油或熔盐，并将被所述转 化器中二氧化硫和纯氧发生反应时生成的热量加热后的导热油或熔盐从所述转化器内设 置的导热管道中连续排出，与反应同步移走放出的反应热以维持所述转化器中催化剂床层 的温度。 为了实现上述目的，本发明实施例还提供一种制备硫酸的装置，包括
焚硫炉，所述焚硫炉中设置有锅炉盘管和/或蒸汽过热器盘管；
所述焚硫炉的气体出口与转化器的气体入口相连；
所述转化器内设置有用于通入导热油或熔盐的导热管道； 所述转化器的气体出口与换热器相连；所述换热器与吸收塔相连；所述吸收塔的 尾气出口通过所述换热器与所述转化器的气体入口相连。 本发明实施例提供的制备硫酸的方法和装置，通过使用纯氧与液体硫磺在焚硫炉 中燃烧，并使得生成的二氧化硫与纯氧在转化器中通过催化剂催化反应生成三氧化硫，再 将生成的三氧化硫通过吸收塔制备得到硫酸，同时利用液体硫磺在焚硫炉中燃烧放出的热 量加热锅炉给水和/或蒸汽，利用导热油或熔盐移走转化器中反应放出的热量以维持转化 器中催化剂床层的温度，并将导热油或熔盐移走的热量用于加热锅炉给水和/或蒸汽，使 得制备硫酸过程中放出的热量得到了充分的利用，并且由于使用催化剂催化纯氧与二氧化 硫的反应，使得可以在常压下在转化器中反应制备三氧化硫，由此在有效解决尾气中氮氧 化物与含硫化合物的排放问题的同时，实现了制备硫酸的生产成本低、效率高。
图1为本发明制备硫酸的方法实施例一的工艺流程图；
图2为本发明制备硫酸的方法实施例二的工艺流程图； 图3为本发明制备硫酸的方法实施例二中第一吸收工序的详细工艺流程图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明实施例的技术方案。
图1为本发明制备硫酸的方法实施例一的工艺流程图，如图1所示，该方法包括
步骤101、将液体硫磺和纯氧在焚硫炉内燃烧，燃烧后排出炉气；利用所述液体硫 磺和纯氧燃烧放出的热量对所述焚硫炉内设置的锅炉盘管中的锅炉给水和/或所述焚硫 炉内设置的蒸汽过热器盘管中的蒸汽进行加热。锅炉盘管中的锅炉给水可以被加热为蒸 汽，蒸汽过热器盘管中的蒸汽可以被加热为过热蒸汽。 将一定配比的液体硫磺和纯氧在焚硫炉内燃烧，该配比例如为摩尔流量比为 0.67 : 1 0.95 : 1的液体硫磺和纯氧。其中，纯氧的纯度为纯氧的体积百分含量大于或 等于90%。使用纯氧进行反应，可以有效的减少尾气中氮氧化物与含硫化合物的排放。
液体硫磺和纯氧燃烧生成二氧化硫的同时产生很大的热量，并且使得焚硫炉中待 出炉的气体温度很高。本发明通过在焚硫炉内设置锅炉盘管和/或蒸汽过热器盘管，使得 反应放出的热量对锅炉盘管中的锅炉给水和/或所述焚硫炉内设置的蒸汽过热器盘管中 的蒸汽进行加热，在连续移走反应放出的热量的同时、充分利用了反应余热，并可以控制焚 硫炉中排出的炉气的温度，使得炉气的温度利于在后续的转化炉中进行后续的转化反应。 其中，炉气的温度可以为415 1050°C。 并且，在焚硫炉中燃烧时，液体硫磺的压力可以为0. 1 3. OMPa，纯氧的压力可以 为0. 1 3. OMPa。 步骤102、将从焚硫炉中排出的炉气通入含有催化剂的转化器中进行反应，以使炉
气中的二氧化硫和纯氧在转化器中发生反应生成三氧化硫，反应后排出转化气。 其中，在转化器内设置的导热管道中连续通入导热油或熔盐，并将被转化器中二
氧化硫和纯氧发生反应时生成的热量加热后的导热油或熔盐从转化器内设置的导热管道
中连续排出，与反应同步移走放出的反应热以维持转化器中催化剂床层的温度，同时也降
低了转化器中排出的转化气的温度。随着反应的进行，转化器中催化剂床层的温度会升高，
然而过高的温度会加速催化剂的失活，由此本发明实施例中，通过在转化器中通入导热油
或熔盐，及时的移走转化器中过多的热量，使得转化器中催化剂床层的温度不会过高，维持
催化剂床层的温度在较佳的水平。 由于使用催化剂，使得转化器中二氧化硫和纯氧的反应可以在常压下进行并达到 很高的转化率，当然为了进一步提高转化率，也可以在高压下进行反应。转化器中反应体系 的压力可以为0. 1 3. OMPa。 从焚硫炉中排出的炉气可以包括二氧化硫、纯氧、少量的氮气以及微量的三氧化 硫和氮氧化物。将炉气通入含有催化剂的转化器中，该转化器可以为含有钒催化剂的固化 床反应器。在催化剂的作用下，二氧化硫和纯氧在转化器中发生转化反应而生成三氧化硫， 放出大量的热量，并且使得转化器中的气体温度很高。本发明通过在转化器内设置的导热 管道中通入循环使用的导热油或熔盐，在连续移走反应放出的热量的同时、充分利用了反 应余热给导热油或熔盐加热，并且还可以维持转化器中催化剂床层的温度和降低转化器中 排出的转化气的温度。其中，被加热后的导热油或熔盐，可以用于加热锅炉给水和/或蒸 汽。 步骤103、将从转化器中排出的转化气通过热交换降温后通入吸收塔，用浓硫酸吸 收三氧化硫生成硫酸；从吸收塔中排出的部分尾气循环回所述转化器进行再次反应。
从转化器中排出的转化气中，含有大量的三氧化硫、少量的二氧化硫、纯氧和氮气，以及微量的氮氧化物。将该转化气通过热交换进一步降低温度后，通入吸收塔中用浓硫 酸进行吸收，得到无水硫酸或发烟硫酸。而从吸收塔塔顶排出反应尾气，该反应尾气中的大 部分循环回转化器进行再次反应，少部分作为弛放气排出，以维持系统内惰性气体的含量。
为了使反应更完全，增加反应的转化率，转化器可以分为多段。例如转化器为三 段转化器，包括第一段转化器、第二段转化器和第三段转化器，每段转化器中都含有钒催化 剂。此时炉气在转化器中进行多段反应将从焚硫炉中排出的炉气通入第一段转化器中 进行反应，反应后排出第一段转化气，第一段转化气通过热交换降温后通入第一吸收塔，用 浓硫酸吸收三氧化硫生成硫酸，从第一吸收塔中排出的尾气进入第二段转化器进行再次反 应；第二段转化器中反应后排出第二段转化气，第二段转化气通过热交换降温后通入第二 吸收塔，用浓硫酸吸收三氧化硫生成硫酸，从第二吸收塔中排出的尾气进入第三段转化器 进行再次反应；第三段转化器中反应后排出第三段转化气，第三段转化气通过热交换降温 后通入第三吸收塔，用浓硫酸吸收三氧化硫生成硫酸，从第三吸收塔中排出的大部分尾气 循环进入第一段转化器进行再次反应，另外的少部分尾气作为弛放气排出。其中，排出的第 一段转化气和第二段转化气的温度可以为400 60(TC。并且，由于第一段转化气中的三氧 化硫含量很高，所以第一段转化气在第一吸收塔内被浓硫酸吸收生成硫酸时，会放出大量 的热量，生成的硫酸温度很高。由此，可以在第一吸收塔后设置低压废热锅炉和/或脱盐水 预热器，使得生成的高温硫酸通过该低压废热锅炉和/或脱盐水预热器，以降低硫酸的温 度并充分利用该硫酸的热量对低压废热锅炉和/或脱盐水预热器中的物质进行加热。
本发明实施例提供的制备硫酸的方法，通过使用纯氧与液体硫磺在焚硫炉中燃 烧，并使得生成的二氧化硫与纯氧在转化器中通过催化剂催化反应生成三氧化硫，再将生 成的三氧化硫通过吸收塔制备得到硫酸，同时利用液体硫磺在焚硫炉中燃烧放出的热量加 热锅炉给水和/或蒸汽，利用导热油或熔盐与反应同步移走转化器中反应放出的热量以维 持转化器中催化剂床层的温度，并将导热油或熔盐移走的热量用于加热锅炉给水和/或蒸 汽，使得制备硫酸过程中放出的热量得到了充分的利用，并且由于使用催化剂催化纯氧与 二氧化硫的反应，使得可以在常压下在转化器中反应制备三氧化硫，由此在有效解决尾气 中氮氧化物与含硫化合物的排放问题的同时，实现了制备硫酸的生产成本低、效率高。
下面通过图2和图3详细描述本发明提供的制备硫酸的方法，图2为本发明制备 硫酸的方法实施例二的工艺流程图，图3为本发明制备硫酸的方法实施例二中第一吸收工 序的详细工艺流程图，如图2和图3所示，该方法包括 将通过熔硫槽熔化并经过精制的144. 34kmol/h液体硫磺，经硫磺喷枪(机械雾化 式)喷入焚硫炉1内，同时将通过制氧装置得到的217. 74kmol/h，纯度为99. 5%的纯氧经 预热到9(TC后也送入焚硫炉1内；雾状的硫磺与纯氧在焚硫炉1中充分混合燃烧，生成二 氧化硫并产生大量的热量。在焚硫炉l内设置锅炉盘管和蒸汽过热盘管，通过向锅炉盘管 中通入锅炉给水和向蒸汽过热盘管中通入蒸汽，将焚硫炉1中反应放出的热量连续移走， 反应放出的一部分热量用于加热锅炉给水，产生27. 5t、3. 8MPa、248t:的饱和中压蒸汽，另 一部分热量可以用于通过蒸汽过热盘管将前述产生的中压蒸汽加热到430°C。通过锅炉盘 管和蒸汽过热盘管连续移走焚硫炉1中反应放出的热量，控制焚硫炉1中排出的炉气的温 度为441°C。 将焚硫炉1中排出的炉气与循环的尾气的混合气通入第一段转化器2中，在钒催化剂的催化下发生反应生成S03并放出热量，第一段转化器2内设置有导热管道，在导热管道中通入导热油(或熔盐)来连续移走反应放出的热量，其中，在第一段转化器2中，通入的该混合气的温度为426t:，排出的第一段转化气的温度为524t:，导热油移走的热量为11913000kJ/h。 第一段转化气从第一段转化器2被排出后，经气气换热器5与来自第一吸收塔9和第二吸收塔io顶部出口的尾气换热后温度降为47rC，再进入第一锅炉给水预热器6中预热锅炉给水，同时温度降为165t:，然后直接进入第一吸收塔9进行第一吸收工序；由于第一段转化气中S03的含量较高，所以该第一吸收工序的过程中放出的热量较多，由此，该第一吸收工序可以为在第一吸收塔9后设置耐酸低压的废热锅炉12以及脱盐水预热器14，以充分回收利用S03吸收放出的热量。第一吸收塔9中排出的硫酸经废热锅炉12回收余热产生低压蒸汽后， 一部分硫酸经稀释器13稀释到一定浓度后返回第一吸收塔9作为吸收酸，另一部分硫酸经脱盐水预热器14换热降温后，直接进入酸中间槽15。第一吸收塔9顶部出口排出的尾气经塔顶除雾器除去酸雾后，经气气换热器5加热至425t:后进入第二段转化器3中，在钒催化剂的催化下进行再次转化生成S03并放出热量。
其中，为了能够更好的吸收硫酸，并且更好的利用吸收过程中放出的热量，参见图3，上述的第一吸收工序可以进一步具体为 第一吸收塔9分为上下两段，分别为上段一吸塔91和下段一吸塔92，第一段转化气分为两股分别进入上段一吸塔91和下段一吸塔92进行三氧化硫气体的吸收反应，生成无水硫酸或发烟硫酸。 上、下两股出塔气(即上段一吸塔和下段一吸塔中排出的尾气)汇合并经气气换热器5预热到425t:后进入第二段转化器3进行转化反应。 下段一吸塔92中排出的硫酸首先进入废热锅炉12，经热交换降温后，一部分硫酸进入稀释器13加水稀释为98. 2%的硫酸，然后从稀释器13中排出的经稀释后的硫酸进入上段一吸塔91和下段一吸塔92，另一部分硫酸送入脱盐水预热器14预热脱盐水降温后直接送入酸中间槽15。其中，该废热锅炉12可以是两个独立的废热锅炉，分别用来冷却上段一吸塔91排出的出塔酸和下段一吸塔92排出的出塔酸，该废热锅炉12也可以是一个复合设备，上段一吸塔91和下段一吸塔92的出塔酸都经过该复合设备进行冷却。
上段一吸塔91中排出的硫酸进入废热锅炉12进行换热后，与从稀释器13中排出的经稀释后的硫酸混合，作为下段一吸塔92的吸收酸。其中，下段一吸塔92排出的硫酸为温度22rC的无水硫酸，上段一吸塔91排出的硫酸为216t:的无水硫酸。废热锅炉12回收第一吸收塔9吸收硫酸所排出的热量后，可副产5. 3t、0. 5MPa、158t:的低压蒸汽。
第二段转化器3内也可以设置导热管道，在导热管道中通入导热油(或熔盐)来连续移走反应放出的热量，其中，在第二段转化器3中，排出的第二段转化气的温度为437.7t:，导热油(或熔盐)移走的热量为1203840kJ/h。第二段转化气从第二段转化器3被排出后，进入第二锅炉给水预热器7中预热锅炉给水，同时温度降为165t:，然后直接进入第二吸收塔10 ;由于第二段转化气中S03的含量比第一段转化气中的低很多，所以在第二吸收塔10的吸收过程中放出的热量较少，出塔的硫酸所携带的热量少，不需回收热量而直接进入酸中间槽15。第二吸收塔IO顶部出口排出的尾气经塔顶除雾器除去酸雾后，经气气换热器5与第一段转化器2排出的第一段转化气进行换热，温度升高到40(TC后进入第三段转化器4中，在钒催化剂的催化下进行再次转化生成S03并放出热量。其中，从第一段转化器2和第二段转化器3中排出的被加热后的导热油(或熔盐)，可以通过蒸汽过热器18和第四锅炉给水预热器19，以将从第一段转化器2和第二段转化器3中移走的热量用于加热锅炉给水和蒸汽。 在第三段转化器4中，302和02的含量较少，反应放出的热量也少，催化剂床层温度容易控制，由此，在第三段转化器4中不需要导热油或熔盐来移热，反应后排出的第三段转化气的温度为41(TC，第三段转化气经第三锅炉给水预热器8预热锅炉给水后，温度降为165t:后进入第三吸收塔11。由于第三段转化气中S03的含量较低，所以在第三吸收塔11的吸收过程中放出的热量较少，出塔的硫酸所携带的热量少，不需回收热量而直接进入酸中间槽15。第三吸收塔11顶部出口排出的尾气经塔顶除雾器除去酸雾后，经尾气风机送至尾气冷却器，由来自循环水站的循环水冷却至4(TC。第三吸收塔11顶部出口排出的尾气中主要包括02， N2，以及少量的N0X、 S02与S03，该尾气经冷却后，85X的尾气循环返回第一段转化器2进行再次反应，余下的15%的尾气作为弛放气排放出去。该弛放气的量可以为3.7Nm3/t 100%H2S04。该弛放气可以包括S02 21ppm，S03 7ppm， N0X 63ppm， 02 54. 2%，N245. 8%。 其中，S03在吸收塔中被浓硫酸吸收时，少量的S02、 02和N2会被包裹在浓硫酸中，并随着浓硫酸进入酸中间槽15，当浓硫酸在酸中间槽15中静置一段时间后，由于酸中间槽15中的浓硫酸温度较高，被包裹的少量S02、 02和N2会从浓硫酸中溢出，该溢出的气体循环回第一段转化器2进行再次反应。而酸中间槽15中硫酸，通过酸冷却器16后，注入成品硫酸储存槽17中，最终得到成品硫酸。 本发明实施例中，S02总转化率为99.999X，第一段反应(第一段转化器中的反应)的转化率为91%，两段反应(第一段和第二段转化器中的反应)的转化率达到99%，三段反应(第一段、第二段和第三段转化器中的反应)的转化率即达到99.999%。第二吸收塔和第三吸收塔中所用的吸收酸均采用6(TC、98^的浓硫酸。 本发明实施例提供的制备硫酸的方法，通过使用纯氧与液体硫磺在焚硫炉中燃烧，并使得生成的二氧化硫与纯氧在三段转化器中通过催化剂催化进行三段反应而生成三氧化硫，再将生成的三氧化硫通过吸收塔制备得到硫酸，同时利用液体硫磺在焚硫炉中燃烧放出的热量加热锅炉给水和/或蒸汽，利用导热油或熔盐与反应同步移走转化器中反应放出的热量以维持转化器中催化剂床层的温度，并将导热油或熔盐移走的热量用于加热锅炉给水和/或蒸汽，使得制备硫酸过程中放出的热量得到了充分的利用，并且由于使用催化剂催化纯氧与二氧化硫的反应，使得可以在常压下在转化器中反应制备三氧化硫，由此在有效解决尾气中氮氧化物与含硫化合物的排放问题的同时，实现了制备硫酸的生产成本低、效率高。 本发明实施例还提供了用于使用本发明实施例提供的制备硫酸的方法制备硫酸的装置。本发明制备硫酸的装置实施例一可以包括 焚硫炉，该焚硫炉中设置有锅炉盘管和/或蒸汽过热器盘管；焚硫炉的气体出口与转化器的气体入口相连；转化器内设置有用于通入导热油或熔盐的导热管道；转化器的气体出口与换热器相连；换热器与吸收塔相连；吸收塔的尾气出口通过换热器与转化器的气体入口相连。其中该转化器可以为固定床转化器，且该转化器中含有钒催化剂。
使用该装置制备硫酸的方法流程参见本发明方法实施例中的描述，在此不再赘述。 本发明实施例提供的制备硫酸的装置，可以用于使用纯氧与液体硫磺制备硫酸的工艺，通过焚硫炉中设置有锅炉盘管和/或蒸汽过热器盘管，充分回收利用了焚硫炉中燃烧放出的热量，通过转化器内设置有用于通入导热油或熔盐的导热管道，维持了转化器中催化剂床层的温度，充分回收利用了转化器中反应放出的热量，使得纯氧制备硫酸过程中放出的大量热量得到了充分的回收和利用，并且由于使用催化剂催化纯氧与二氧化硫的反应，使得该装置可以在常压下制备硫酸，由此在有效解决尾气中氮氧化物与含硫化合物的排放问题的同时，实现了制备硫酸的生产成本低、效率高。 本发明制备硫酸的装置实施例二在装置实施例一的基础上，还可以包括转化器为三段转化器，每段转化都对应有吸收塔，具体为转化器包括第一段转化器、第二段转化器和第三段转化器；第一段转化器与热交换器、第一锅炉给水预热器、第一吸收塔顺次相连，第一吸收塔的尾气出口通过热交换器与第二段转化器的气体入口相连；第二段转化器与第二锅炉给水预热器、第二吸收塔顺次相连，第二吸收塔的尾气出口通过热交换器与第三段转化器的气体入口相连；第三段转化器与第三锅炉给水预热器、第三吸收塔顺次相连，第三吸收塔的尾气出口与第一段转化器的气体入口相连。 使用该装置制备硫酸的方法流程参见本发明方法实施例中的描述，在此不再赘述。 本发明实施例提供的制备硫酸的装置，可以用于使用纯氧与液体硫磺制备硫酸的工艺，通过焚硫炉中设置有锅炉盘管和/或蒸汽过热器盘管，充分回收利用了焚硫炉中燃烧放出的热量，通过转化器内设置有用于通入导热油或熔盐的导热管道，维持了转化器中催化剂床层的温度，充分回收利用了转化器中反应放出的热量，使得纯氧制备硫酸过程中放出的大量热量得到了充分的回收和利用，并且由于使用催化剂催化纯氧与二氧化硫的反应，使得该装置可以在常压下制备硫酸，由于使用三段转化器，提高了转化率，由此在有效解决尾气中氮氧化物与含硫化合物的排放问题的同时，实现了制备硫酸的生产成本低、效率高。 最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
一种制备硫酸的方法，其特征在于，包括将液体硫磺和纯氧在焚硫炉内燃烧，燃烧后排出炉气；利用所述液体硫磺和纯氧燃烧放出的热量对所述焚硫炉内设置的锅炉盘管中的锅炉给水和/或所述焚硫炉内设置的蒸汽过热器盘管中的蒸汽进行加热；将从所述焚硫炉中排出的所述炉气通入含有催化剂的转化器中进行反应，以使炉气中的二氧化硫和纯氧在所述转化器中发生反应生成三氧化硫，反应后排出转化气；将从所述转化器中排出的转化气通过热交换降温后通入吸收塔，用浓硫酸吸收三氧化硫生成硫酸；从所述吸收塔中排出的部分尾气循环回所述转化器进行再次反应；其中，在所述转化器内设置的导热管道中连续通入导热油或熔盐，并将被所述转化器中二氧化硫和纯氧发生反应时生成的热量加热后的导热油或熔盐从所述转化器内设置的导热管道中连续排出，与反应同步移走放出的反应热以维持所述转化器中催化剂床层的温度。
2. 根据权利要求1所述的制备硫酸的方法，其特征在于，所述转化器包括第一段转化 器、第二段转化器和第三段转化器，每段转化器中都含有催化剂；其中，所述将从所述焚硫 炉中排出的所述炉气通入含有催化剂的转化器中进行反应，以使炉气中的二氧化硫和纯氧 在所述转化器中发生反应生成三氧化硫，反应后排出转化气，将从所述转化器中排出的转 化气通过热交换降温后通入吸收塔，用浓硫酸吸收三氧化硫生成硫酸，从所述吸收塔中排 出的部分尾气循环回所述转化器进行再次反应，包括将从所述焚硫炉中排出的所述炉气通入所述第一段转化器中进行反应，反应后排出第 一段转化气，所述第一段转化气通过热交换降温后通入第一吸收塔，用浓硫酸吸收三氧化 硫生成硫酸，从所述第一吸收塔中排出的尾气进入所述第二段转化器进行再次反应；所述第二段转化器中反应后排出第二段转化气，所述第二段转化气通过热交换降温后 通入第二吸收塔，用浓硫酸吸收三氧化硫生成硫酸，从所述第二吸收塔中排出的尾气进入 所述第三段转化器进行再次反应；所述第三段转化器中反应后排出第三段转化气，所述第三段转化气通过热交换降温后 通入第三吸收塔，用浓硫酸吸收三氧化硫生成硫酸，从所述第三吸收塔中排出的一部分尾 气循环进入所述第一段转化器进行再次反应，另一部分尾气作为弛放气排出。
3. 根据权利要求2所述的制备硫酸的方法，其特征在于，所述第一段转化气和第二段 转化气温度为400 600°C。
4. 根据权利要求1或2所述的制备硫酸的方法，其特征在于，所述焚硫炉中排出的炉气 的温度为415 1050°C。
5. 根据权利要求1或2所述的制备硫酸的方法，其特征在于，所述将液体硫磺和纯氧在 所述焚硫炉内燃烧包括将摩尔流量比为0. 67 : 1 0. 95 : 1的液体硫磺和纯氧在焚硫 炉内燃烧；所述纯氧的纯度大于或等于90% (体积)。
6. 根据权利要求1或2所述的制备硫酸的方法，其特征在于，所述液体硫磺和纯氧在 焚硫炉中燃烧时，所述液体硫磺的压力为0. 1 3. OMPa，所述纯氧的压力为0. 1 3. 0MPa ; 所述二氧化硫和纯氧在所述转化器中发生反应生成三氧化硫时，反应的系统压力为0. 1 3. 0MPa。
7. 根据权利要求1或2所述的制备硫酸的方法，其特征在于，还包括利用所述加热后的导热油或熔盐，加热锅炉给水和/或蒸汽。
8. —种制备硫酸的装置，其特征在于，包括焚硫炉，所述焚硫炉中设置有锅炉盘管和/或蒸汽过热器盘管； 所述焚硫炉的气体出口与转化器的气体入口相连； 所述转化器内设置有用于通入导热油或熔盐的导热管道；所述转化器的气体出口与换热器相连；所述换热器与吸收塔相连；所述吸收塔的尾气 出口通过所述换热器与所述转化器的气体入口相连。
9. 根据权利要求8所述的制备硫酸的装置，其特征在于，所述转化器为固定床转化器， 所述转化器中含有催化剂。
10. 根据权利要求8或9所述的制备硫酸的装置，其特征在于，所述转化器包括第一段 转化器、第二段转化器和第三段转化器；所述第一段转化器与热交换器、第一锅炉给水预热器、第一吸收塔顺次相连，所述第一 吸收塔的尾气出口通过所述热交换器与所述第二段转化器的气体入口相连；所述第二段转 化器与第二锅炉给水预热器、第二吸收塔顺次相连，所述第二吸收塔的尾气出口通过所述 热交换器与所述第三段转化器的气体入口相连；所述第三段转化器与第三锅炉给水预热 器、第三吸收塔顺次相连，所述第三吸收塔的尾气出口与所述第一段转化器的气体入口相 连。
全文摘要
本发明提供一种制备硫酸的方法和装置，该方法包括将液体硫磺和纯氧在焚硫炉内燃烧，燃烧后排出炉气；利用燃烧放出的热量对焚硫炉内设置的锅炉盘管中的锅炉给水和/或蒸汽过热器盘管中的蒸汽进行加热；将炉气通入含有催化剂的转化器中进行反应，以使炉气中的二氧化硫和纯氧发生反应生成三氧化硫，反应后排出的转化气通过热交换降温后通入吸收塔，用浓硫酸吸收三氧化硫生成硫酸；其中，在转化器内连续通入导热油或熔盐，与反应同步移走放出的反应热以维持转化器中催化剂床层的温度。本发明充分利用了制备硫酸过程中放出的热量，实现了制备硫酸的生产成本低、余热回收率高。
文档编号C01B17/80GK101698470SQ20091020873
公开日2010年4月28日 申请日期2009年11月5日 优先权日2009年11月5日
发明者孙惠质, 庞婷, 曾勇, 林跃生, 梁斌, 王闯, 苗超, 谭英杰 申请人:四川大学