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煤气WSA法（湿法硫酸）脱硫工艺
雷吉虎
JensKristenLaursen（丹麦托普索公司）

0综述

WSA是英文湿法硫酸的缩写，WSA工艺可用于处理各种各样的含硫气体，把各种形式的硫化
物回收为商品级的浓硫酸。该工艺处理硫化氢的浓度可从百分之零点几到百分之九十以上，也可以
接受水分含量相当高的工艺气，处理前无需干燥。该工艺操作弹性极大，可以适应原料气流量和硫
化物浓度的大范围波动。具有工艺布局简单，操作经济、排放符合国家环保标准要求、热效高、产
品价值高、能耗低等特点，是处理来自真空碳酸盐洗、低温甲醇洗等含硫气体的最佳工艺。
1工艺简介
焦炉煤气经过真空碳酸钾洗涤或低温甲醇洗涤等其它工艺处理后，会产生含硫废气，这些废气
需要进一步处理净化，才能排放到大气中。常规的处理含硫废气工艺不仅投资高，运行成本高，并

且还有各种各样的技术方面的缺陷，例如克劳斯法生产硫磺，但存在排放SO2超标、环保达不到要
求的弊端，另外操作复杂，工况要求苛刻、催化剂易中毒等缺点，而78％稀硫酸工艺，也存在排放

SO2超标问题，工艺复杂，并且装置腐蚀问题也无法解决。
在20世纪70年代初期，托普索公司开始开发一种新工艺，被称为WSA（湿法硫酸）工艺，其主要
目的是能够提供一种可处理含硫气体的有吸引力的工艺，自80年代中期成功引入市场后，丹麦托普索公
司WSA工艺的已被公认为是处理来自焦化厂、煤气化含硫废气的最佳工艺。经过短短20余年，全球在
建、投用的WSA装置已达到55个。其中，中国有7套WSA装置业绩。
2应用

WSA工艺应用在以下工业，处理各种含硫气体，其应用范围：

钢铁行业焦炉煤气含硫气体处理

煤化工煤气化含硫气体；

炼油厂各种酸性气体以及克劳斯硫磺装置的尾气处理；

化工行业的各种含硫废气；

粘胶纤维行业中的含二硫化碳和硫化氢废气。

有色冶炼行业中的含二氧化硫烟气；

发电厂锅炉烟气。

这些应用覆盖了各种各样含有SO2,、H2S,、CS2,、COS的含硫气体，以及含有噻吩、
硫醇和其它有机硫的含硫液体，原料中硫化物浓度没有限制。原料中含有高浓度的烃类、
氰化物、一氧化碳、二氧化碳和氨等成分。

3WSA工艺特点

WSA的特点可概括为简单、有效。主要特点有：

⑴硫回收率超过99％，二氧化硫的排放低于国家环保排放标准GB16297-1996要求。
⑵唯一的产品，即商业级硫酸（浓度超过97％）
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⑶氧化物脱除超过95％
⑷不消耗化学品（当安装SCR工艺脱氮氧化物时，要消耗氨）
⑸不产生废物或废水
⑹回收大量的工艺热
⑺冷却水消耗少
⑻布局简单
⑼操作经济
⑽操作弹性范围大

4WSA工艺原理

WSA的工艺原理可用一个处理含硫化氢的工艺气体的例子（图1）来说明。用于其它原料气的工

艺过程基本与此一致，例如加热/冷却气体至反应器的温度、SO2转化为SO3、SO3水合作用生成H2SO4

以及在WSA冷凝器中冷凝为液体H2SO4等过程。

气体在一个带有废热锅炉的焚烧炉中燃烧为SO2后，通常含有5-6%SO2以及由H2S及其它可燃物
燃烧生成的水。气体离开废热锅炉后温度约400C。

然后，气体就进入反应器，在反应器中有一二或更多个催化剂床层，这取决于SO2含量和所要求

的转化率。由于在反应器中的反应为放热反应，为达到SO2/SO3平衡，气体在各床层间要进行冷却。

在最后的转化阶段，气体冷却以使得SO3与水蒸气反应生成气相的硫酸。

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图1：处理HS2S气体的WA装置

表1:在WSA/SNOX™装置中的化学反应

燃烧：H2S+3/2O2H2O+SO2+518kJ/mole

分解:H2SO4(液)+“HC”+O2+qSO2+xCO2+yH2O

氧化:SO2+O2SO3+99kJ/mole

水合:SO3+H2OH2SO4(气)+101kJ/mole

冷凝：；H2SO4(气)+0.17H2O(gas)H2SO4(液)+69kJ/mole

DENOXNO+NH3+O2N2+3/2H2O+410kJ/mole

图2为WSA冷凝器。

然后工艺气体进入WSA冷凝器。(图2)

净化后气体出

口

冷空气入
口

热空气出
口
酸性气入
口
硫酸出
口

图2:WSA冷凝器

WSA冷凝器是一个垂直降膜冷凝器/浓缩器，装有耐酸并抗震的玻璃管。气体在管子中被外部常
温空气冷却，硫酸在管子中与热工艺气体逆向冷凝浓缩，流向底部。硫酸收集在有砖衬里的冷凝器
底部并在板式热交换器中冷却到30～40C，再用泵输送到储存器中，硫酸浓度通常控制在98％左右，
是商品级的浓硫酸，直接市售或自用。
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工艺气体离开冷凝器的温