[發明專利]硫酸的制備方法

無效

• 申請號: 200910029906.5
• 申請日: 2009-03-23
• 公開（公告）號: CN101503183A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 蔡齋如;劉漢;丁健華
• 申請（專利權）人: 南京硫皇科技有限公司
• 主分類號: C01B17/74
• 分類號: C01B17/74
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司
• 代理人: 王玉梅

技術領域

本發明涉及一種硫酸的制備方法。

背景技術

現有硫酸的生產工藝包括以下步驟：(1)原料礦與原料氣體混合，沸騰燃燒，(2)中間氣體干燥和(3)二氧化硫轉化，其中原料礦的沸騰燃燒和干燥前補充氣體都使用空氣。在這種工藝中，由于空氣中大部分為氮氣，少部分為氧氣，在硫酸工藝中只有氧氣參加反應而氮氣不參加反應，大量氮氣的存在造成反應效率低，中間氣體中的二氧化硫濃度小，設備龐大，熱量回收率低等問題。如現在的硫鐵礦制酸，沸騰爐采用普通空氣進行焙燒，由于空氣中氧含量相對較低，出沸騰爐二氧化硫濃度為10％～14％，進轉化器二氧化硫濃度為6％～9％；再如現在的鋅精礦制酸，出沸騰爐二氧化硫濃度為9％～12％，進轉化器二氧化硫濃度為6％～7％。較低的二氧化硫濃度使得生產設備龐大，造成運行費用高等問題。

發明內容

本發明提供一種硫酸的制備方法，可有效提高反應速度和效率、熱量回收率，增加裝置產能，減小設備體積。

所述硫酸的制備方法包括以下步驟：(1)原料礦與含氧氣的原料氣體混合，沸騰燃燒，得到含二氧化硫和氧氣的中間氣體，(2)中間氣體干燥，(3)二氧化硫轉化，步驟(1)中，原料氣體中的氧氣體積濃度為25％～50％。

原料氣體由空氣和氧氣混合。其中氧氣由空分制氧機、變壓吸附制氧裝置或膜法制氧裝置制得。

所述原料礦為硫鐵礦、鋅精礦、金精礦或硫磺。

作為本發明的改進，在步驟(2)之前補充氧氣，使中間氣體中的氧氣體積濃度為10％～25％。作為更進一步的改進，控制中間氣體中氧氣與二氧化硫的體積比為0.8:1～2:1，優選為0.8:1～1.5:1，更優選為1:1～1.2:1。其中氧氣由空分制氧機、變壓吸附制氧裝置或膜法制氧裝置制得。

在本發明中，氧氣濃度的控制十分重要。如果氧氣濃度過低，相應的爐氣量就會增加，反應效率降低，并造成設備體積龐大，裝置投資提高；如果氧氣濃度過高，會造成催化轉化的溫度過高，而轉化反應中使用的礬催化劑有一定溫度限制，溫度過高會損害催化劑。

本發明原理為：各種原料礦在沸騰爐內主要的反應有

4FeS₂+11O₂＝8SO₂+2Fe₂O₃

3FeS₂+8O₂＝6SO₂+Fe₃O₄

4Fe₇S₈+53O₂＝32SO₂+14Fe₂O₃

3Fe₇S₈+38O₂＝24SO₂+7Fe₂O₃

2ZnS+3O₂＝2ZnO+2SO₂

S+O₂＝SO₂

在轉化器內主要的反應有

2SO₂+O₂＝2SO₃

以上反應均為放熱反應，通過提高反應物氧氣的濃度，可以提高反應速率和效率。

本發明的具體工藝過程為：制氧設備中產生的氧氣在爐底空氣鼓風機前與空氣混合成為原料氣體，其中氧氣濃度達到25％～50％，然后原料氣體進入沸騰燃燒爐，氧氣與原料礦進行反應，產生出二氧化硫氣體，反應同時釋放出熱量，出沸騰爐二氧化硫濃度15％～30％。出沸騰爐的氣體經過余熱鍋爐回收熱能、除塵設備除塵、進入凈化工序，在進入干燥塔前再補充高濃度氧氣，使中間氣體中的氧氣濃度達到10％～25％，同時使氧氣與二氧化硫的體積比為0.8:1～2:1，然后去轉化器進行二氧化硫轉化。

本發明的優點在于：a、采用高濃度氧氣進行沸騰燃燒，提高了反應速率和效率。b、由于提高了反應氣體中的氧氣濃度，爐氣中二氧化硫濃度提高，氮氣比例降低，同等硫酸產量裝置設備體積減少。c、由于氮氣比例降低，余熱鍋爐氣體帶出熱減少，熱能回收率提高。d、由于SO3催化轉化反應在較高溫度下進行，工藝過程中產生的熱可以得到充分利用，轉化工段可設置過熱器和省煤器，可以回收比現有流程更多的熱量。e、由于氣體總體積的減少，降低了系統阻力，并減少動力消耗。