一種利用硫酸生產工業尾氣制備高純亞硫酸鈉的工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用硫酸生產工業尾氣制備高純亞硫酸鈉的工藝；該工藝是采用亞硫酸鈉與亞硫酸氫鈉的混合溶液對硫酸生產尾氣中的二氧化硫進行吸收，再通過氣提法用二氧化碳循環氣體對二氧化硫進行解吸，解吸的二氧化硫氣體進入亞硫酸氫鈉形成塔與碳酸鈉反應生成亞硫酸氫鈉溶液，再與氫氧化鈉反應，得到高純的亞硫酸鈉溶液，濃縮得到高純的亞硫酸鈉產品；該工藝充分利用硫酸生產尾氣中的二氧化硫廢氣，降低二氧化硫的排放濃度，制備出高純度的亞硫酸鈉，將資源利用和環境保護一體化，產生了很大經濟效益。
【專利說明】—種利用硫酸生產工業尾氣制備高純亞硫酸鈉的工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用硫酸生產工業尾氣制備高純亞硫酸鈉的工藝，屬于環保化工【技術領域】。
技術背景
[0002]經典的亞硫酸鈉制備是采用硫磺為原料，與空氣反應后形成低含氧量、高濃度二氧化硫的氣體與碳酸鈉或燒堿反應形成亞硫酸鈉產品。以硫鐵礦為原料生產硫酸過程中，凈化煙氣或吸收尾氣含有大量的氧氣，采用硫酸生產過程的凈化煙氣或吸收尾氣中的二氧化硫為原料來制備亞硫酸鈉時，氣相中的氧氣會與液相中的亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉發生反應，形成硫酸鈉，使得亞硫酸鈉的含量變低，嚴重影響亞硫酸鈉的品質。同時從硫酸吸收塔出來的尾氣含有微量的三氧化硫氣體，這些三氧化硫氣體會進入后續的吸收循環液，形成硫酸鈉，也影響了亞硫酸鈉的純度。
[0003]硫酸生產一般采用兩轉兩吸的經典工藝，排放尾氣中的二氧化硫一般會高于800ppm,隨著國家愛環保新的二氧化硫排放標準的提高(低于400ppm),采用經典的生產工藝很難達到排放標準，必須對生產尾氣進行再次脫硫處理。如何有效地將硫酸生產過程排放的尾氣資源化處理成了硫酸生產系統的一種重要問題。
【發明內容】
[0004]本發明針對現有技術中采用硫酸生產過程的凈化煙氣或吸收尾氣中的二氧化硫為原料來制備亞硫酸鈉時，氣相中的氧氣易氧化亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉形成硫酸鈉，使得亞硫酸鈉產品的產率和純度均降低的缺陷，目的是在于提供一種利用硫酸工業排放的尾氣制備高純度亞硫酸鈉的工藝，該工藝有效將資源利用和環境保護一體化，能產生很大經濟效益。
[0005]本發明提供了一種利用硫酸生產工業尾氣制備高純亞硫酸鈉的工藝，該工藝是二氧化硫尾氣經降溫后進入二氧化硫吸收塔與二氧化硫循環吸收液進行逆流接觸吸收；吸收了二氧化硫的二氧化硫循環吸收液從二氧化硫吸收塔中出來，進入熱交換器進行換熱，再經過加熱器升溫后，進入氣提塔與氣提塔塔底進入的二氧化碳循環氣體逆流接觸，進行二氧化硫解吸；解吸所得的二氧化硫與二氧化碳循環氣體從氣提塔出來，經冷卻后，進入亞硫酸氫鈉形成塔與含碳酸鈉的吸收液逆流接觸反應；反應得到亞硫酸氫鈉溶液從亞硫酸氫鈉形成塔出來，部分與氫氧化鈉反應，形成亞硫酸鈉溶液，經濃縮，結晶，得到亞硫酸鈉，余下部分補加碳酸鈉后進入亞硫酸氫鈉形成塔循環使用；其中，進入氣提塔的二氧化硫循環吸收液的溫度為80~100°C，進入氣提塔的二氧化碳循環氣體溫度在35~50°C;所述的加熱器采用從硫酸吸收塔出來的高溫循環酸為熱源。
[0006]優選的工藝，從氣提塔出來的二氧化硫循環吸收液進入熱交換器與二氧化硫吸收塔出來的二氧化硫循環吸收液換熱后返回二氧化硫吸收塔進行循環使用。
[0007]優選的工藝，從亞硫酸氫鈉形成塔出來的二氧化碳循環氣體返回氣提塔循環使用。
[0008]所述的二氧化硫吸收塔中二氧化硫循環吸收液的液相溫度為10~35°C。
[0009]所述的二氧化硫吸收塔中的二氧化硫循環吸收液是亞硫酸鈉與亞硫酸氫鈉的混合溶液。
[0010]所述的亞硫酸鈉氫鈉形成塔中的含有碳酸鈉的吸收液液相溫度為20~40°C。
[0011]優選的工藝，進入亞硫酸氫鈉形成塔的含二氧化硫的二氧化碳循環氣體的溫度為30 ~50?。
[0012]優選的工藝，從硫酸吸收塔出來的120°C左右的吸收尾氣進入間接水冷器，溫度降低到38~58。。。
[0013]所述的二氧化硫尾氣是硫酸吸收塔出來的尾氣，二氧化硫的體積含量不高于
0.7% ;經二氧化硫循環吸收液吸收后尾氣中的二氧化硫含量不高于50ppm。
[0014]優選的工藝，從氣提塔出來的含有二氧化硫的二氧化碳循環氣體溫度為75V~95。。。
[0015]優選的工藝，進入 亞硫酸鈉形成塔的含有碳酸鈉的吸收液溫度為20~40°C ;流出亞硫酸鈉形成塔的亞硫酸氫鈉溶液溫度為30~40°C。
[0016]優選的工藝，從亞硫酸氫鈉形成塔出來的亞硫酸氫鈉溶液部分引出與氫氧化鈉反應形成亞硫酸鈉溶液，部分引出補加反應過程需要消耗當量的碳酸鈉作為吸收液循環使用。
[0017]優選的工藝，用于吸收二氧化硫的二氧化硫循環吸收液為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的混合液。
[0018]所述的二氧化硫吸收循環液中會不斷有硫酸鈉的形成，體系中的硫酸鈉含量不斷上升，需要從系統中取出少量的吸收液進行冷到處理，將體系中的硫酸鈉結晶析出，同時補加少量的亞硫酸鈉溶，維持體系中的吸收劑量的平衡。
[0019]本發明的利用硫酸生產工業尾氣制備高純亞硫酸鈉的工藝包括以下步驟:
[0020]I)吸收:從硫酸吸收塔出來的吸收尾氣(二氧化硫的體積含量不高于0.7%)進入間接水冷器，溫度降低到38~58°C后，進入二氧化硫吸收塔與溫度為10~35°C的二氧化硫循環吸收液進行逆流接觸吸收；其中，二氧化硫循環吸收液為亞硫酸鈉與亞硫酸氫鈉的混合溶液；從二氧化硫吸收塔出來的尾氣中的二氧化硫的含量不高于50ppm ；
[0021]2)氣提法解吸:吸收了二氧化硫的二氧化硫循環吸收液從二氧化硫吸收塔中出來，進入熱交換器與從氣提塔出來的二氧化硫循環吸收液進行換熱，再經過加熱器升溫到80~100°C后，進入氣提塔與氣提塔塔底進入的溫度為35~50°C的二氧化碳循環氣體逆流接觸，進行二氧化硫解吸，得到溫度為75V~95°C的含有二氧化硫的二氧化碳循環氣體混合氣體；其中，加熱器是采用從硫酸吸收塔出來的高溫循環酸進行加熱；
[0022]3)制備亞硫酸鈉:從氣提塔出來含有二氧化硫的二氧化碳循環氣體，經冷卻到30~50°C后，進入亞硫酸氫鈉形成塔與溫度為20~40°C的含有碳酸鈉的吸收液逆流接觸反應；反應得到亞硫酸氫鈉溶液從亞硫酸氫鈉形成塔出來，部分與氫氧化鈉反應，形成亞硫酸鈉溶液，經濃縮，結晶，得到亞硫酸鈉，余下部分補加反應過程需要消耗當量的碳酸鈉作為吸收液循環使用。
[0023]本發明的有益效果:本發明的利用硫酸生產工業尾氣制備高純亞硫酸鈉的工藝，綜合了多個循環工藝將硫酸工業中的二氧化硫尾氣進行一吸一脫，低能耗，高產率連續制備出高純度的亞硫酸鈉，實現了資源利用與環保一體化，產生了很大的經濟效益。本發明的工藝具有以下優點:1)采用亞硫酸鈉與亞硫酸氫鈉混合液對尾氣中的二氧化硫進行吸收，并采用二氧化碳氣體將吸收的二氧化硫進行氣提解吸，吸收和解吸過程能將氣相中的氧體積含量降低到小于0.01%，為制備高純的亞硫酸鈉產品提供了必要條件，制得的亞硫酸鈉產品的純度提聞到99%以上；2)使用硫酸生廣工業中的聞溫余熱進行加熱來、解吸二氧化硫，提高二氧化硫的脫吸率，減少二氧化硫吸循環吸收液的使用量，與循環二氧化碳的使用量，充分利用了能源，降低能耗；3)排放尾氣中二氧化硫可降低到50ppm，在將二氧化硫深度資源化利用的同時，也解決了硫酸生產二氧化硫排放的環保問題，將二氧化硫的排放量降低到一個新的水平。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]【圖1】為本發明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0025]以下實施例旨在進一步說明本發明，而不是限制本發明的保護范圍。
[0026]實施例1
[0027]某公司現有30萬噸硫酸生產線，原來采用兩轉兩吸的經典生產工藝，吸收尾氣中的二氧化硫濃度高于800ppm，與國家新頒布的尾氣排放標準相差很遠，該公司運用本發明的工藝進行技術改造，改造后的亞硫酸鈉產能大于2.5萬噸，亞硫酸鈉產品的純度為99.5%。硫酸尾氣最終排放二氧化硫低于40ppm。
[0028]1、將原有的兩轉兩吸制酸流程轉變為一轉一吸流程；
[0029]2、從一吸塔出來的尾氣溫度為120°C ;氣流量為92000標準立方米/小時，二氧化硫的體積含量為0.68% ；
[0030]3、從硫酸吸收塔出來的120°C吸收尾氣進入間接水冷器，將尾氣的溫度降低到45。。~52。。；
[0031] 4、從水冷器來的低濃度的二氧化硫吸收尾氣在二氧化硫吸收塔中與20°C左右的二氧化硫循環吸收液作用，二氧化硫轉入液相。出二氧化硫吸收塔的尾氣中的二氧化硫含量低于40ppm ;二氧化硫循環吸收液的出塔溫度為28°C，流量為240立方米/小時；
[0032]5、從二氧化硫吸收塔出來的二氧化硫循環吸收液進入熱交換器與氣提塔來熱二氧化硫循環吸收液進行熱交換，溫度升高到60°C，而從氣提塔來進入熱交換器的二氧化硫循環吸收液的溫度72°C，出熱交換器的溫度為38°C ；
[0033]6、從熱交換器來的二氧化硫循環吸收液進入加熱器與硫酸吸收塔來的循環吸收酸換熱，溫度升高到90°C ；
[0034]7、從加熱器來的熱二氧化硫循環吸收液進入氣提塔將二氧化硫解吸，氣提氣流采用循環的二氧化碳氣體，進塔的循環二氧化碳氣流溫度為38°C ;出氣提塔氣流溫度在88°C ；進塔的循環二氧化碳氣流量為12000標準立方米/小時，出氣提塔氣流的二氧化硫的干含量為4.75% ；
[0035]8、出氣提塔的循環二氧化碳氣進入水冷器，將氣體溫度冷卻到40°C，冷凝的水分返回提氣塔；
[0036]9、從水冷器來的夾帶二氧化硫的循環二氧化碳氣體進入亞硫酸酸氫鈉形成塔，與吸收液中的碳酸鈉反應形成碳酸氫鈉，并釋放出二氧化碳。進入亞硫酸氫鈉形成塔的循環二氧化碳的氣溫在40°C，進入亞硫酸氫鈉形成塔的吸收循環液溫度為38°C ;出口溫度為380C ;吸收循環液的流量為120立方米/小時；
[0037]10、從亞硫酸氫鈉形成塔出來的循環二氧化碳氣體進入引風機升壓后進入氣體塔循環使用。
[0038]11、從亞硫酸氫鈉形成塔出來的吸收液部分引出與氫氧化鈉反應形成亞硫酸鈉溶液，部分引出補加反應過程需要消耗當量的碳酸鈉作為吸收液循環使用；補加碳酸鈉的量為1.135噸/小時，引出亞硫酸氫鈉的量為10立方米/小時；加入氫氧化鈉的量為0.86噸/小時，折合32%的燒堿為2.68噸/小時；
[0039]12、形成的亞硫酸鈉溶液經過濃縮結晶析出，離心分離，得到高純的亞硫酸鈉產品，亞硫酸鈉產品的純度為99.5%，產量為2.7萬噸/年；
[0040]13、二氧化硫吸收循環液中會不斷有硫酸鈉的形成，體系中的硫酸鈉含量不斷上升，每小時需要從系統中取出2立方米的吸收液進行冷到處理，將體系中的亞硫酸鈉結晶析出，同時補加少量的亞硫酸鈉溶，維持體系中的吸收劑量的平衡。
[0041]實施例2
[0042]以10萬噸的一轉一吸硫酸生產線的尾氣回收，制備高純亞硫酸鈉為例
[0043]1、從一吸塔出來的尾氣溫度為120°C ;氣流量為30000標準立方米/小時，二氧化硫的體積含量為0.70% ；
[0044]3、從硫酸吸收塔出來的120°C吸`收尾氣進入間接水冷器，將尾氣的溫度降低到48 0C ；
[0045]4、從水冷器來的低濃度的二氧化硫吸收尾氣在二氧化硫吸收塔中與20°C左右的二氧化硫循環吸收液作用，二氧化硫轉入液相。出二氧化硫吸收塔的尾氣中的二氧化硫含量低于45ppm ;二氧化硫循環吸收液的出塔溫度為28°C，流量為80立方米/小時；
[0046]5、從二氧化硫吸收塔出來的二氧化硫循環吸收液進入熱交換器與氣提塔來熱二氧化硫循環吸收液進行熱交換，溫度升高到58°C，而從氣提塔來進入熱交換器的二氧化硫循環吸收液的溫度70°C，出熱交換器的溫度為38°C ；
[0047]6、從熱交換器來的二氧化硫循環吸收液進入加熱器與硫酸吸收塔來的循環吸收酸換熱，溫度升高到88°C ；
[0048]7、從加熱器來的熱二氧化硫循環吸收液進入氣提塔將二氧化硫解吸，氣提氣流采用循環的二氧化碳氣體，進塔的循環二氧化碳氣流溫度為38°C ;出塔氣流溫度在85°C ；進塔的循環二氧化碳氣流量為4000標準立方米/小時，出塔氣流的二氧化硫的干含量為
4.62% ；
[0049]8、出氣提塔的循環二氧化碳氣進入水冷器，將氣體溫度冷卻到40°C，冷凝的水分返回提氣塔；
[0050]9、從水冷器來的夾帶二氧化硫的循環二氧化碳氣體進入亞硫酸酸氫鈉形成塔，與吸收液中的碳酸鈉反應形成碳酸氫鈉，并釋放出二氧化碳。進入亞硫酸氫鈉形成塔的循環二氧化碳的氣溫在40°C，進入亞硫酸氫鈉形成塔的吸收循環液溫度為38°C ;出口溫度為38°C ;吸收循環液的流量為50立方米/小時；
[0051]10、從亞硫酸氫鈉形成塔出來的循環二氧化碳氣體進入引風機升壓后進入氣體塔循環使用。
[0052]11、從亞硫酸氫鈉形成塔出來的吸收液部分引出與氫氧化鈉反應形成亞硫酸鈉溶液，部分引出補加反應過程需要消耗當量的碳酸鈉作為吸收液循環使用；補加碳酸鈉的量為0.378噸/小時，引出亞硫酸氫鈉的量為3.33立方米/小時；加入氫氧化鈉的量為0.287噸/小時，折合32%的燒堿為0.90噸/小時；
[0053]12、形成的亞硫酸鈉溶液經過濃縮結晶析出，離心分離，得到高純的亞硫酸鈉產品，亞硫酸鈉產品的純度為99.6%，產量為0.9萬噸/年；
[0054]13、二氧化硫吸收循環液中會不斷有硫酸鈉的形成，體系中的硫酸鈉含量不斷上升，每小時需要從系統中取出0.8立方米的吸收液進行冷到處理，將體系中的亞硫酸鈉結晶析出，同時補加少量的亞硫 酸鈉溶，維持體系中的吸收劑量的平衡。
【權利要求】
1.一種利用硫酸生產工業尾氣制備高純亞硫酸鈉的工藝，其特征在于，二氧化硫尾氣經降溫后進入二氧化硫吸收塔與二氧化硫循環吸收液進行逆流接觸吸收；吸收了二氧化硫的二氧化硫循環吸收液從二氧化硫吸收塔中出來，進入熱交換器進行換熱，再經過加熱器升溫后，進入氣提塔與氣提塔塔底進入的二氧化碳循環氣體逆流接觸，進行二氧化硫解吸；解吸所得的二氧化硫與二氧化碳循環氣體從氣提塔出來，經冷卻后，進入亞硫酸氫鈉形成塔與含碳酸鈉的吸收液逆流接觸反應；反應得到亞硫酸氫鈉溶液從亞硫酸氫鈉形成塔出來，部分與氫氧化鈉反應，形成亞硫酸鈉溶液，經濃縮，結晶，得到亞硫酸鈉，余下部分補加碳酸鈉后進入亞硫酸氫鈉形成塔循環使用；其中，進入氣提塔的二氧化硫循環吸收液的溫度為80~100°C，進入氣提塔的二氧化碳循環氣體溫度在35~50°C;所述的加熱器采用從硫酸吸收塔出來的高溫循環酸為熱源。
2.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，從氣提塔出來的二氧化硫循環吸收液進入熱交換器與二氧化硫吸收塔出來的二氧化硫循環吸收液換熱后返回二氧化硫吸收塔進行循環使用。
3.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，從亞硫酸氫鈉形成塔出來的二氧化碳循環氣體返回氣提塔循環使用。
4.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述的二氧化硫吸收塔中二氧化硫循環吸收液的液相溫度為10~35°C。
5.如權利要求4所述的工藝，其特征在于，所述的二氧化硫吸收塔中的二氧化硫循環吸收液是亞硫酸鈉與亞硫酸氫鈉的混合溶液。
6.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述的亞硫酸鈉氫鈉形成塔中的含有碳酸鈉的吸收液液相溫度為20~40°C。
7.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，進入亞硫酸氫鈉形成塔的含二氧化硫的二氧化碳循環氣體的溫度為3 0~50°C。
8.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述的二氧化硫尾氣經降溫后溫度為38~58。。。
9.如權利要求1~8任一項所述的工藝，其特征在于，所述的二氧化硫尾氣是硫酸吸收塔出來的尾氣，二氧化硫的體積含量不高于0.7%。
【文檔編號】C01D5/14GK103570046SQ201310566611
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】曾維興, 曹立祥, 陳建國 申請人:湖南恒光化工有限公司