SULFO2+BAY——一种近零排放硫酸生产新工艺.pdf

研究·开发 硫酸工业．201l(1)：l一5 S“加^w话Ac谢J砌淞t可 SULF02 BAY——一种近零排放硫酸生产新工艺 M．KURTEN，T．WEBER，B．ERKES，K．STEMMER (拜耳技术服务公司，德国) 摘要：介绍一种用硫磺和纯氧为原料、以BAYQlK@高浓度s0：转化技术为基础的硫酸生产新工艺—— suu’02BAY@工艺，并从技术和经济两方面对suLF02BAY@工艺与传统二转二吸工艺进行了比较。结果表明， SuLF0：BAY四工艺的主要技术优势在于s0：排放量可减少99％以上，能量利用率可提高到97％；该工艺的主要经 济优势在于投资可减少约50％，因而相应的NPV比更高。从目前来看，高昂的氧气采购费用是一个不利的因素， 将来如能通过利用高性能膜分离技术改变这种状况，SuLF0：BAY@工艺有望成为一种现代化的制酸工艺。 关键词：硫酸生产；硫磺；纯氧；技术比较；经济比较 中图分类号：TQlll．16+2 文献标识码：B 文章编号：1002一1507(2011)01—0001—05 继首套BAYQlK@装置成功投运之后¨j，拜耳 技术服务公司(B偈)又接到了一份订单，为处理 妒(s0：)100％气体设计一套管式接触装置。为了 这个目的，需要用纯氧预先将气体妒(sO：)调整 到55％。这样一个装置概念的系统细化，自然而 然地导致一种直接由硫磺和纯氧生产硫酸、发烟 硫酸以至纯SO，气体的新工艺的开发，它的核心 正是BAYQIK@技术。新工艺被命名为suL FO：BAY@，本文将首先介绍其每个工艺步骤的技 术概念，然后探讨其经济优势。 1 工艺介绍 SULF0：BAY@工艺可分为4个主要步骤：硫磺 燃烧；SO：转化；So，吸收；尾气处理。图1为一套 典型的中等规模(735∥d H2sO。)SuLF02BAY@装 置简化流程，同时标有平衡数据。 高压蒸汽 lO恤液 8．5讹低 31．1t，ll 压蒸汽● +硫酸嚣蓁萎陋查球蝉 pr-190m3／ 总转化率‘ 99．9996％ 图l 735∥d SULF02BAY@装置简化流程 在本文的技术部分，为了便于说明和比较，所 有陈述均以这套中等规模装置作为基准。而在经 济部分，则采用标准变量，因为它们具有普遍的有 效性，与装置规模无关。 初看起来，suLFO：BAY@工艺与传统工艺并 无明显差异。硫磺先在一台独特的燃烧炉内被氧 气氧化，当催化剂床层达到所需温度时，燃烧产生 的SO：便与所需的过量氧一道送人BAYQIK@装 置，在那儿转化为SO，。转化反应由反应管的数 量和长度控制。与传统绝热工艺相比，一个重要 的区别是，在这台BAYQIK@反应器内不必达到很 高的转化率。由于转化气中过量氧的循环使用有 利于降低操作成本，所以可利用这种循环使未反 应的SO：随O：一道返回燃烧炉。 转化气冷却后进入吸收装置，使So。转化为硫 酸。吸收装置采用两级吸收工艺，上游为文丘里吸 收塔，下游为填料吸收塔。吸收热以蒸汽的形式移 人蒸汽回路，所产蒸汽的压力根据现场条件而定。 从工艺的观点来看，这三道工序——硫磺燃 烧、SO：氧化和SO，吸收的挑战在于，每股工艺流 体的能量密度都明显增高，这就需要一个改良的 能量管理概念。现已证明，在BAYQIK@工艺中通 过蒸汽回路冷却气体是有利的，因为蒸汽可直接 作为能源，也可用于发电。在BAYQIK固反应器 内，热量通过中间熔盐回路移出。这种传热介质 具有极高的效率，在其它管式接触装置中已得到 了证明。熔盐在所要求的温度范围内是稳定的， 并且与气体回路一样可在常压下操作。 收稿日期：20lO—ll一20。 ※由Sulphur 2010 Conference供稿o ※※通信联系人：拜耳技术工程(上海)有限公司杨 钇，E—mail：yi．yang@bayertech∞l(科．c咖；http：www· bayertechnology．cdm。 万方数据 ·2· 硫酸工业 2011年第1期 通过工艺控制，有可能将工艺中产生的97％ 的热量转化为蒸汽，剩余的3％只是后续将酸冷 却到30 cc时的热损失、被极少量尾气带走的热量 和此类高温装置的一般热损失。 吸收后，必须从工艺中抽出一部分气体，因为 即便是使用纯度分别高达99．5％的硫磺和氧气。 工艺气中仍会存在少量惰性气体。此处的任务是 设置一个技术上合适的惰性气与弛放气流量的比 例。如图1所示，只有1．4％的气体作为弛放气 排出。循环气中绝大部分是sO：转化所需要的过 剩氧和未反应的SO：，其余的主要是氮气和一氧 化碳。 对于一套中等规模的装置，新鲜气加循环气的 流量为18 000 m3／h，硫输入量为10∥h。与传统二 转二吸工艺相比，气体流量减少70％以上，因而大 大减小了装置尺寸。少量妒(sO：)为22