浓硫酸干燥及废硫酸综合利用技术的应用

包庆山，蔡生吉，陶 磊，刘清泉

（青海盐湖工业股份有限公司化工分公司，青海 格尔木 816000）

浓硫酸干燥及废硫酸综合利用技术的应用

包庆山，蔡生吉，陶 磊，刘清泉

（青海盐湖工业股份有限公司化工分公司，青海 格尔木 816000）

介绍了浓硫酸干燥工艺与废硫酸综合利用工艺的相关工艺原理及流程，并针对青海盐湖工业股份有限公司化工分公司综合利用项目中应用该套工艺技术的装置，对以上工艺在实际应用中达到的效果进行分析。

浓硫酸；脱水；裂解；综合利用

目前，国内对于原料气的脱水工艺主要有深冷脱水、深冷加浓硫酸干燥脱水和变温吸附脱水，由于深冷加浓硫酸干燥中既要考虑硫酸对设备的腐蚀问题，又要考虑产生的稀硫酸(即废酸)的处理问题，导致行业内应用较少，本文主要介绍浓硫酸干燥的实际应用效果及废硫酸的综合利用情况。

1 浓硫酸干燥工艺介绍

1.1 工艺原理

浓硫酸具有较高的脱水效率、不与氯化氢发生化学反应、氯化氢在硫酸中的溶解度低等优点，氯化氢干燥是在浓硫酸与含水的氯化氢接触后，通过浓硫酸吸收氯化氢中的水分。因此，浓硫酸干燥氯化氢的实质是水从氯化氢中扩散到硫酸中的传质过程，而该过程能否进行或进行的程度如何，取决于氯化氢分压与硫酸液面上水蒸气分压的差值，也就是传质推动力，传质推动力越大，干燥效果就越好。温度一定时，浓硫酸浓度越高，水蒸气分压愈低；浓硫酸浓度一定时，温度降低则水蒸气分压随之下降，从而加大了传质过程中的推动力。因此，在操作时选择适当的硫酸浓度和操作温度，有利于提高氯化氢干燥效果。

1.2 工艺流程

原料HCl气体首先通过深冷脱水和除雾后，经预热器预热至15～25℃，然后依次进入一级硫酸干燥塔和二级硫酸干燥塔，塔内HCl气体与塔顶喷淋的硫酸进行逆流接触，从而除去HCl气体中的水分，再经酸雾捕集器后进入混合器。硫酸干燥塔为填料塔，干燥塔有两级干燥，也有三级干燥，硫酸浓度定期进行检测，浓度低于95%时，送至稀硫酸槽，并打回废硫酸处理装置，浓硫酸由废硫酸处理装置输送到浓硫酸贮槽，并根据生产情况定期进行补给。浓硫酸干燥工序工艺流程见图1。

图1 浓硫酸干燥工序工艺流程

1.3 浓硫酸干燥运行情况

青海盐湖工业股份有限公司化工分公司PVC厂氯化氢干燥采用先深度冷冻脱水，后进行浓硫酸干燥脱水。深冷脱水后的氯化氢进行水分监测，数据见表1。经浓硫酸干燥后的氯化氢进行水分监测，数据见表2。

表1 深冷脱水后的氯化氢含水监测数据

表2 浓硫酸干燥后的氯化氢含水监测数据

由表1、表2可见，经过浓硫酸脱水后，氯化氢中含水明显降低，从而对PVC的生产和控制起到了非常重要的作用。但使用浓硫酸干燥脱水工艺，必须要消耗新鲜的98%浓硫酸，同时会产生大量的95%废硫酸，为了降低硫酸成本和防止环境污染，该公司在循环经济产业链配套1套2.5万t/a废硫酸处理装置。

2 废硫酸处理工艺介绍

2.1 工艺原理

2.1.1 裂解反应

废硫酸与天然气、空气一起在裂解炉中进行裂解反应，将废硫酸分解成SO2、CO2和水，其反应温度为1 000～1 200℃，反应压力为微负压。

2.1.2 转化反应

裂解气中的SO2在转化器中进行催化氧化，生成SO3。

2.1.3 吸收反应

用浓硫酸吸收转化器中的SO3，催化法制酸中，可通过此工序中操作条件的改变，制造出从稀硫酸到发烟硫酸的各种不同规格的成品硫酸。

2.2 工艺流程

废硫酸与燃烧用空气和燃料同时进入裂解炉，在裂解炉中分解为SO2、CO2和H2O，高温裂解气经废热锅炉换热产生蒸汽使本身降温后，再进入急冷塔和气体冷却塔进一步冷却。两塔中抽出的稀硫酸废液送往中和装置。

冷却后的裂解气，在酸雾分离器中除去气体中的酸雾后，同空气一起进入干燥塔，脱除水分，干燥塔中用于气体干燥的浓硫酸，为了保持其所需的浓度，需部分送往吸收塔，再补进等量的浓硫酸，同时要供给转化器一定量的空气，使SO2转化为SO3。干燥后的裂解气经鼓风机，通过换热器提高温度，然后送往转化器，使其由SO2转化为SO3，转化器由4段催化剂层构成，因为转化反应伴随着剧烈的放热反应，所以要通过换热来保持一定的反应温度。

转化后的转化气在原料和换热器组中冷却后送往吸收塔，为浓硫酸所吸收，最后作为成品硫酸回收，吸收塔中排出的废气由高烟囱排入大气。废硫酸回收利用工艺流程见图2。

2.3 废硫酸装置运行情况

该装置废硫酸主要来自PVC厂硫酸干燥后的废酸、乙炔装置乙炔干燥产生的废酸和钾碱装置干燥产生的废酸，三股废硫酸混合的浓度为80%～84%，具体废硫酸浓度监测数据见表3。

经过废硫酸回收装置处理后，硫酸浓度可达到98%以上，完全满足浓硫酸干燥工艺需求。具体产品硫酸浓度数据见表4。

图2 废硫酸回收利用工艺流程

表3 废硫酸监测数据

3 结语

近年来，国内PVC行业产能过剩严重，在这一特殊时期，各生产厂家除需进行节能降耗降成本、向多元化、高端化发展以求生存外，更需着重提高产品质量，以适应愈发激烈的市场竞争。浓硫酸干燥工艺可为PVC生产提供更为优质的原料气，以减少因原料气含水而造成的各种生产问题，提高产品质量。废硫酸回收工艺更是立足浓硫酸干燥工艺所产生的废硫酸处理及回收利用，真正作到了浓硫酸的循环再利用，彻底解决了企业废硫酸运输贮存的安全问题和环境污染问题。

表4 产品硫酸浓度监测数据

重庆塑料产业市场需求到2025年预计将超2000亿元

重庆市经信委总工程师赵刚表示，重庆市大力发展电子核心部件、智能终端、高端装备、新能源汽车及智能汽车等战略性新兴产业催生了塑料零部件配套需求。据预测分析，重庆市塑料产业市场需求到2025年将超过2 000亿元，产量需求将超过700万t；加上重庆市周边区域，整体市场需求规模将超过1万亿元。

重庆市政府正以梁平县为核心，围绕塑料制品、塑料模具、塑料机械、塑料改性、交易市场五大领域，以研发生产市场前景好、高技术含量、高附加值的工程塑料及改性塑料产品为重点，打造集研发设计、生产加工、检测评定、商贸物流、循环回收于一体的产业链完整的塑料产业集群，建成中国西部塑料生态产业集聚区，打造千亿级的产业链条。

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