酸性气硫回收湿法制硫酸工艺探究分析

酸性气硫回收湿法制硫酸工艺探究分析

摘要：因为硫回收率高，运行成本低，操作简单，对环境没有污染，酸性气硫回收湿法制硫酸工艺在各个行业中得到了广泛的应用，用生产中产生的含硫的酸性气体直接制酸，从而得到商品级的浓硫酸。本文通过对酸性气硫回收湿法制硫酸工艺的特点、原理以及流程进行一个系统地探究分析，使酸性气硫回收湿法制硫酸工艺在各个行业得到更加广泛的应用。

关键字：酸性气体；硫回收；制酸工艺；特点；原理；流程

在一些行业生产中往往会产生酸性气体，这些气体直接排放会对环境造成很大的污染，而通过这些气体进行处理这会生产出硫酸，在对这些气体处理中往往会采取一定的工艺制硫酸，其中就包括硫磺回收和直接制酸两种方法，而直接制酸又分为干接触法和湿接触法。因为湿法制酸工作流程简单有更好的可应用性。湿法制硫工艺就是以硫化氢作为原料，燃烧后生成二氧化硫，然后再水蒸气存在下转化为三氧化硫，最后凝结为硫酸。

一、酸性气硫回收湿法制硫酸工艺的特点

1、湿法制硫工艺的适用范围广泛。湿法制硫不受原料的成分和进料的数量对装置产生影响，不光能回收酸性气体中的硫化氢，还能回收气体中的二氧化硫、二硫化碳等硫化物中的硫，而且这种工艺不受酸性气体中的碳化物、氰化物等成分的影响，且装置在30%至100%负荷下仍能继续的运行。因此湿法制硫工艺能适用于各种酸性气体的硫回收，其适用范围较广。

2、湿法制硫工艺的硫回收率较高。通过合理的温度和专用的催化剂作用下，酸性气体的硫回收率可达99.9%以上，生产中直接将三氧化硫和水蒸气直接进行冷凝而产生硫酸。因此湿法制硫工艺的硫回收率比较高，能够对酸性气体中的硫进行良好的回收，实现气体的脱硫净化。

3、不会造成对环境的污染。因为湿法制硫工艺只需要消耗一定的催化剂，不需要其他任何的添加剂和化工药品，而且不产生废水和废话，不会造成对环境的污染，而且整套工艺的占地少，也不会造成环境的破坏。

4、湿法制硫工艺操作简单。因为整套工艺的装置都是采用的DCS自动化控

制，不需要过多的人力资源的投入，只需要一个操作工和巡检工对整个工艺进行操作和控制，也可以和其他的装置进行联合运行，其操作比较简单。

5、湿法制硫工艺的运行成本比较低。除了在装置启动时需要外加热源以外，工艺本身可以回收大量的反应热，同时还会产生过热蒸汽，可以供生产的需要；而工艺中的催化剂的使用寿命在五年以上，且到期也无需进行完全更换，进行一部分补加就可以了。所以湿法制硫工艺的成本比较低。

因为以上湿法制硫工艺的特点，所以湿法制硫工艺应该得到广泛的应用。而湿法制硫工艺又分为高温冷凝工艺、低温冷凝工艺以及丹麦托普索湿法制酸工艺，这里讲主要对对丹麦托普索湿法制酸工艺进行探究和分析。

二、酸性气硫回收湿法制硫酸工艺的原理

丹麦托普索湿法制酸工艺是由丹麦托普索公司在二十世纪八十年代中期进行开发的，这种工艺的冷凝庄主采用的是降模式冷凝器，把酸性气体中的各种含硫化合物中的硫转化为浓硫酸。其工作原理是酸性气体通过燃烧生成二氧化硫，二氧化硫进入二氧化硫转化器中生成三氧化硫，三氧化硫和水蒸气进过冷凝器直接生成硫酸。其化学方程式为：

2SO

2+0

2

=2SO

3

（SO

2

转化器）；SO

3

+H

2

O=H

2

SO

4

（冷凝器）

丹麦托普索湿法制酸工艺当酸性气SO

2

体积分数低至3％时仍可自热运行，可以对各种浓度的酸性气体进行硫回收处理，气体的水分含量的高低不会对成品酸的质量造成太大的影响，当酸性气体中的水分过量30%至50%，成品酸的硫酸浓度也能达到93%至94%。因此丹麦托普索湿法制酸工艺在世界各国也得到了广泛的应用（表1）。

表1 2005年以来各国部分建成投产的丹麦托普索湿法制酸工艺装置

三、酸性气硫回收湿法制硫酸工艺的流程

丹麦托普斯湿法硫酸工艺流程分为氧化、转化以及水合冷凝三部分，其具体

的工作流程见图 1.在氧化反应中，酸性气体通过净化后，在酸性气体燃烧炉中和鼓风机气筒的空气进行燃烧（在燃烧炉中生产的新鲜气体进入冷凝器中进行预热处理，使其温度达到230摄氏度左右），使得硫化氢与氧气反应生成二氧化硫。酸性气体燃烧炉是一种卧式圆筒燃烧炉，在其中间有一个缩径口，能够加强炉内的气体的混合燃烧，合理的组成燃烧动力场，炉膛由保温层和耐火层构成，耐火层直接和火焰接触，炉内温度达1175摄氏度左右。生成的工艺气体进过废热锅炉换热冷却使其达到430摄氏度至450摄氏度，再进入二氧化硫反应器之中。二氧化硫在二氧化硫反应器中经过专用的催化剂的催化作用繁盛转化反应生成三氧化硫。在这个工程中熔盐被作为热载体，回收反应中可燃气体的燃烧热，产生中亚蒸汽。二氧化硫反应器为内设三个催化剂床层的锥顶形立式容器，催化剂床层由格栅支撑，每个催化剂床层下都设有层间冷却器，能够及时将反应热取走，提高二氧化硫反应器中的转化率。工艺气体中的热氧化硫在三层催化床层上进行转化后，经过酸雾控制器进入冷凝器。冷凝器是由多组并联的玻璃管组成的降膜式冷凝器，在冷凝器的玻璃管上配有螺旋线和除雾器。在冷凝器中三氧化硫和水蒸气水合反应生成气相的硫酸。冷凝器中的工艺气体从管程的底部进入，工艺气体中的硫酸通过管程向上流动，经冷凝器冷凝后生成也太的硫酸盐玻璃管壁流到底部的酸收集罐内。在冷凝器之间设置有一个酸雾控制器，避免产生过多的小雾滴，将酸雾聚集成为酸滴。尾气经过处理达到排放标准由烟囱排出。

图1 丹麦托普斯湿法硫酸工艺流程图

四、酸性气体硫回收湿法制硫酸工艺的应用前景

国家提倡节约型经济，实现可持续发展，而湿法制硫工艺正好满足这一要求，

应该在现代工业中被广泛的应用。在化肥、石油、石化、冶金、煤化工行业中都会产生含有硫化氢等硫化物的酸性气体，所以在这些工业中应该采用湿法制硫酸工艺对酸性气体进行处理，这不但减少了对环境的污染，同时增加了企业的经济利润，实现行业的绿色化和清洁化。可以直接处理化肥厂、炼油厂、甲醇厂、焦化厂、发电厂中的酸性气体直接制取硫酸，所以酸性气体硫回收湿法制硫酸工艺有着很大的应用前景。

在目前的国内使用的硫回收方法之中，其投资成本比较大，而且尾气的排放也不能符合排放的要求，而采用硫磺回收方法把转化成的硫磺供给给硫磺制酸装置生成硫酸，这不但使得工艺流程复杂化，且投资相对较大，所以酸性气体硫回收湿法制酸工艺比硫磺回收更加的科学合理，而且湿法制硫酸工艺的装置设备比较少，对能源的消耗量低，也是湿法制硫酸工艺相对于传统的硫酸生产工艺更加优越。而入有硫酸钾生产装置的化肥厂，在合成氨生产工程中产生酸性气体，通过湿法制硫酸工艺生成硫酸就可以直接供应于硫酸钾的生产，减少采购生产硫酸钾的费用，也降低了外购的运输成本，解决了合成氨生产中的尾气问题，从而对企业的综合经济效益实现了提高。

湿法制硫酸工艺凭借着其良好的特点，以及在实际应用中为企业带来的良好效益，减少了企业生产对环境的破坏，实现企业发展和环境的协调性，对国家的可持续发展战略有着良好的推动作用。所以应该大力鼓励企业采用湿法制硫酸工艺，实现我国企业的良性发展。

参考文献

[1]俞志兴．WSA工艺在酸性气体中的应用及问题探讨[J]．硫酸工业，2006，(6)．

[2] ]张毅．WSA尾气直接制酸技术在化肥企业的应用[J]．化肥工业，2008，35(1)．

[3] 张子明，杜淇瑞，何锁思．WSA工艺煤气化超高硫回收中的应用[J]．硫酸工业，2008，(3)．