濃硫酸干燥及廢硫酸綜合利用技術(shù)的應(yīng)用

包慶山，蔡生吉，陶 磊，劉清泉

（青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司，青海 格爾木 816000）

濃硫酸干燥及廢硫酸綜合利用技術(shù)的應(yīng)用

包慶山，蔡生吉，陶 磊，劉清泉

（青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司，青海 格爾木 816000）

介紹了濃硫酸干燥工藝與廢硫酸綜合利用工藝的相關(guān)工藝原理及流程，并針對青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司綜合利用項目中應(yīng)用該套工藝技術(shù)的裝置，對以上工藝在實際應(yīng)用中達(dá)到的效果進(jìn)行分析。

濃硫酸；脫水；裂解；綜合利用

目前，國內(nèi)對于原料氣的脫水工藝主要有深冷脫水、深冷加濃硫酸干燥脫水和變溫吸附脫水，由于深冷加濃硫酸干燥中既要考慮硫酸對設(shè)備的腐蝕問題，又要考慮產(chǎn)生的稀硫酸(即廢酸)的處理問題，導(dǎo)致行業(yè)內(nèi)應(yīng)用較少，本文主要介紹濃硫酸干燥的實際應(yīng)用效果及廢硫酸的綜合利用情況。

1 濃硫酸干燥工藝介紹

1.1 工藝原理

濃硫酸具有較高的脫水效率、不與氯化氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、氯化氫在硫酸中的溶解度低等優(yōu)點，氯化氫干燥是在濃硫酸與含水的氯化氫接觸后，通過濃硫酸吸收氯化氫中的水分。因此，濃硫酸干燥氯化氫的實質(zhì)是水從氯化氫中擴(kuò)散到硫酸中的傳質(zhì)過程，而該過程能否進(jìn)行或進(jìn)行的程度如何，取決于氯化氫分壓與硫酸液面上水蒸氣分壓的差值，也就是傳質(zhì)推動力，傳質(zhì)推動力越大，干燥效果就越好。溫度一定時，濃硫酸濃度越高，水蒸氣分壓愈低；濃硫酸濃度一定時，溫度降低則水蒸氣分壓隨之下降，從而加大了傳質(zhì)過程中的推動力。因此，在操作時選擇適當(dāng)?shù)牧蛩釢舛群筒僮鳒囟龋欣谔岣呗然瘹涓稍镄Ч?/p>

1.2 工藝流程

原料HCl氣體首先通過深冷脫水和除霧后，經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱至15～25℃，然后依次進(jìn)入一級硫酸干燥塔和二級硫酸干燥塔，塔內(nèi)HCl氣體與塔頂噴淋的硫酸進(jìn)行逆流接觸，從而除去HCl氣體中的水分，再經(jīng)酸霧捕集器后進(jìn)入混合器。硫酸干燥塔為填料塔，干燥塔有兩級干燥，也有三級干燥，硫酸濃度定期進(jìn)行檢測，濃度低于95%時，送至稀硫酸槽，并打回廢硫酸處理裝置，濃硫酸由廢硫酸處理裝置輸送到濃硫酸貯槽，并根據(jù)生產(chǎn)情況定期進(jìn)行補(bǔ)給。濃硫酸干燥工序工藝流程見圖1。

圖1 濃硫酸干燥工序工藝流程

1.3 濃硫酸干燥運行情況

青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司PVC廠氯化氫干燥采用先深度冷凍脫水，后進(jìn)行濃硫酸干燥脫水。深冷脫水后的氯化氫進(jìn)行水分監(jiān)測，數(shù)據(jù)見表1。經(jīng)濃硫酸干燥后的氯化氫進(jìn)行水分監(jiān)測，數(shù)據(jù)見表2。

表1 深冷脫水后的氯化氫含水監(jiān)測數(shù)據(jù)

表2 濃硫酸干燥后的氯化氫含水監(jiān)測數(shù)據(jù)

由表1、表2可見，經(jīng)過濃硫酸脫水后，氯化氫中含水明顯降低，從而對PVC的生產(chǎn)和控制起到了非常重要的作用。但使用濃硫酸干燥脫水工藝，必須要消耗新鮮的98%濃硫酸，同時會產(chǎn)生大量的95%廢硫酸，為了降低硫酸成本和防止環(huán)境污染，該公司在循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈配套1套2.5萬t/a廢硫酸處理裝置。

2 廢硫酸處理工藝介紹

2.1 工藝原理

2.1.1 裂解反應(yīng)

廢硫酸與天然氣、空氣一起在裂解爐中進(jìn)行裂解反應(yīng)，將廢硫酸分解成SO2、CO2和水，其反應(yīng)溫度為1 000～1 200℃，反應(yīng)壓力為微負(fù)壓。

2.1.2 轉(zhuǎn)化反應(yīng)

裂解氣中的SO2在轉(zhuǎn)化器中進(jìn)行催化氧化，生成SO3。

2.1.3 吸收反應(yīng)

用濃硫酸吸收轉(zhuǎn)化器中的SO3，催化法制酸中，可通過此工序中操作條件的改變，制造出從稀硫酸到發(fā)煙硫酸的各種不同規(guī)格的成品硫酸。

2.2 工藝流程

廢硫酸與燃燒用空氣和燃料同時進(jìn)入裂解爐，在裂解爐中分解為SO2、CO2和H2O，高溫裂解氣經(jīng)廢熱鍋爐換熱產(chǎn)生蒸汽使本身降溫后，再進(jìn)入急冷塔和氣體冷卻塔進(jìn)一步冷卻。兩塔中抽出的稀硫酸廢液送往中和裝置。

冷卻后的裂解氣，在酸霧分離器中除去氣體中的酸霧后，同空氣一起進(jìn)入干燥塔，脫除水分，干燥塔中用于氣體干燥的濃硫酸，為了保持其所需的濃度，需部分送往吸收塔，再補(bǔ)進(jìn)等量的濃硫酸，同時要供給轉(zhuǎn)化器一定量的空氣，使SO2轉(zhuǎn)化為SO3。干燥后的裂解氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)，通過換熱器提高溫度，然后送往轉(zhuǎn)化器，使其由SO2轉(zhuǎn)化為SO3，轉(zhuǎn)化器由4段催化劑層構(gòu)成，因為轉(zhuǎn)化反應(yīng)伴隨著劇烈的放熱反應(yīng)，所以要通過換熱來保持一定的反應(yīng)溫度。

轉(zhuǎn)化后的轉(zhuǎn)化氣在原料和換熱器組中冷卻后送往吸收塔，為濃硫酸所吸收，最后作為成品硫酸回收，吸收塔中排出的廢氣由高煙囪排入大氣。廢硫酸回收利用工藝流程見圖2。

2.3 廢硫酸裝置運行情況

該裝置廢硫酸主要來自PVC廠硫酸干燥后的廢酸、乙炔裝置乙炔干燥產(chǎn)生的廢酸和鉀堿裝置干燥產(chǎn)生的廢酸，三股廢硫酸混合的濃度為80%～84%，具體廢硫酸濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)見表3。

經(jīng)過廢硫酸回收裝置處理后，硫酸濃度可達(dá)到98%以上，完全滿足濃硫酸干燥工藝需求。具體產(chǎn)品硫酸濃度數(shù)據(jù)見表4。

圖2 廢硫酸回收利用工藝流程

表3 廢硫酸監(jiān)測數(shù)據(jù)

3 結(jié)語

近年來，國內(nèi)PVC行業(yè)產(chǎn)能過剩嚴(yán)重，在這一特殊時期，各生產(chǎn)廠家除需進(jìn)行節(jié)能降耗降成本、向多元化、高端化發(fā)展以求生存外，更需著重提高產(chǎn)品質(zhì)量，以適應(yīng)愈發(fā)激烈的市場競爭。濃硫酸干燥工藝可為PVC生產(chǎn)提供更為優(yōu)質(zhì)的原料氣，以減少因原料氣含水而造成的各種生產(chǎn)問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量。廢硫酸回收工藝更是立足濃硫酸干燥工藝所產(chǎn)生的廢硫酸處理及回收利用，真正作到了濃硫酸的循環(huán)再利用，徹底解決了企業(yè)廢硫酸運輸貯存的安全問題和環(huán)境污染問題。

表4 產(chǎn)品硫酸濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)

重慶塑料產(chǎn)業(yè)市場需求到2025年預(yù)計將超2000億元

重慶市經(jīng)信委總工程師趙剛表示，重慶市大力發(fā)展電子核心部件、智能終端、高端裝備、新能源汽車及智能汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)催生了塑料零部件配套需求。據(jù)預(yù)測分析，重慶市塑料產(chǎn)業(yè)市場需求到2025年將超過2 000億元，產(chǎn)量需求將超過700萬t；加上重慶市周邊區(qū)域，整體市場需求規(guī)模將超過1萬億元。

重慶市政府正以梁平縣為核心，圍繞塑料制品、塑料模具、塑料機(jī)械、塑料改性、交易市場五大領(lǐng)域，以研發(fā)生產(chǎn)市場前景好、高技術(shù)含量、高附加值的工程塑料及改性塑料產(chǎn)品為重點，打造集研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)加工、檢測評定、商貿(mào)物流、循環(huán)回收于一體的產(chǎn)業(yè)鏈完整的塑料產(chǎn)業(yè)集群，建成中國西部塑料生態(tài)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，打造千億級的產(chǎn)業(yè)鏈條。

Sulfuric acid drying and application technology of the comprehensive utilization of waste sulfuric acid

BAO Qing-shan，CAI Sheng-ji，TAO Lei，LIU Qing-quan
（Qinghai Saline Lake industrial Co.,Ltd.,Golmud 816000，china）

The paper introduces the drying process of sulfuric acid and the related technology of comprehensive utilization of waste sulfuric acid process principle and process flow，and for the comprehensive utilization of Qinghai salt lake industry Co.Ltd.Chemical branch in the project application of the technology of the device，the above process the effects achieved in practical application are analyzed.

：concentrated sulfuric acid；dehydration；cracking；comprehensive utilization

X78

：B

：1009-1785(2016)10-0037-03

2016-08-10