一种硫磺制硫酸工艺的制作方法

本发明涉及工业硫酸生产领域，具体涉及一种硫磺制硫酸工艺。

背景技术

硫酸是一种最活泼的二元无机强酸，能和绝大多数金属发生反应。硫酸是一种重要的工业原料，可用于制造肥料、药物、炸药、颜料、洗涤剂、蓄电池等，也广泛应用于净化石油、金属冶炼以及染料等工业中。

工业上生产硫酸的生产方法主要包括塔式法、钳室法和接触法，其中，接触法的应用最为普遍。接触法制硫酸工艺主要有四个步骤：通过沸腾炉产生炉气，净化并干燥炉气，接触炉中将二氧化硫催化氧化成为三氧化硫，最后在吸收塔中利用98.3％的浓硫酸吸收三氧化硫。三氧化硫被浓硫酸吸收后，根据需求稀释成不同浓度的硫酸即可。由此可见，吸收塔是工业硫酸生产工艺的重要装置。

吸收塔内设置有分酸器，其作用是将硫酸均匀地分布到填料表面，使得硫酸与进入吸收塔内的三氧化硫气体充分接触，进而提高吸收效率。现有分酸器的结构主要包括主管和多根在连接在主管上且呈蟹爪状分布的支管，在支管上又设置有更多的支管以将进入主管的硫酸从多个出口排出，提高硫酸与三氧化硫的接触几率。

现有吸收塔的分酸器对进入主管的总进液量有要求，当总进液量小于一定值时，硫酸不会从所有的支管中均匀流出，也即支管的利用效率低；另外，当部分支管出现堵塞、腐蚀或者损坏时，硫酸分布的不均匀不易察觉，仅能从最终三氧化硫的吸收效果不好的这个结果反向查找原因；不仅如此，由于支管数量众多，为了确保硫酸均匀分布，任一支管损坏后可能都需要打开设备进行维修，维修次数多、维修费用高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种硫磺制硫酸工艺，以解决现有技术中吸收塔的分酸器结构复杂所造成的支管利用率低、不易察觉硫酸分布的不均匀以及维修次数多、维修费用高的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种硫磺制硫酸工艺，包括以下步骤：

(a)将支撑柱固定在地面上；

(b)开启电机，电机带动驱动轴旋转，进而带动吸收罐旋转；

(c)通过进液口向硫酸箱中通入浓硫酸，浓硫酸通过第一通孔进入吸收罐中，并在转动的吸收罐的内壁上形成浓硫酸膜；

(d)当第三通孔中有浓硫酸流出，或者吸收罐稳定旋转一段时间后，向进气主管中通入待吸收的三氧化硫，三氧化硫依次通过进气主管、进气支管最终喷向吸收罐内壁上的浓硫酸膜；

(e)浓硫酸在展开吸收三氧化硫的过程中，一边沿吸收罐的周向移动，一边在重力的作用下朝向第三通孔移动，最终通过第三通孔流动至筒体内；

(f)关闭前，停止通入三氧化硫和浓硫酸；

(g)逐渐降低吸收罐的转速，并最终停止吸收罐的转速，通过排液口排出筒体内的浓硫酸，上述步骤中，包括筒体，所述筒体底部设置有支撑柱，筒体上设置有进液口和排液口，所述进液口连通设置在筒体内部的硫酸箱，所述硫酸箱外壁上设置有支架，所述支架固定在筒体的内壁上，所述硫酸箱下方设置有吸收罐，所述吸收罐的顶端为开口端，吸收罐的顶端与硫酸箱的下表面接触；所述硫酸箱底部设置有第一通孔，所述第一通孔连通硫酸箱和吸收罐，第一通孔靠近硫酸箱的内壁；硫酸箱上设置有进气主管，所述进气主管底端贯穿硫酸箱并伸入吸收罐内，进气主管上连接有位于吸收罐内的进气支管，所述进气支管的喷气口朝向吸收罐的内壁；所述筒体内壁上还固定有放置台、以及位于放置台上方的限位架，所述吸收罐放置于放置台上，所述限位架与吸收罐的外壁接触，筒体外部设置有电机，所述电机的输出端上固定有驱动轴，所述驱动轴的上端活动贯穿筒体的底面，驱动轴的上端与吸收罐的底面连接；吸收罐的内壁上设置有若干排隔板，所述若干排隔板将吸收罐内壁表面分隔为若干排吸收区域，隔板上设置有第二通孔，所述第二通孔连通相邻的两个吸收区域；吸收罐底部设置有第三通孔，所述第三通孔连通吸收罐和筒体。

现有技术中，吸收塔的分酸器采用蟹爪式结构，将硫酸箱中的硫酸引导至主管中，再通过支管，以及支管上的次级支管，逐步将主管中的浓硫酸均匀排出，最终硫酸落至吸收塔的填料表面，使得硫酸与进入吸收塔内的三氧化硫气体充分接触，进而提高吸收效率。但是，这种分酸器结构过于复杂，尤其是错综复杂的支管和次级支管，而这种设计又是必须的，因为支管、次级支管的数目越多，硫酸的排出越均匀，因此，在结构复杂所造成的制造、维修成本高和进一步提高硫酸均匀排出的问题上，很难找到一个平衡点。另外，支管、次级支管越多，主管中的硫酸流量就必须更大，否则当进液量小于一定值时，这个值通常较大，硫酸不会从所有的支管中均匀流出，也即支管的利用效率低；同时，当部分支管出现堵塞、腐蚀或者损坏时，硫酸分布的不均匀不易察觉，仅能从最终三氧化硫的吸收效果差的结果反向查找原因，以找到损坏的支管；最后，由于支管、次级支管的数量非常多，为了确保硫酸均匀分布，任一支管损坏后可能都需要打开设备进行维修，维修次数多、维修费用高。

综上，传统的吸收塔的分酸器结构存在诸多问题，为了解决上述问题，本发明提供一种应用于工业硫酸生产线的吸收塔。

具体地，该吸收塔包括筒体，筒体内部用于三氧化硫与浓硫酸接触，以及吸收后的浓硫酸的归集。筒体底部设置的支撑柱用于支撑稳固筒体。筒体上设置有进液口和排液口，进液口用于向筒体内的硫酸箱内通入硫酸，排液口用于将吸收三氧化硫后的浓硫酸排出筒体。其中，硫酸箱通过支架固定在筒体的内壁上。硫酸箱下方设置有吸收罐，吸收罐为敞口结构，其开口端贴合在硫酸箱的底部。优选地，吸收罐顶面与硫酸箱底面的接触面上设置有密封垫以防止硫酸从硫酸箱与吸收罐之间的间隙排出，或者调整间隙大小以减少硫酸的排出量，排出的硫酸将落在吸收塔内。优选地，可以通过调整放置台和支架的位置，使得吸收罐的顶端与硫酸箱的底端间存在相对较小的间隙，例如，间隙宽度为1～5mm，间隙既不会使硫酸箱与吸收罐之间产生摩擦力，降低吸收罐的转动速度，也能够有效地减少从间隙中流出的浓硫酸量。硫酸箱底部设置有第一通孔，所述第一通孔连通硫酸箱和吸收罐，硫酸箱中的硫酸通过第一通孔向吸收罐内进液，优选地，第一通孔靠近硫酸箱的内壁，使得进入吸收罐的硫酸首先与靠近吸收罐顶端的内壁接触，进一步优选地，第一通孔的宽度不宜过大，否则浓硫酸通过量较大，不易在吸收罐内壁上形成浓硫酸膜，第一通孔优选地设置为宽度为3～5cm的弧形通孔。硫酸箱上设置有进气主管，进气主管底端贯穿硫酸箱并伸入至吸收罐内部，进气主管用于向吸收罐内通入催化氧化后的三氧化硫，使得三氧化硫在吸收罐内与浓硫酸接触并被浓硫酸吸收。进气主管上连接有进气支管，进气支管设置在吸收罐内，进气支管的喷气口，即出气口朝向吸收罐内壁。筒体内壁上固定有放置台和限位架，放置台与吸收罐的底面接触，起着一定的支撑作用，限位架与吸收罐的外壁接触，降低吸收罐在转动过程中由于内部液体的离心作用而产生的晃动幅度，提高吸收罐运行的稳定性。筒体底部设置有电机，电机的输出端上固定有驱动轴，驱动轴活动贯穿筒体至筒体内部，驱动轴的上端与吸收罐相对固定。驱动轴在电机的驱动作用下，能够围绕其竖直中轴线转动，进而带动与其固定连接的吸收罐转动，吸收罐在转动过程中，从第一通孔中进入吸收罐的浓硫酸一边在重力的作用下从上往下竖直移动，一边在离心力的作用下贴着吸收罐的内壁进行周向移动，进而在吸收罐的内壁上展开形成具备一定厚度的浓硫酸膜。从进气支管喷出的三氧化硫冲向吸收罐的内壁上的浓硫酸膜，浓硫酸膜与三氧化硫充分接触使得浓硫酸最大程度地吸收三氧化硫，达到较高的吸收率。

为了使吸收罐在转动时，其内壁能够形成均匀的浓硫酸膜，本发明在吸收罐的内壁上从上至下设置有若干排隔板，隔板沿吸收罐内壁的周向设置，隔板将吸收罐的内壁分隔为多排吸收区域，相邻的吸收区域之间通过隔板上设置的第二通孔连接。这种结构使得浓硫酸不易受重力的影响向吸收罐的底部堆积，每排吸收区域内更容易形成浓硫酸膜。具体地，当最上排的吸收区域内浓硫酸膜较厚、浓硫酸较多时，部分浓硫酸将通过第二通孔移动至位于下方的吸收区域，以此类推，在吸收罐达到一定转速时，每排吸收区域内均具备一定厚度的浓硫酸膜，显著地提高了浓硫酸与三氧化硫的接触面积。吸收罐底部设置有第三通孔，第三通孔连通吸收罐和筒体，浓硫酸在从最上排的吸收区域移动至最下排的吸收区域过程中充分与三氧化硫接触，吸收了大量的三氧化硫后最终通过第三通孔排出吸收罐。优选地，第三通孔靠近吸收罐的内壁。

使用时，首先将支撑柱固定在地面上，之后开启电机，电机带动驱动轴旋转，进而驱动吸收罐相对于硫酸箱旋转。之后从进液口中向硫酸箱中通入浓硫酸，浓硫酸通过第一通孔进入吸收罐中，并在转动的吸收罐的内壁上逐渐形成浓硫酸膜。优选地，吸收罐的内壁上以及筒体的内壁上均设置观察窗，工作人员可以通过观察窗观察浓硫酸膜的形成情况并对吸收罐的转速进行调整。当第三通孔中有浓硫酸流出时，或者吸收罐稳定旋转一段时间后，向进气主管中通入待吸收的三氧化硫，三氧化硫依次通过进气主管、进气支管最终喷向各吸收区域中的浓硫酸膜。一方面，浓硫酸膜几乎覆盖整个吸收罐内壁，因此浓硫酸膜与三氧化硫气体的接触面积最大化，使得浓硫酸能够有效地吸收三氧化硫；另一方面，喷在浓硫酸膜上的三氧化硫气体还会造成浓硫酸膜撕裂，在浓硫酸与三氧化硫冲击处附近产生湍流，进一步提高三氧化硫与浓硫酸的混合效果，提高吸收率，因而，本装置能够获得很高的三氧化硫吸收率。最终，充分吸收了三氧化硫的浓硫酸通过第三通孔移动至筒体底部堆积，当达到一定高度后，开启排液口，将浓硫酸排出至后续稀释装置。

本发明所提供的吸收塔对分酸器进行改进，摒弃了传统分酸器的蟹爪式结构，将传统的依靠增加支管、次级支管个数以提高浓硫酸均匀排出的方式改进为依靠吸收罐自转产生的离心效果使得吸收罐上形成浓硫酸膜，进而最大化浓硫酸与三氧化硫的接触面积。上述改进带来了至少以下几个优势：第一，分酸器的结构设计更加简单，设计师无需再平衡支管的数量和制造、维修成本，工作人员可以根据浓硫酸进液量调整转速，使得吸收罐壁面上所形成的浓硫酸膜的厚度始终在理想的吸收范围内，例如，浓硫酸进液量很小时，能够浓硫酸膜必然很薄，此时可以调慢吸收罐的转速；浓硫酸进液量较大时，第二通孔可以自适应地调节各吸收区域内的浓硫酸膜厚度，工作人员也可适当加快吸收罐的转速；第二，维修方便，由于硫酸箱和吸收罐之间仅是放置接触，并未连接，因此在维修时，仅需抬起硫酸箱便可对整个吸收罐内部进行检查；第三，即使进气支管堵塞，也仅会使某一吸收区域内的浓硫酸膜不能受气体冲击加快反应，但随后该部分浓硫酸膜又会进入下一吸收区域内受气体冲击，在整个过程中浓硫酸都是与气体均匀接触的，因此不会产生浓硫酸分布不均所产生的吸收效率低的问题。

进一步地，所述硫酸箱的底面上设置有挡板，所述挡板朝向第一通孔倾斜。在硫酸箱的底面上设置挡板结构不仅可以将第一通孔流出的浓硫酸引导至吸收罐的避免，有利于其上形成浓硫酸膜，而且还能够防止吸收罐的转速过快时，最上排吸收区域中的浓硫酸沿吸收罐壁面向第一通孔移动，阻止第一通孔中的浓硫酸正常流出。

进一步地，所述挡板的倾斜角度为5～15°。

进一步地，所述挡板的长度为5～8cm。

进一步地，沿吸收罐内壁至吸收罐中心的方向，隔板上第二通孔的直径逐渐增大。该设置同样能够在一定程度上避免浓硫酸从隔板靠近进气主管的一端流出，同时，该结构使得在硫酸量较少时，仅会通过最窄的第二通孔流向下一吸收区域，而硫酸量较多时，则会通过较宽的第二通孔流向下一吸收区域，使得各吸收区域内的硫酸量得到合理地分配，有利于各吸收区域的浓硫酸膜的厚度均匀。

进一步地，所述隔板倾斜设置，隔板与吸收罐内壁的夹角为70～100°。隔板与吸收罐内壁的夹角一定程度上使得隔板能够阻止浓硫酸从隔板靠近进气主管的一端流出，有利于浓硫酸膜的形成，以及每个吸收区域的浓硫酸膜的均匀性。

进一步地，所述隔板的宽度为5～15cm。隔板与吸收罐的侧壁之间的夹角配合上述隔板的长度，使得即使浓硫酸从隔板的端部流出，也会直接落入下一个隔板并被限位在下一个吸收区域中，进一步提高了各吸收区域浓硫酸膜厚度的均一性。

进一步地，所述进气支管有两组，所述两组进气支管沿进气主管的周向均匀分布；其中，每组进气支管包括从上至下的4根进气支管。优选地，位于同一高度的两根进气支管对应一排吸收区域，确保每一排吸收区域均能受到三氧化硫的冲击。优选地，所述进气支管平行于水平面；所述进气支管的长度由上至下逐渐减小。

进一步地，所述硫酸箱底面上设置有引流件，沿硫酸箱中心至硫酸箱壁面的方向，引流件的厚度逐渐降低。引流件避免浓硫酸在硫酸箱底部中心区域堆积，能够有效地将浓硫酸引导至第一通孔，优选地，所述引流件为圆锥体。

进一步地，进气主管和进气支管均由聚四氟乙烯制成。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明所提供的吸收塔对分酸器进行改进，摒弃了传统分酸器的蟹爪式结构，将传统的依靠增加支管、次级支管个数以提高浓硫酸均匀排出的方式改进为依靠吸收罐自转产生的离心效果使得吸收罐上形成浓硫酸膜，进而最大化浓硫酸与三氧化硫的接触面积；

2、一方面，浓硫酸膜几乎覆盖整个吸收罐内壁，因此浓硫酸膜与三氧化硫气体的接触面积最大化，使得浓硫酸能够有效地吸收三氧化硫；另一方面，喷在浓硫酸膜上的三氧化硫气体还会造成浓硫酸膜撕裂，在浓硫酸与三氧化硫冲击处附近产生湍流，进一步提高三氧化硫与浓硫酸的混合效果，提高吸收率，因而，本装置能够获得很高的三氧化硫吸收率；

3、本发明使得分酸器的结构设计更加简单，设计师无需再平衡支管的数量和制造、维修成本，工作人员可以根据浓硫酸进液量调整转速，使得吸收罐壁面上所形成的浓硫酸膜的厚度始终在理想的吸收范围内；本发明维修方便，由于硫酸箱和吸收罐之间仅是放置接触，并未连接，因此在维修时，仅需抬起硫酸箱便可对整个吸收罐内部进行检查；即使进气支管堵塞，也仅会使某一吸收区域内的浓硫酸膜不能受气体冲击加快反应，但随后该部分浓硫酸膜又会进入下一吸收区域内受气体冲击，在整个过程中浓硫酸都是与气体均匀接触的，因此不会产生浓硫酸分布不均所产生的吸收效率低的问题；

4、本发明沿吸收罐内壁至吸收罐中心的方向，隔板上第二通孔的直径逐渐增大，能够在一定程度上避免浓硫酸从隔板靠近进气主管的一端流出，同时，该结构使得在硫酸量较少时，仅会通过最窄的第二通孔流向下一吸收区域，而硫酸量较多时，则会通过较宽的第二通孔流向下一吸收区域，使得各吸收区域内的硫酸量得到合理地分配，有利于各吸收区域的浓硫酸膜的厚度均匀。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例的结构示意图；

图2为图1中a处的局部放大图；

图3为硫酸箱底面的结构示意图；

附图中标记及对应的零部件名称：

1-硫酸箱，2-吸收罐，3-进气主管，4-进气支管，5-隔板，6-第一通孔，7-驱动轴，8-第三通孔，9-支架，10-引流件，11-第二通孔，12-进液口，13-排液口，14-挡板，15-限位架，16-放置台，17-电机，18-支撑柱，19-筒体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1至图3所示实施例，一种硫磺制硫酸工艺，包括以下步骤：

(a)将支撑柱固定在地面上；

(b)开启电机，电机带动驱动轴旋转，进而带动吸收罐旋转；

(c)通过进液口向硫酸箱中通入浓硫酸，浓硫酸通过第一通孔进入吸收罐中，并在转动的吸收罐的内壁上形成浓硫酸膜；

(d)当第三通孔中有浓硫酸流出，或者吸收罐稳定旋转一段时间后，向进气主管中通入待吸收的三氧化硫，三氧化硫依次通过进气主管、进气支管最终喷向吸收罐内壁上的浓硫酸膜；

(e)浓硫酸在展开吸收三氧化硫的过程中，一边沿吸收罐的周向移动，一边在重力的作用下朝向第三通孔移动，最终通过第三通孔流动至筒体内；

(f)关闭前，停止通入三氧化硫和浓硫酸；

(g)逐渐降低吸收罐的转速，并最终停止吸收罐的转速，通过排液口排出筒体内的浓硫酸，上述步骤中，包括筒体19，所述筒体19底部设置有支撑柱18，筒体19上设置有进液口12和排液口13，所述进液口12连通设置在筒体19内部的硫酸箱1，所述硫酸箱1外壁上设置有支架9，所述支架9固定在筒体19的内壁上，所述硫酸箱1下方设置有吸收罐2，所述吸收罐2的顶端为开口端，吸收罐2的顶端与硫酸箱1的下表面接触；所述硫酸箱1底部设置有第一通孔6，所述第一通孔6连通硫酸箱1和吸收罐2，第一通孔6靠近硫酸箱1的内壁；硫酸箱1上设置有进气主管3，所述进气主管3底端贯穿硫酸箱1并伸入吸收罐2内，进气主管3上连接有位于吸收罐2内的进气支管4，所述进气支管4的喷气口朝向吸收罐2的内壁；所述筒体19内壁上还固定有放置台16、以及位于放置台16上方的限位架15，所述吸收罐2放置于放置台16上，所述限位架15与吸收罐2的外壁接触，筒体19外部设置有电机17，所述电机17的输出端上固定有驱动轴7，所述驱动轴7的上端活动贯穿筒体19的底面，驱动轴7的上端与吸收罐2的底面连接；吸收罐2的内壁上设置有若干排隔板5，所述若干排隔板5将吸收罐2内壁表面分隔为若干排吸收区域，隔板5上设置有第二通孔11，所述第二通孔11连通相邻的两个吸收区域；吸收罐2底部设置有第三通孔8，所述第三通孔8连通吸收罐2和筒体19；所述硫酸箱1的底面上设置有挡板14，所述挡板14朝向第一通孔6倾斜；所述挡板14的倾斜角度为5～15°；挡板14的长度为5～8cm；沿吸收罐2内壁至吸收罐2中心的方向，隔板5上第二通孔11的直径逐渐增大；所述隔板5的宽度为5～15cm；进气支管4有两组，所述两组进气支管4沿进气主管3的周向均匀分布；其中，每组进气支管4包括从上至下的4根进气支管4；硫酸箱1底面上设置有引流件10，沿硫酸箱1中心至硫酸箱1壁面的方向，引流件10的厚度逐渐降低；进气主管3和进气支管4均由聚四氟乙烯制成。

上述方法中，浓硫酸膜几乎覆盖整个吸收罐2内壁，因此浓硫酸膜与三氧化硫气体的接触面积最大化，使得浓硫酸能够有效地吸收三氧化硫；同时，喷在浓硫酸膜上的三氧化硫气体还会造成浓硫酸膜撕裂，在浓硫酸与三氧化硫冲击处附近产生湍流，进一步提高三氧化硫与浓硫酸的混合效果，提高吸收率。

本发明公开的吸收塔对分酸器进行改进，摒弃了传统分酸器的蟹爪式结构，将传统的依靠增加支管、次级支管个数以提高浓硫酸均匀排出的方式改进为依靠吸收罐2自转产生的离心效果使得吸收罐2上形成浓硫酸膜，进而最大化浓硫酸与三氧化硫的接触面积。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。