利用焦硫酸和硫磺生产二氧化硫的系统的制作方法

本技术涉及化工生产，具体涉及一种利用焦硫酸和硫磺生产二氧化硫的系统。

背景技术：

1、工业上生产液体二氧化硫的方法主要有纯氧燃烧法、三氧化硫—硫磺法、碱—酸法、柠檬酸钠法、有机胺法等。

2、纯氧燃烧法采用纯氧通入焚硫炉与液硫在焚硫炉内进行贫氧燃烧，产生的二氧化硫烟气中含有大量的硫磺蒸气，经锅炉冷却后进入丝网过滤器物理脱除硫磺，或再与三氧化硫反应将二氧化硫烟气中的硫磺微粒氧化为二氧化硫气体，并经酸洗净化除去杂质，之后进入压缩机将二氧化硫气体压缩至0.4mpag以上采用循环冷却水在冷凝器中将二氧化硫气体冷凝成液体二氧化硫；净化后的二氧化硫烟气或进入冷冻机组液化器中得到液体二氧化硫。采用此工艺需要设置空分装置，投资高且运行成本高；如采用加压液化需设置压缩机，压缩机容易被腐蚀，压缩机润滑油带入液体二氧化硫会影响产品质量，如操作控制不当出现氧气过量带入压缩机与润滑油接触容易引起爆炸事故，存在一定的安全风险。

3、碱—酸法一般采用氨水、氢氧化钠等碱性溶液在填料塔内吸收尾气中的低浓度so2气体，生成亚硫酸氢铵、亚硫酸铵溶液或亚硫酸氢钠、亚硫酸钠溶液，再用浓硫酸分解亚硫酸盐溶液，生成含水汽的so2气体经浓硫酸干燥后得到浓度较高的so2气体，再经加压法或冷冻法生成液体二氧化硫。该工艺技术成熟可靠，但需消耗大量的氨或氢氧化钠和硫酸，副产品硫酸铵和硫酸钠价值低，其实质为高价值的原料生产了低价值的产品，属于低值化利用工艺，生产成本高，竞争力不强。

4、柠檬酸钠法采用柠檬酸钠溶液吸收—解吸法生产so2气体，一般采用柠檬酸钠溶液在塔内吸收尾气中的低浓度so2气体，得到的柠檬酸钠富液与经解吸后的贫液进行换热回收热量后，富液进入脱吸塔解吸出湿so2气体，湿so2气体经冷却及干燥除水后得到干燥的so2气体，经加压法或冷冻法生产液体二氧化硫。该工艺技术成熟可靠，柠檬酸钠可循环使用，但循环一定周期后需要脱除柠檬酸钠溶液中的硫酸盐，柠檬酸钠原料成本高且消耗较高，生产成本较高，竞争力不强。

5、有机胺法采用脂肪族或芳族胺的溶液吸收—解吸法生产so2气体，一般采用有机胺贫液吸收尾气中的低浓度so2气体，得到的有机胺富液与经解吸后的贫液进行换热回收热量后，富液进入脱吸塔用蒸汽解吸出高浓度so2气体，经冷却及干燥除水后得到干燥的so2气体，经加压法或冷冻法生产液体二氧化硫。该工艺技术成熟可靠，有机胺可循环使用，但循环一定周期后需要脱除有机胺溶液中的硫酸盐，有机胺原料成本高且消耗较高，且有机胺有毒，生产成本较高。

6、三氧化硫—硫磺法将液体三氧化硫和液体硫磺通入带搅拌的反应釜，在反应釜夹套中通入冷却水控制压力在0.6～0.8mpa、反应温度在80～110℃，反应产生的二氧化硫混合气体中含有5～10vol%的三氧化硫，此混合气体进入填料塔三氧化硫与固体硫磺反应转化为二氧化硫，填料塔出口含少量硫磺和三氧化硫的高浓度二氧化硫气体进入酸洗净化塔采用浓硫酸吸收净化除去少量硫磺和三氧化硫气体，净化后的二氧化硫气体经冷凝器采用30～40℃循环冷却水冷凝成液体二氧化硫。该工艺流程简单、建设投资低，但需采用价格较高的液体三氧化硫为原料，生产成本较高。

7、综合来看，目前纯氧燃烧法、三氧化硫—硫磺法、碱—酸法、柠檬酸钠法、有机胺法均有采用，各种工艺都各有优缺点，都还有进一步提升改进的空间。

8、其中，三氧化硫—硫磺法采用液体三氧化硫为原料，蒸发、冷凝生产液体三氧化硫的能源和动力消耗较高；其直接采用液体三氧化硫加入反应釜，在80～110℃的高温下反应釜内的硫酸很难与液体三氧化硫结合成焦硫酸，其实质是三氧化硫直接与硫磺反应，在80℃下液体三氧化硫的饱和蒸汽压是焦硫酸的19倍，所以相同条件下液体三氧化硫的挥发量较大，所生成的高浓度二氧化硫气体中三氧化硫含量高达5～10vol%。且该反应需要加压操作，其压力和速率控制与二氧化硫液化速率控制的匹配控制较为困难，由于反应釜压力控制不稳造成反应釜中的液体三氧化硫大量挥发导致二氧化硫气体中三氧化硫含量可能大幅增加。其采用固体硫磺在塔内还原三氧化硫的过程中由于固体硫磺比表面积小还原效率低，且会将固体硫磺微粒带入高浓度二氧化硫气体中，需要采用浓硫酸净化去除固体硫磺微粒及剩余的三氧化硫气体，净化后的浓硫酸中含有固体硫磺微粒后续利用困难，导致采用液体三氧化硫为原料生产高浓度二氧化硫气体过程中由于三氧化硫含量高且后续与固体硫磺的还原反应不完全，需要采用浓硫酸吸收剩余的较多的三氧化硫生成高浓度硫酸的形式又返回硫酸装置，导致三氧化硫在系统内的无效循环，致使整个系统的能量和动力消耗较高，导致生产成本较高。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种流程简单、生产效率高、生产成本低、能源和动力消耗低（低碳）的二氧化硫生产系统。

2、本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种利用焦硫酸和硫磺生产二氧化硫的系统，包括反应装置，反应装置上分别设有焦硫酸和硫磺入口，反应装置上设有加热组件，反应装置中生成的二氧化硫气体依次经过净化装置、冷凝装置和暂存槽，所述反应装置、净化装置、冷凝装置和暂存槽依次通过管道连通，焦硫酸在所述反应装置中加热分解出三氧化硫后与硫磺反应，净化装置将生成的二氧化硫气体中含有的三氧化硫去除，冷凝装置将二氧化硫气体冷凝为二氧化硫液体。

4、具体的，上述反应装置液体硫磺入口处设有喷头。

5、具体的，上述反应装置上安装有视镜。

6、具体的，上述的加热组件为蒸汽加热组件，包括蒸汽热源和夹套，所述的夹套设于所述反应装置外壁，且与蒸汽热源连通。

7、具体的，上述净化装置内设有分酸器。

8、具体的，上述净化装置设有除雾器。

9、优选的，反应装置包括第一反应装置和第二反应装置，第一反应装置的液相出口与第二反应装置通过管道连通，焦硫酸和硫磺在70～90℃下在第一反应装置中反应，第一反应装置中的反应底液进入第二反应装置在90～110℃进行深度反应。

10、优选的，还包括回收装置，所述回收装置与反应装置和净化装置连通。

11、具体的，上述回收装置与反应装置焦硫酸进口和反应底液出口通过管道连通，所述回收装置与净化装置中的净化物进出口通过管道连通。

12、具体的，上述回收装置包括焦硫酸回收装置和硫酸回收装置，所述焦硫酸回收装置与反应装置连通，所述硫酸回收装置与净化装置连通。

13、本实用新型的有益效果是：

14、1）本实用新型针对三氧化硫—硫磺法，采用焦硫酸加热分解三氧化硫与硫磺反应生成二氧化硫，相对于三氧化硫—硫磺法减少了生产三氧化硫的蒸发和冷凝工艺过程，从而使整个工艺流程得到简化、提高生产效率。

15、2）通过回收装置对低浓度焦硫酸和净化装置中的浓硫酸进行回收循环利用，提高生产效率，降低生产成本。

技术特征：

1.一种利用焦硫酸和硫磺生产二氧化硫的系统，其特征在于：包括反应装置，反应装置上分别设有焦硫酸和硫磺入口，所述反应装置上设有加热组件，所述反应装置中生成的二氧化硫气体依次经过净化装置（3）、冷凝装置（4）和暂存槽（5），所述反应装置、净化装置（3）、冷凝装置（4）和暂存槽（5）依次通过管道连通，所述焦硫酸在所述反应装置中加热分解后与硫磺反应，所述净化装置（3）将生成的二氧化硫气体中含有的三氧化硫去除，所述冷凝装置（4）将二氧化硫气体冷凝为二氧化硫液体。

2.根据权利要求1所述的生产二氧化硫的系统，其特征在于：所述反应装置液体硫磺入口处设有喷头。

3.根据权利要求1所述的生产二氧化硫的系统，其特征在于：所述反应装置上安装有视镜（8）。

4.根据权利要求1所述的生产二氧化硫的系统，其特征在于：所述的加热组件为蒸汽加热组件，包括蒸汽热源和夹套，所述的夹套设于所述反应装置外壁，且与蒸汽热源连通。

5.根据权利要求1所述的生产二氧化硫的系统，其特征在于：所述净化装置（3）内设有分酸器。

6.根据权利要求1所述的生产二氧化硫的系统，其特征在于：所述净化装置（3）设有除雾器。

7. 根据权利要求1所述的生产二氧化硫的系统，其特征在于：所述反应装置包括第一反应装置（1）和第二反应装置（2），所述第一反应装置（1）的液相出口与所述第二反应装置（2）通过管道连通，所述焦硫酸和硫磺在70～90℃下在第一反应装置（1）中反应，第一反应装置（1）中的反应底液进入第二反应装置（2） 在90～110℃进行深度反应。

8.根据权利要求1所述的生产二氧化硫的系统，其特征在于：还包括回收装置（6），所述回收装置（6）与反应装置和净化装置（3）连通。

9.根据权利要求8所述的生产二氧化硫的系统，其特征在于：所述回收装置（6）与反应装置焦硫酸进口和反应底液出口通过管道连通，所述回收装置（6）与净化装置（3）中的净化物进出口通过管道连通。

10.根据权利要求8所述的生产二氧化硫的系统，其特征在于：所述回收装置（6）包括焦硫酸回收装置和硫酸回收装置，所述焦硫酸回收装置与反应装置连通，所述硫酸回收装置与净化装置（3）连通。

技术总结
本技术公开了一种利用焦硫酸和硫磺生产二氧化硫的系统，涉及化工生产技术领域，包括反应装置，反应装置上分别设有焦硫酸和硫磺入口，反应装置上设有加热组件，反应装置中生成的二氧化硫气体依次经过净化装置、冷凝装置和暂存槽，所述反应装置、净化装置、冷凝装置和暂存槽依次通过管道连通，焦硫酸在所述反应装置中加热分解后与硫磺反应，净化装置将生成的二氧化硫气体中含有的三氧化硫去除，冷凝装置将二氧化硫气体冷凝为二氧化硫液体。本技术针对三氧化硫—硫磺法，采用焦硫酸加热分解三氧化硫与硫磺反应生成二氧化硫，相对于三氧化硫—硫磺法减少了生产三氧化硫的蒸发和冷凝工艺过程，从而使整个工艺流程得到简化、提高生产效率。

技术研发人员：李海昆,丁华,普红英,延静,程希晨,李若松
受保护的技术使用者：云南化工设计院有限公司
技术研发日：20240314
技术公布日：2024/12/5