CN8-持续移热二氧化硫 -申请公开

40说 明 书CN 102336396 A(19)中华人民共和国国家知识产权局 *CN102336396A*(10)申请公布号 CN 102336396 A (43)申请公布日 2012.02.01 (21)申请号 201110303168.6 (12)发明专利申请 (22)申请日 2011.09.27(71)申请人 宜兴市化工成套设备有限公司地址 214205 江苏省宜兴市环科园绿园路105号 (72)发明人 宋小良(51)Int.Cl.C01B 17/74(2006.01)权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (54)发明名称持续移热二氧化硫转化工艺(57)摘要持续移热二氧化硫转化工艺，适用于硫酸制C N 1 0 2 3 3 6 3 9 6 A 取行业，来自鼓风机的含有高浓度SO2烟气先通过一次转化换热器，加热到触媒起燃温度后，进入转化器一段反应层，通过调节冷却风机的风量来控制转化器内反应温度，一次转化完成的烟气通过一次转化换热器加热一次来气后进入第一吸收塔，SO3被吸收完后，烟气再进入二次转化换热器，加热至触媒起燃温度后进入转化器二段反应层，同样通过调节冷却风机的风量来控制转化器内反应温度，二次转化完成的气通过二次转化换热器加热二次来气后，进入第二吸收塔吸收完SO3后排空，该工艺解决了高浓度烟气转化技术中的温度控制瓶颈，使触媒及设备用钢材都在一个可以承受的较低温度下运行，且转化率可达99.85以上。权 利 要 求 书 1/1页1.持续移热二氧化硫转化工艺，其特征在于步骤为：1)来自二氧化硫鼓风机的烟气进入一次转化换热器的壳程，加热到触煤起燃温度后，进入转化器的一段反应层；2)步骤1)中的烟气在转化器的一段反应层内进行氧化反应，一段反应层的触煤层里设置有内移热管，内移热管中通入冷空气或冷水或低压蒸汽，氧化反应产生的热量被内移热管中的冷空气或冷水或低压蒸汽移走，通过调节冷却风机的流量，控制转化器的温度为52010；3)含有大量SO3 的烟气从转化器的一段反应层出来进入一次转化换热器的管程，与来自二氧化硫鼓风机的烟气换热，一段反应层的烟气温度降为15010出管程进入一次吸收塔；4)经一次吸收塔除去SO3 后的烟气进入二次转化换热器的壳程，加热到触煤起燃温度后，进入转化器的二段反应层；5)步骤4)中的烟气在转化器的二段反应层内进行氧化反应，二段反应层的触煤层里也设置有内移热管，内移热管中通入冷空气或冷水或低压蒸汽，氧化反应产生的热量被内移热管中的冷空气或冷水或低压蒸汽移走，通过调节冷却风机的流量，控制转化器的温度为45010；6)含有大量SO3 的烟气从转化器的二段反应层出来进入二次转化换热器的管程，与来自一次吸收塔的烟气进行换热，二段反应层的烟气温度降为15010出管程进入二次吸收塔，吸收完SO3 后，直接排空；7)一段、二优反应层里内换热管中的冷空气、冷水或低压蒸汽吸收热量后，通过省煤器、锅炉或者过热器回收热量。2.根据权利要求1所述的持续移热二氧化硫转化工艺，其特征在于触煤起燃温度为42010。1/3页持续移热二氧化硫转化工艺技术领域0001 本发明涉及一种持续移热二氧化硫转化工艺，主要适用于硫酸制取行业，尤其是利用有色金属冶炼产生高浓度二氧化硫烟气制酸行业。背景技术0002 有色冶炼企业火法冶炼诸如铜、镍、铅、锌等原料多为硫化矿，其冶炼后尾气传统处理方法是将其净化除尘后通过氧化制取硫酸。随着冶炼技术的进步，冶炼企业普遍采用了富氧或工业空气的连续冶炼工艺，因此产生了高浓度SO2的烟气，这对烟气制酸装置提出了更高的要求。如按现有制酸工艺，需将冶炼烟气稀释到SO2浓度为12左右，这就会使制酸装置的尺寸增大35倍，相应的制酸装置的建设投资及运行费用都会大幅度增加。如果不将烟气浓度稀释，含SO23060的烟气进入转化系统，需要有足够的氧气含量，同时要求反应载体(触媒及转化器)能承受很高的温度。足够的氧气含量可以通过补入空气或氧气来实现，而氧化反应所放出的热量却无法控制，因为如果烟气中SO2浓度超过12，转化器一层出口温度就会超过640。一般情况下，用来进行SO2氧化反应的催化剂的热稳定上限为630，用来制作转化器的常用材料，碳钢及304不锈钢等也不能在600以上长期运行，因此温度控制也是高浓度烟气转化技术的难点与瓶颈。0003 基于2SO2+O22SO3为一可逆放热反应的原理，为了得到更高的转化率就需要使该反应尽量向正反应方向进行，即通过降低反应温度来达到。正常的硫酸系统操作中降低反应温度实现起来难度较大，主要由于该反应是放热反应，反应的转化率越高，放出的反应热也就越大，这就给降低反应温度带来难度。目前的转化工艺是通过设置换热器来实现将每段反应后的温度降低到适宜温度后再进行一个反应段，但是当SO2浓度超过12甚至更高时，一段的温度是无法控制在一个较低的范围内的，这时就会导致一段反应热过大，使反应气体的温度超过640这个触媒及钢材都无法承受的极限温度。发明内容0004 本发明解决了高浓度SO2烟气转化过程中热量过多难以移出的难题，提供了一种理论先进、结构简单、加工难度小、工艺操作简单、工程建设投资少的持续移热二氧化硫转化工艺。主要创新在于大大简化了硫酸生产的工艺流程，整个系统只需两台换热器、一台转化器及辅助的空气风机即可使整个转化系统正常运行，且控制简单。 0005 具体是这样实施的：持续移热二氧化硫转化工艺，其特征在于步骤为：0006 1)来自二氧化硫鼓风机的烟气进入一次转化换热器的壳程，加热到触煤起燃温度 (42010)后，进入转化器的一段反应层；0007 2)步骤1)中的烟气在转化器的一段反应层内进行氧化反应，一段反应层的触煤层里设置有内移热管，内移热管中通入冷空气或冷水或低压蒸汽，氧化反应产生的热量被内移热管中的冷空气或冷水或低压蒸汽移走，通过调节冷却风机的流量，控制转化器的温度为52010；340说 明 书CN 102336396 A2/3页0008 3)含有大量SO3的烟气从转化器的一段反应层出来进入一次转化换热器的管程，与来自二氧化硫鼓风机的烟气换热，一段反应层的烟气温度降为15010出管程进入一次吸收塔；0009 4)经一次吸收塔除去SO3后的烟气进入二次转化换热器的壳程，加热到触煤起燃温度(42010)后，进入转化器的二段反应层；0010 5)步骤4)中的烟气在转化器的二段反应层内进行氧化反应，二段反应层的触煤层里也设置有内移热管，内移热管中通入冷空气或冷水或低压蒸汽，氧化反应产生的热量被内移热管中的冷空气或冷水或低压蒸汽移走，通过调节冷却风机的流量，控制转化器的温度为45010，既能满足系统热平衡，又能确保较高的转化率；0011 6)含有大量SO3的烟气从转化器的二段反应层出来进入二次转化换热器的管程，与来自一次吸收塔的烟气进行换热，二段反应层的烟气温度降为15010出管程进入二次吸收塔，吸收完SO3后，直接排空；0012 7)一段、二优反应层里内换热管中的冷空气、冷水或低压蒸汽吸收热量后，通过省煤器、锅炉或者过热器回收热量。0013 本发明的工艺是一种理论先进、可操作性强、工程建设投资少、工艺操作简单的高浓度二氧化硫转化工艺，解决了高浓度烟气转化技术中的温度控制瓶颈，使触媒及设备用钢材都在一个可以承受的较低温度下运行，且转化率可达99.85以上，工艺中的热能利用比较简单易行的方法进行回收，这种热回收方式确保了设备不被腐蚀。附图说明0014 图1为该发明的工艺流程图具体实施方式0015 持续移热二氧化硫转化工艺，步骤为：0016 1)来自二氧化硫鼓风机的烟气经转化前的管线7进入一次转化换热器1的壳程，加热到触煤起燃温度(42010)后，进入转化器3的一段反应层；0017 2)步骤1)中的烟气在转化器3的一段反应层内进行氧化反应，一段反应层的触煤层里设置有内移热管6，内移热管6中通入冷空气或冷水或低压蒸汽，氧化反应产生的热量被内移热管6中的冷空气或冷水或低压蒸汽移走，通过调节冷却风机2的流量，控制转化器 3的温度为52010；0018 3)含有大量SO3 的烟气从转化器3的一段反应层出来进入一次转化换热器1的管程，与来自二氧化硫鼓风机的烟气换热，一段反应层的烟气温度降为15010出管程后由转化后管线8进入一次吸收塔；0019 4)经一次吸收塔除去SO3 后的烟气进入二次转化换热器5的壳程，加热到触煤起燃温度(42010)后，进入转化器3的二段反应层；0020 5)步骤4)中的烟气在转化器3的二段反应层内进行氧化反应，二段反应层的触煤层里也设置有内移热管6，内移热管6中通入冷空气或冷水或低压蒸汽，氧化反应产生的热量被内移热管6中的冷空气或冷水或低压蒸汽移走，通过调节冷却风机2的流量，控制转化器的温度为45010；3/3页0021 6)含