WSA湿法制酸工艺流程及应用前景.pdf

WSA湿法制酸工艺可以有效地利用各种生产过程中产生的含硫酸性气体直接制酸，得到商品级浓硫酸，具有适用范围广、工艺流程简单、硫回收率高、操作成本低、经济效益好等特点，是石油、石化、冶金、化肥、发电，焦化、煤化工等行业的一种可供选择的有竞争力的硫回收工艺路线。从石油，石化、冶金，化肥、煤化工等行业含H2S等硫化物的酸性气中回收利用硫基本上就有硫回收和酸回收2种。一般而言硫回收用的比较多，其工艺种类繁多，但基本是在克劳斯技术基础上发展起来的，主要有加拿大Delta公司的MCRC法、德国鲁奇公司的Sulfreen法，德国林德公司的Clinsulf法、荷兰Comprimo公司的SuperClaus法等。酸回收直接制取硫酸省略掉克劳斯装置，以H2S为原料直接制得硫酸，分为干接触法与湿接触法2种。所谓的干接触法是将H₂S气体燃烧成SO₂后，采用与传统的硫铁矿制酸工艺相似的方法洗涤、干燥、催化转化、吸收。湿接触法则由于H₂S在分离过程中已经进行过洗涤，不需要再进行洗涤，干燥和净化，在水蒸气存在下将SO₂催化转化成SO₂并直接凝结成酸。企业可根据自己的产品产量、气体成分、技术水平、投资能力等条件的不同而采用相应的工艺流程。一、制酸原理以含硫酸性气为原料采用湿接触法直接制得硫酸，可大大简略流程，有利于系统热量的回收，节省投资。目前最有代表性的技术为丹麦托普索公司的湿法硫酸工艺、德国鲁奇公司的低温冷凝工艺和康开特工艺。1、丹麦托普索湿法硫酸工艺丹麦托普索公司20世纪80年代中期开发的湿法制酸工艺，英，缩写WSA。该工艺是将酸性气中的各种硫化物转化为浓硫酸，采用的冷凝装置为降膜式冷凝器。工艺过程为：酸性气燃烧生成SO₂，转化成SO₂含湿气体经冷却进入SO₂转化器生成SO₃，SO₃和携带的水蒸气进入冷凝器直接冷凝成酸。WSA工艺实际是一个催化反应工艺过程，特别适用于处理那些硫浓度低而用常规硫酸工艺无法处理的酸性气体。WSA工艺非常适合处理各种浓度的含硫气体，其浓度可从百分之零点几到很高，也可处理水分含量相当高的工艺气，处理前无需干燥。即使酸性气中水分过量30％～50％，成品酸的质量浓度也能达到93％～94％。此外，该工艺流程简单，能效高，当酸性气SO₂体积分数低至3％时仍可自热运行。目前全球建成或在建的WSA装置已超过50套，这些WSA装置应用在很多工业行业，处理酸性气体流量能高达每小时百万立方米，硫酸产量最高可达日产1100t。2、德国鲁奇低温冷凝工艺低温冷凝工艺是20世纪30年代德国鲁奇公司提出的一种湿接触法制酸工艺。该工艺中硫酸冷凝装置是喷淋式填料塔，其后接除雾器。该工艺过程是：含H₂S的酸性气体在焚烧炉内燃烧生成SO₂，SO₂在转化器内催化转化，出转化器的气体直接进入冷凝塔，与塔顶喷淋的循环冷硫酸逆流接触，冷凝成酸。该工艺中SO₂转化率可达98.5％，产品H₂SO₄质量分数为78％左右。缺点是使用范围有限，不能处理燃烧后体积分数SO₂低于3％的气体，仅适用于小规模装置。目前，鲁奇公司已建成了60多套这种装置。我国北京焦化厂和宜化钢铁公司焦化厂引进并应用了该技术。3、德国鲁奇康开特工艺康开特(Concat)工艺又称高温冷凝工艺，是鲁奇公司继低温冷凝气体与水蒸气在高温下凝结成酸。该工艺的冷凝装置选用文丘里管冷凝器。该工艺过程为湿的H₂S气体与燃料气配合，在焚烧炉内进行燃烧生成SO₂，SO₂在转化器内进行氧化，氧化后的气体进入冷凝文丘里管，与高度分散的热硫酸并流接触，生成硫酸，沉析放热，最后进行气体的冷却和硫酸雾滴的分离。该工艺特别适用于处理温度高，H₂S，CS₂和CO₂含量低的气体，可处理燃烧气中SO₂体积分数低至1％的气体并保持自热平衡。该法也适用于处理克劳斯法回收硫工艺的尾气，硫回收率可达99.5％。产品硫酸的质量分数可达到93％。与克劳斯排放气脱硫工艺相比较，康开特工艺的投资比较低，约只有克劳斯装置投资的30％。此外，康开特工艺除风机和循环泵需电力外，不需要附加其他能量。我国山西化肥厂已引进一套康开特硫回收制酸装置。酸性气湿法直接制酸3种主要生产工艺特点的比较，如表1所示。根据以上3种生产工艺的介绍，可