二氧化硫催化氧化新工艺 传统硫酸生产工艺,二氧化硫的催化氧化采用钒系催化剂,反应温度在300~450℃。由于二氧化硫的氧化是可逆、放热反应,通常采用多段绝热中间冷却工艺,以提高总转化率,这显然增加了转化工序的复杂程度;同时,低浓度二氧化硫气体较难实现转化的自热平衡,增加制酸难度。由于钒系催化剂收率不高,催化剂和反应器的投资相对较高。加拿大Waterloo大学利用特殊方法制备的活性炭催化剂进行含水二氧化硫的催化氧化工艺研究。 一、工艺过程
一、工艺过程 1.含二氧化硫的热气体经废热锅炉换热后与水蒸气按一定比例混
1.含二氧化硫的热气体经废热锅炉换热后与水蒸气按一定比例混合,混合气体经冷却器降温后进入装有活性炭(活性炭经以下处理:用酞菁染料、CeOx、改性的CeOx、氧化镁、金属紫菜碱等(总量不能超过0.3%)无机或有机化合物进行处理,以增强催化活性;120~500℃干燥后,真空脱气5~10h,然后进行防水处理;最后以整体形式波纹成型)的涓流床反应器,反应生成三氧化硫及硫酸。 2.用酯、酮、四氢呋喃等有机溶剂洗脱附着在催化剂上的硫酸粗
2.用酯、酮、四氢呋喃等有机溶剂洗脱附着在催化剂上的硫酸粗品,同时有机溶剂还可润湿活化催化剂,使催化剂保持其吸附和催化能力,有机溶剂可循环使用;除去大部分二氧化硫的反应器排出气体,通过冷凝器和气液分离器后,与来自填料精馏塔的气体一同进入装有活性炭的气体捕获器,脱硫后排放。 3.粗硫酸产品经加热器加热后进入填料精馏塔,精馏得到所需要
3.粗硫酸产品经加热器加热后进入填料精馏塔,精馏得到所需要的产品硫酸,塔顶产品经冷凝器冷凝后,通过气液分离器分离,气体进入装有活性炭的气体捕获器,液体部分回流到填料精馏塔,其余部分通过溶剂循环管路进入溶剂槽循环使用。 通常多个反应器可并联使用,反应器组合流程,采用连续流程,
通常多个反应器可并联使用,反应器组合流程,采用连续流程,即溶剂连续进入反应器,然后送入精馏塔分离。这种流程也可只用1个反应器,但此时仅适用于溶剂挥发度较低或气体处理量适中的情况,否则会造成溶剂损失。 有时也采用间歇操作方式,二氧化硫气体依次通过反应器,即二
有时也采用间歇操作方式,二氧化硫气体依次通过反应器,即二氧化硫刚开始通过第一个反应器时,不通溶剂,直到二氧化硫不再被吸收,所处理气体切换到第二个反应器后,用溶剂洗脱第一个反应器中活性炭上吸附的硫酸,按此操作法不断向后切换。反应器数量由处理气体的流速、进气二氧化硫浓度及催化剂活性和数量确定。 二、实验效果
二、实验效果 Silveston等采用上述二氧化硫催化氧化新工艺进行了实验。反应器直径为5cm,高度为100cm,内装CentaurTM活性炭(60目);反应器还设有液相分布器,反应器底部设置分离区,气液同向往下进入反应器,以丙酮为溶剂。在常温常压下,处理2%SO2、5%O2、29%H2O(其余为氮气)的混合气时,二氧化硫转化率达到96.5%以上,配合后续工艺二氧化硫转化率达到99%以上。有二氧化碳和丙酮存在时,当反应温度为35℃、压力为7802kPa、空速1000h-1时,处理5%SO2、3%O2、5%H2O(其余为氮气)混合气时,可得质量分数为99%的硫酸。 该工艺可处理SO2含量为0.01%~15%的气体,具有时空收率高,是传统工艺的几十甚至上百倍;反应温度低;能耗低;对设备的腐蚀小等特点。既可用于改进现有硫酸生产工艺,也可用于处理电厂等排放的低浓度二氧化硫烟道气来生产硫酸。(谢方友)
