濃硫酸干燥及廢硫酸綜合利用技術的應用

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的應用

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用該套工藝技術的裝置，對以上工藝在實際應用中達到的效果進行分析。

濃硫酸；脫水；裂解；綜合利用

目前，國內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備的腐蝕問題，又要考慮產生的稀硫酸(即廢酸)的處理問題，導致行業(yè)內應用較少，本文主要介紹濃硫酸干燥的實際應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)生化學反應、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是水從氯化氫中擴散到硫酸中的傳質過程，而該過程能否進行或進行的程度如何，取決于氯化氫分壓與硫酸液面上水蒸氣分壓的差值，也就是傳質推動力，傳質推動力越大，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，從而加大了傳質過程中的推動力。因此，在操作時選擇適當的硫酸濃度和操作溫度，有利于提高氯化氫干燥效果。

1.2 工藝流程

原料HCl氣體首先通過深冷脫水和除霧后，經預熱器預熱至15～25℃，然后依次進入一級硫酸干燥塔和二級硫酸干燥塔，塔內HCl氣體與塔頂噴淋的硫酸進行逆流接觸，從而除去HCl氣體中的水分，再經酸霧捕集器后進入混合器。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，并根據生產情況定期進行補給。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，后進行濃硫酸干燥脫水。深冷脫水后的氯化氫進行水分監(jiān)測，數據見表1。經濃硫酸干燥后的氯化氫進行水分監(jiān)測，數據見表2。

表1 深冷脫水后的氯化氫含水監(jiān)測數據

表2 濃硫酸干燥后的氯化氫含水監(jiān)測數據

由表1、表2可見，經過濃硫酸脫水后，氯化氫中含水明顯降低，從而對PVC的生產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)經濟產業(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

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

2.1.2 轉化反應

裂解氣中的SO2在轉化器中進行催化氧化，生成SO3。

2.1.3 吸收反應

用濃硫酸吸收轉化器中的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入裂解爐，在裂解爐中分解為SO2、CO2和H2O，高溫裂解氣經廢熱鍋爐換熱產生蒸汽使本身降溫后，再進入急冷塔和氣體冷卻塔進一步冷卻。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，再補進等量的濃硫酸，同時要供給轉化器一定量的空氣，使SO2轉化為SO3。干燥后的裂解氣經鼓風機，通過換熱器提高溫度，然后送往轉化器，使其由SO2轉化為SO3，轉化器由4段催化劑層構成，因為轉化反應伴隨著劇烈的放熱反應，所以要通過換熱來保持一定的反應溫度。

轉化后的轉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生的廢酸和鉀堿裝置干燥產生的廢酸，三股廢硫酸混合的濃度為80%～84%，具體廢硫酸濃度監(jiān)測數據見表3。

經過廢硫酸回收裝置處理后，硫酸濃度可達到98%以上，完全滿足濃硫酸干燥工藝需求。具體產品硫酸濃度數據見表4。

圖2 廢硫酸回收利用工藝流程

表3 廢硫酸監(jiān)測數據

3 結語

近年來，國內PVC行業(yè)產能過剩嚴重，在這一特殊時期，各生產廠家除需進行節(jié)能降耗降成本、向多元化、高端化發(fā)展以求生存外，更需著重提高產品質量，以適應愈發(fā)激烈的市場競爭。濃硫酸干燥工藝可為PVC生產提供更為優(yōu)質的原料氣，以減少因原料氣含水而造成的各種生產問題，提高產品質量。廢硫酸回收工藝更是立足濃硫酸干燥工藝所產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 產品硫酸濃度監(jiān)測數據

重慶塑料產業(yè)市場需求到2025年預計將超2000億元

重慶市經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)略性新興產業(yè)催生了塑料零部件配套需求。據預測分析，重慶市塑料產業(yè)市場需求到2025年將超過2 000億元，產量需求將超過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、塑料機械、塑料改性、交易市場五大領域，以研發(fā)生產市場前景好、高技術含量、高附加值的工程塑料及改性塑料產品為重點，打造集研發(fā)設計、生產加工、檢測評定、商貿物流、循環(huán)回收于一體的產業(yè)鏈完整的塑料產業(yè)集群，建成中國西部塑料生態(tài)產業(yè)集聚區(qū)，打造千億級的產業(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