CN104016308A - 一种浓废酸制液态so2*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种浓废酸制液态SO2***，属于废酸处理和液态SO2生产领域。是以硫磺为还原剂还原浓废酸制SO2气体，未反应的高固含量的废酸进一步在惰性气氛下气化分解，回收废酸中硫元素，分离废酸中固相渣；制备的浓SO2气体通过除水干燥，加压冷却分离制得液态SO2；包括控温气化分解***，氧化还原反应***、热能回收***、硫磺熔解***、除水干燥***和压缩分离***组成。本发明的有益效果是：(1)通过加入硫磺，发生氧化还原反应，进入气化室的废酸量大幅下降，有效降低气化热能消耗；大幅提高了SO2产量，SO2浓度高；(2)能源回收充分，能耗低；(3)污染小，没有废气排放。
Description
技术领域
本发明属于废酸液处理领域和液态SO2生产领域。本发明涉及一种浓废酸制液态SO2***。更进一步说，是以硫磺为还原剂还原浓废酸制SO2气体，未反应的高固含量的废酸进一步送惰性气氛的气化分解，回收废酸中硫元素，分离废酸中固相渣；制备的浓SO2气体通过除水干燥，加压冷却分离制得液态SO2。
背景技术
一些工业生产使用硫酸产生浓废酸，如电石法PVC生产中混合气干燥用酸和乙炔清净用酸，都产生高浓度黑废硫酸(浓度为70％～95％)，其外观黑粘、组成复杂，难以回收利用，给生态环保造成很大的压力。
关于浓废酸的相关专利有：
CN1751984公开了一种废硫酸高温裂解、绝热增湿酸洗净化、两转两吸工艺，即烷基化废硫酸经高温裂解生产硫酸处理工艺，分废酸裂解净化工段、转化工段、干吸工段三部分，通过废酸处理工艺，使废硫酸在1000～1100℃高温下裂解，经过酸洗净化、两次接触法转化及两次吸收，生产出合格的硫酸产品，以供烷基化装置再次使用，同时达到保护环境的目的，本工艺过程所使用的原料是单一的85～90％的烷基化废硫酸，废硫酸回收率可达到90％。
该专利很好地解决了单一的85～90％的烷基化废硫酸的回收问题，但该工艺存在以下问题：(1)废酸裂解炉直接喷酸气化易使燃气燃烧不稳定、不完全；(2)高温裂解气经废热锅炉，温度降至350℃，易造成局部酸气冷凝，腐蚀废热锅炉；(3)废热锅炉回收热量后，直接采用稀酸洗涤降温，未能充分利用这一部分热能，还要因此增加废稀酸的量；(4)用稀酸洗涤后进一步用间冷器冷却，间冷器设备大，传热效率低。
CN102745653A公开了一种浓废酸生产硫酸净化原料气工艺，是以燃煤或燃气为能源，通过高温气化分解、余热回收、净化和除水干燥***，除水后的气体送硫酸生产的干燥、转化和吸收***生产硫酸。
该专利具有工艺流程设计合理，高温气化稳定，无酸气冷凝腐蚀废热锅炉，热能利用充分，废酸回收率高，传热传质效率高的优点。但废酸依然是全部气化，气化热较大，能源消耗依然有改进的余地。
液态SO2具有广泛应用，制备液态SO2需要浓SO2气源，一般采用吸收浓缩、再生提浓方法，该方案能耗大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种浓废酸(浓度≥70％)的综合回收方法，进一步降低能源消耗，生产液态SO2。
一种浓废酸制液态SO2***，是以硫磺为还原剂还原浓废酸制SO2气体，未反应的高固含量的废酸进一步送惰性气氛下气化分解，回收废酸中硫元素，分离废酸中固相渣；制备的浓SO2气体通过除水干燥，加压冷却分离制得液态SO2；包括控温气化分解***，氧化还原反应***、热能回收***、硫磺熔解***、除水干燥***和压缩分离***组成。
所述控温气化分解***由电加热装置和气化室组成；
所述氧化还原反应***由文丘里反应混合器、反应分离器和高固废酸泵组成；
所述热能回收***由文丘里混合器、分离器和热废酸泵组成；
所述硫磺熔解***由熔硫釜和熔料泵组成；
所述除水干燥***由冷却器、水分离器和干燥塔组成；
所述压缩分离***由压缩机、冷热换热器和液态SO2分离器组成。
应用本申请的一种浓废酸制液态SO2***，包括以下步骤：
a、硫磺熔解
用热的废酸在熔硫釜中熔解硫磺，熔硫釜中液相温度控制在110～150℃，熔硫后用熔料泵输送到氧化还原反应***；
b、氧化还原反应
熔料泵输送来的反应混合料进入文丘里反应混合器的喉部，与含SO3的惰性气体混合，反应混合料吸收SO3气体，硫酸浓度得到提高，同时吸收烟气的热，温度得到升高，在热的浓硫酸氛围下，发生氧化还原反应，生产得到SO2；在反应分离器中进一步发生氧化还原反应并实现气液分离，反应气相送热能回收***，反应后液固混合物用高固浓酸泵送控温气化***；
c、控温气化分解
来自压缩分离工序分离的惰性气体，在电加热装置中升温，高温惰性气体进入气化室，气化室中惰气进口温度500～700℃，出口温度调节至300～400℃；高固浓酸泵送来的高固废酸在气化室中喷雾与惰气接触，高固含量的废酸发生气化分离，气化气相送氧化还原***，固相为酸渣从气化室底部排放；
d、热能回收与净化
氧化还原反应***产生的SO2气与惰气混合气中含有的少量酸气，在文丘里混合器中与输入的浓废酸混合，混合气温度降低，混合气中少量酸气被吸收，与此同时，浓废酸回收了混合气的热能，温度提高，物料在分离器中实现气液分离，净化的SO2气送除水干燥***；液相用热废酸泵输送到硫磺熔解***。
e、除水干燥
能量回收和净化后的浓SO2气体经冷却器冷却至30～40℃，在水分离器中实现水的分离，再送浓硫酸干燥塔进一步脱除水分，干燥后气相送压缩。
f、压缩分离
经除水干燥的浓SO2气体，由压缩机压缩、冷热换热器降温送液态SO2分离器分离，分离液相即液态SO2产品，分离气相经节流阀减压送冷热换热器升温后送控温气化，实现惰性气体的循环。
本发明具体体现在以下几点：
(1)通过加入硫磺，发生氧化还原反应，进入气化室的废酸量大幅下降，有效降低了气化热能消耗；大幅提高了的SO2产量；
(2)控温气化比高温气化气化温度低，能耗低；更是确保了氧化还原反应***的硫酸浓度，从而保障了氧化还原反应的顺利进行；
(3)能源回收充分，氧化还原反应***是在吸收SO2气热的前提下进行的，吸收热的同时也净化了SO2气；用原料浓废酸进一步回收热量，也同时进一步净化了气；
(4)废固以干的固态渣形式排出，减少了污染也便于进一步处理；
(5)气相在***中运动的动力来源于压缩机，惰性气体含SO2在***中循环，没有废气排放。
附图说明
附图1是本发明的工艺流程示意图
图1中1-电加热装置，2-气化室，3-文丘里反应混合器，4-反应分离器，5-高固废酸泵，6-文丘里混合器，7-分离器，8-热废酸泵，9-熔硫釜，10-熔料泵，11-冷却器，12-水分离器，13-干燥塔，14-压缩机，15-冷热换热器，16-液态SO2分离器；A-液态SO2产品，B-分离水，C-浓废酸，D-硫磺，E-酸渣。
以下具体实施方式结合附图对本发明的生产工艺作进一步说明。
具体实施方式
参照图1，一种浓废酸制液态SO2***，是以硫磺为还原剂还原浓废酸制SO2气体，未反应的高固含量的废酸进一步送惰性气氛下气化分解，回收废酸中硫元素，分离废酸中固相渣；制备的浓SO2气体通过除水干燥，加压冷却分离制得液态SO2；包括控温气化分解***，氧化还原反应***、热能回收***、硫磺溶解***、除水干燥***和压缩分离***组成。
所述控温气化分解***由电加热装置1和气化室2组成；
所述氧化还原反应***由文丘里反应混合器3、反应分离器4和高固废酸泵5组成；
所述热能回收***由文丘里混合器6、分离器7和热废酸泵8组成；
所述硫磺熔解***由熔硫釜9和熔料泵10组成；
所述除水干燥***由冷却器11、水分离器12和干燥塔13组成；
所述压缩分离***由压缩机14、冷热换热器15和液态SO2分离器16组成。
应用本申请的一种浓废酸制液态SO2***，包括以下步骤：
a、硫磺熔解
用热的废酸在熔硫釜9中熔解硫磺D，熔硫釜9中液相温度控制在110～150℃，熔硫后用熔料泵10输送到氧化还原反应***；
b、氧化还原反应
熔料泵10输送来的反应混合料进入文丘里反应混合器3的喉部，与含SO3的惰性气体混合，反应混合料吸收SO3气体，硫酸浓度得到提高，同时吸收烟气的热，温度得到升高，在热的浓硫酸氛围下，发生氧化还原反应，生产得到SO2；在反应分离器4中进一步发生氧化还原反应并实现气液分离，反应气相送热能回收***，反应后液固混合物用高固浓酸泵5送控温气化***；
c、控温气化分解
来自压缩分离工序分离的惰性气体，在电加热装置1中升温，高温惰性气体进入气化室2，气化室2中惰气进口温度500～700℃，出口温度调节至300～400℃；高固浓酸泵10送来的高固废酸在气化室2中喷雾与惰气接触，高固含量的废酸发生气化分离，气化气相送氧化还原***，固相为酸渣E从气化室2底部排放；
d、热能回收与净化
氧化还原反应***产生的SO2气与惰气混合气中含有的少量酸气，在文丘里混合器6中与输入的浓废酸C混合，混合气温度降低，混合气中少量酸气被吸收，与此同时，浓废酸回收了混合气的热能，温度提高，物料在分离器7中实现气液分离，净化的SO2气送除水干燥***；液相用热废酸泵8输送到硫磺熔解***。
e、除水干燥
能量回收和净化后的浓SO2气体经冷却器11冷却至30～40℃，在水分离器12中实现水的分离，分离水B排放，分离气相送硫酸干燥塔13干燥后送压缩。
f、压缩分离
经除水干燥的浓SO2气体，由压缩机14压缩、冷热换热器15降温送液态SO2分离器16分离，分离液相即液态SO2产品A，分离气相经节流阀减压送冷热换热器15升温后送控温气化，实现惰性气体的循环。
实施效果：废硫酸回收率≥98％。
本发明的有益效果是：(1)通过加入硫磺，发生氧化还原反应，进入气化室的废酸量大幅下降，有效降低了气化热能消耗；大幅提高了的SO2产量，SO2浓度高；(2)能源回收充分，能耗低；(3)废固以干的固态渣形式排出，减少了污染也便于进一步处理；(4)气相在***中运动的动力来源于压缩机，惰性气体含SO2在***中循环，没有废气排放。
Claims (3)
1.一种浓废酸制液态SO2***，是以硫磺为还原剂还原浓废酸制SO2气体，未反应的高固含量的废酸进一步送惰性气氛下气化分解，回收废酸中硫元素，分离废酸中固相渣；制备的浓SO2气体通过除水干燥，加压冷却分离制得液态SO2；包括控温气化分解***，氧化还原反应***、热能回收***、硫磺熔解***、除水干燥***和压缩分离***组成。
2.根据权利要求1所述的浓废酸制液态SO2***，其特征在于：
所述控温气化分解***由电加热装置和气化室组成；
所述氧化还原反应***由文丘里反应混合器、反应分离器和高固废酸泵组成；
所述热能回收***由文丘里混合器、分离器和热废酸泵组成；
所述硫磺熔解***由熔硫釜和熔料泵组成；
所述除水干燥***由冷却器、水分离器和干燥塔组成；
所述压缩分离***由压缩机、冷热换热器和液态SO2分离器组成。
3.根据权利要求1所述的浓废酸制液态SO2***，其特征在于：包括以下步骤：
a、硫磺熔解
用热的废酸在熔硫釜中熔解硫磺，熔硫釜中液相温度控制在110～150℃，熔硫后用熔料泵输送到氧化还原反应***；
b、氧化还原反应
熔料泵输送来的反应混合料进入文丘里反应混合器的喉部，与含SO3的惰性气体混合，反应混合料吸收SO3气体，硫酸浓度得到提高，同时吸收烟气的热，温度得到升高，在热的浓硫酸氛围下，发生氧化还原反应，生产得到SO2；在反应分离器中进一步发生氧化还原反应并实现气液分离，反应气相送热能回收***，反应后液固混合物用高固浓酸泵送控温气化***；
c、控温气化分解
来自压缩分离工序分离的惰性气体，在电加热装置中升温，高温惰性气体进入气化室，气化室中惰气进口温度500～700℃，出口温度调节至300～400℃；高固浓酸泵送来的高固废酸在气化室中喷雾与惰气接触，高固含量的废酸发生气化分离，气化气相送氧化还原***，固相为酸渣从气化室底部排放；
d、热能回收与净化
氧化还原反应***产生的SO2气与惰气混合气中含有的少量酸气，在文丘里混合器中与输入的浓废酸混合，混合气温度降低，混合气中少量酸气被吸收，与此同时，浓废酸回收了混合气的热能，温度提高，物料在分离器中实现气液分离，净化的SO2气送除水干燥***；液相用热废酸泵输送到硫磺熔解***。
e、除水干燥
能量回收和净化后的浓SO2气体经冷却器冷却至30～40℃，在水分离器中实现水的分离，再送浓硫酸干燥塔进一步脱除水分，干燥后气相送压缩。
f、压缩分离
经除水干燥的浓SO2气体，由压缩机压缩、冷热换热器降温送液态SO2分离器分离，分离液相即液态SO2产品，分离气相经节流阀减压送冷热换热器升温后送控温气化，实现惰性气体的循环。
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