[發明專利]一種硫磺氣體還原廢硫酸制液體二氧化硫和硫酸的方法

有效

• 申請號: 201810820424.0
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號: CN109052335B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 張國興;龐仁杰
• 申請（專利權）人: 上海三夫工程技術有限公司
• 主分類號: C01B17/765
• 分類號: C01B17/765;C01B17/50;C01B17/62
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發明涉及一種硫磺氣體還原廢硫酸制液體二氧化硫和硫酸的方法，將硫磺氣化為高溫硫磺氣體，將原料廢硫酸洗滌蒸發濃縮、裂解為氣體，兩股氣體在還原爐內反應，使廢硫酸裂解氣中的三氧化硫與氣體硫磺反應生成二氧化硫氣體，廢硫酸裂解氣中的有機物、炭粉等生成二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳、氮氣、氯化氫以及水等，還原爐氣經氧化燃燒，余熱回收、凈化、干燥得到二氧化硫氣體，部分二氧化硫液化制得高純度液體二氧化硫產品，沒有液化的含二氧化硫氣體與另一部分二氧化硫氣體混合經轉化吸收制濃硫酸。與現有技術相比，本發明方法是用較低的溫度將廢硫酸凈化提濃再生資源化利用制取高品質液體二氧化硫和濃硫酸產品，同時將其中的有機物、鹽等雜質得到妥善無害化處理，不產生二次污染物，實現資源循環利用和環境友好。

技術領域

本發明涉及化工產品，尤其涉及一種硫磺氣體還原廢硫酸制液體二氧化硫和硫酸的方法。

背景技術

現有化工生產采用濃硫酸作為催化劑和脫水劑，經過生產過程使用后，硫酸濃度降低，并含有機物、鹽和水，濃硫酸變成廢硫酸和含硫廢液。這些生產裝置包括提高汽油辛烷值的烷基化裝置、硫酸法鈦白粉裝置、顏料裝置、丙烯晴裝置、甲基丙烯酸甲酯裝置、炸藥和農藥的硝化裝置、氯堿裝置、乙炔裝置、鋼鐵酸洗裝置、氫氟酸干燥裝置、磺化裝置等等。工業廢硫酸如不妥善處理將會對社會和環境造成巨大危害，目前已被列入新的“國家危險物名錄”，國家將出臺環保政策嚴格規范控制廢硫酸和含硫廢液的排放、運輸和使用，如何既安全徹底又經濟高效處理工業廢硫酸一直是業內人士關注的焦點，廢硫酸再生制硫酸是廢硫酸資源化利用的重大課題，圍繞廢硫酸處置和資源化利用多年來一直是科技工作者努力的方向。

現有工業化生產廢硫酸處理主要有稀酸濃縮、裂解再生、生產肥料、化學氧化、萃取、中和處理等途徑；含硫廢液處理主要有濃縮提鹽、裂解再生等途徑。根據廢硫酸和含硫廢液的濃度、雜質含量和成分、以及用途的不同可采用不同的處理工藝或幾種處理工藝的組合。

現有廢硫酸和含硫廢液再生工藝大都采用高溫焚燒裂解，該工藝包含原料預處理、高溫焚燒裂解、余熱回收、凈化(干法或濕法)、轉化、干燥吸收(或冷凝成酸)、尾氣脫硫及成品酸等過程；焚燒裂解采用天然氣、瓦斯氣、焦爐煤氣、硫化氫和硫磺作為燃料，在1000～1200℃高溫下將廢硫酸或含硫廢液噴入裂解爐，焚燒裂解生產SO₂、CO₂和H₂O，另外由于加入了燃燒需要的空氣或富氧空氣，高溫下也會有NO_x產生。該再生工藝存在如下問題：

(1)高溫焚燒再生需要消耗大量的燃料和能源，運行成本高；

(2)燃燒產生大量的CO₂連同空氣帶入的氮氣和其他惰性氣體，存在于爐氣中既降低了爐氣SO₂濃度，又增加了碳的排放，污染環境；

(3)因化石類燃料燃燒生成CO₂及帶入空氣等，爐氣含SO₂濃度低，凈化、轉化、吸收系統設備規格大，動力消耗高，投資高，廢硫酸再生成本高；

(4)高溫焚燒過程中燃料和空氣中的氮會發生副反應生成NO、NO₂，產品濃硫酸中也必將含有雜質HNO₂、HNO₃，酸色深、影響成品酸品質，最終排放尾氣中也會含有NO_X，勢必對環境造成污染。

以硫作為還原劑，硫磺與濃硫酸反應生成SO₂和H₂O，該反應要比硫酸高溫焚燒裂解生成SO₂和H₂O的反應容易得多，不需要在1000℃以上的高溫下進行。國內已有專利和文獻報道了用硫磺還原廢硫酸的工藝，硫磺作還原劑的產物為SO₂，與硫酸被還原的產物SO₂疊加，使系統氣相產物組分中SO₂的摩爾濃度提高，對后續硫酸生產工藝條件優化、裝置產能提高、能耗降低、成本下降極為有利，且沒有燃料碳排放環境污染問題。