经由集成的WSA技术生产发烟硫酸的方法和设备

技术领域

本发明涉及经由集成的WSA(湿法硫酸)技术生产发烟硫酸的方法以及执行该方法的设备。

背景技术

发烟硫酸(Oleum，也被称为fuming sulfuric acid)是SO

由用过的硫酸、含硫废水或由其他含硫的进料生产发烟硫酸存在正在成长的市场需求。这些应用的其中之一是MMA(甲基丙烯酸甲酯)和AN(丙烯腈)单元的含硫废水再生，其中普通WSA和各种竞争的技术二者都有它们自己的缺点和局限。

发明内容

以生产发烟硫酸为目的再生用过的硫酸、含硫废水和其他含硫进料是普通WSA技术和竞争的硫酸技术二者的领域以外的应用。本发明提供一个解决方案，认为该解决方案比任何该领域的现有技术都更具竞争力。

根据本发明，在本文中称为“发烟硫酸区段”的小型硫燃烧常规干法硫酸工艺被集成入在本文中称为“WSA区段”的普通WSA工艺。在该WSA区段中，处理用过的酸、含硫废水和其他进料流以生产浓(即≥90重量%)硫酸。然后将该酸送至发烟硫酸区段以吸收SO

关于现有技术，US3008804描述了从含硫化氢的气体生产浓硫酸和发烟硫酸的方法。该方法基于优化“湿法催化工艺”，该优化通过向燃烧气体(通过燃烧含H

US4643887 描述了在转化催化剂的填充床中由具有在0.7：1至1：1之间的O

US5389354公开了通过以下来生产具有10-45重量%SO

在申请人的US8951494中，描述了将包含在进料气体中的SO

迄今为止，对生产发烟硫酸和处理含硫废水的需求的标准解决方案使用了常规干法硫酸工艺，本文中称为“干法工艺”，在类似的甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈含硫废水再生项目中，其中废水和其他进料在燃烧器中燃烧或分解，其中不同形式的硫转化成SO

WSA工艺为湿法气体催化工艺。通过由湿工艺气体冷凝来生产浓硫酸。因此，在WSA设备中处理之前干燥工艺气体变得多余，因此可避免废水的产生和硫的损失。该工艺中的第一步骤的目的是在SO

本发明涉及经由集成的湿法硫酸(WSA)技术从含硫进料生产浓硫酸和发烟硫酸的方法，该方法包括以下步骤：

-使含H含硫的进料经过燃烧和冷却、SO

-使不含H而含硫的进料经过燃烧和冷却、SO

其中来自WSA冷凝器的已经浓缩的硫酸通过与来自干SO

附图说明

图1为显示WSA区段和发烟硫酸区段的流程图。

图2是根据本发明的方法的一个可能的实施方案的流程图。

具体实施方式

参考图1，图1为显示包含普通WSA工艺的WSA区段(上部)和包含简化的干法工艺的发烟硫酸区段(下部)的流程图。

在本发明的方法中，用过的酸与含硫废水和其他含硫进料1在WSA区段中被处理。那些进料包含水或在燃烧时产生水，并且WSA在处理那些进料上极具竞争力。该处理由以下组成：在单元A中的燃烧和在蒸汽的产生下冷却，然后任选地在单元B中热除尘。这个单元比干法工艺中采用的工艺气体调节步骤简单的多且更具能量效率。收集了干尘而不是大量弱和脏的硫酸。取决于实际的进料和排放要求，可在单元B之后添加任选的SCR DeNOx区段(SCR代表“选择性催化还原”)。

在WSA SO

在WSA冷凝器D(其为立式壳管式冷凝器/浓缩器)中，硫酸在管中冷凝并向下流，同时在与热工艺气体的逆流接触中被浓缩。经净化的工艺气体(其包含H

使在WSA冷凝器D中生产的硫酸(具有≥90重量%H

然后将工艺气体通到吸收塔G，其中来自WSA冷凝器的已经浓缩的硫酸通过与工艺气体中的SO

从发烟硫酸区段中的吸收塔G将贫SO

另外，酸浓缩器L可包括在线路3上，酸浓缩器L通过提高线路3中的硫酸浓度来节省单元E中的硫。

本方法的最终产物是经由线路8的发烟硫酸，但是如果有需要，也可生产98重量%硫酸(或其他浓度的硫酸)并经由线路5和/或线路9取出。

使用热ESP(静电除尘)或其他高温过滤单元，例如金属过滤单元，通过在单元B中高温除尘而任选地去除尘。因此，对于干法工艺过程必不可少的工艺气体调节步骤在此被省略。这减少了单元的复杂性，提供了大大改善的热回收且去除了收集的弱和脏的硫酸废物流。

使用WSA的主要挑战是WSA不能生产发烟硫酸，这通过将小型发烟硫酸区段附接至主WSA区段而被弥补。在WSA区段产生的硫酸通过线路3被送至发烟硫酸区段，其中它在吸收塔G中从工艺气体吸收SO

本发明的主要优点是，可使用用过的酸、含硫废水和其他含硫进料以高能量效率生产发烟硫酸而没有任何液体废物流被收集。

液体废物流被避免是因为在WSA区段中处理主进料，即用过的酸、含硫废水和其他进料，WSA区段容忍由那些进料携带或产生的水。这使得能够使用热除尘设备代替干法工艺的工艺气体调节步骤。目前，对于此目的优选ESP，但是也可使用其他过滤元件。

高能量效率主要是由于上述的点。此外，尽管添加的发烟硫酸区段包含干法工艺，但是因为它不具有工艺气体调节需求，所以此线路本身也具有比其他干法工艺更高的能量效率。

在以下实施例中进一步描述本发明。

实施例

图2是根据本发明的方法的一个可能的实施方案的流程图，虽然根据本发明的方法不以任何方式局限于此具体实施方案。图2中的参考数字标识以下元件：

1 主进料

2 空气

3 风扇(鼓风机)

4 进料燃烧器

5 热交换器

6 静电除尘器

7 尘

8 选择性催化还原(SCR)转化器

9 无水氨(SCR氨源)

10 主SO

11 湿法硫酸(WSA)冷凝器

12 净化气体

13 元素硫

14 空气

15 风扇(鼓风机)

16 空气干燥塔

17 硫燃烧器

18 热交换器

19 干SO

20 热交换器

21 发烟硫酸吸收器

22 发烟硫酸

23 硫酸吸收器

24 硫酸。

进行设备模拟(GIPS号2303028)，用于从以下物质生产包含100重量% H

来自MMA单元的用过的酸包含52.5重量%NH

熔化的元素硫以4.9 t/h在硫燃烧器中燃烧，使用由鼓风机供应并在干燥塔(使用98.3重量%H

在吸收器中，来自WSA冷凝器的包含93.0重量% H