二氧化硫主要生产工艺原理
柠檬酸—柠檬酸钠溶液是多级缓冲溶液,吸收二氧化硫时发生如下反应:
上述(1)、(2)式描述了二氧化硫在溶液中的溶解过程,(3)～(5)式描述了柠檬酸盐的缓冲作用。由于柠檬酸根不断与H+结合,可防止溶液中H+浓度大幅度提高,从而保证了二氧化硫的吸收正常进行。吸收溶液的最佳pH值可根据气体中的二氧化硫浓度来确定。吸收二氧化硫后的溶液进入解吸塔,通过加热使NaHSO3分解放出SO2。解吸过程是上述各反应的逆过程。溶液再生后重复使用。
二氧化硫主要生产工艺流程
净化工序
由硫磺制酸系统来的高温炉气〔350～360℃、24～25 kPa、φ(SO2)10%～11%、φ(SO3)<0.03%〕经过炉气冷却器使温度低于100℃后进入酸洗塔。在酸洗塔内，炉气和浓硫酸逆流接触，除去水分、酸雾等杂质，然后再进入除雾器除去微量酸雾后进入吸收系统。此时炉气ρ水分<0.1 g/m3，ρ酸雾<0.03 g/m3。离开酸洗塔的浓硫酸经过浓酸冷却器降低温度，并调整w(H2SO4)为93%～95%后循环使用。
吸收工序
经过净化工序的炉气，从底部进入吸收塔，与来自贫液冷却器的柠檬酸—柠檬酸钠溶液(贫液)逆流接触。贫液中柠檬酸总量为200～220 g/L，游离柠檬酸含量<25 g/L，温度<40℃ ，气相中的SO298%以上可以转移到贫液中去。离开吸收塔的气体再经过适当的处理，达标后放空。
吸收SO2后的柠檬酸—柠檬酸钠溶液(富液)离开吸收塔底部时温度有所升高，进入解吸工序，此时ρ(SO2)<90 g/L。
解吸工序
来自吸收工序的富液首先经过贫富液换热器，温度达到90℃左右进入解吸塔顶部，与来自加热釜的热气流在塔内接触，溶液温度不断升高，使SO2解吸出来并由解吸塔顶部逸出进入冷却干燥工序。由解吸塔底部出来的溶液进入加热釜，用低压蒸汽(0.5～0.6MPa)加热，溶液中的SO2继续被驱赶出去，同时有水分蒸出，上行的气流进入解吸塔内，与富液进行热量、质量的交换。加热釜底部的溶液(贫液)温度达到110～115℃进入贫富液换热器，将热量传递给富液后，温度≤70℃，去贫液冷却器，被进一步冷却并进入吸收工序。此时贫液中ρ(SO2)<30 g/L，温度<40℃。柠檬酸—柠檬酸钠溶液在吸收塔与解吸塔之间循环。
冷却、干燥工序
离开解吸塔的解吸气中含有SO2和大量水蒸汽。气体首先经过SO2冷却器，一方面降低温度，另一方面使水蒸汽凝结补充到贫液中，以保持溶液的水平衡，并减少有效成分的损失。离开SO2冷却器的气体进入干燥塔，在干燥塔内，气体与浓硫酸接触，形成含水极少(ρ水分<0.1 g/m3)的SO2气体进入压缩液化工序。离开干燥塔的浓硫酸，经过冷却器并将w(H2SO4)调整到96%～98%后循环使用。
压缩液化工序
由干燥塔来的SO2气体首先进入压缩机压缩，并经过油分离器进入SO2冷凝器。在冷凝器中，SO2被液化，送入液体SO2储槽。
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