CN102556982B - 一种用于回收硫酸装置中的低温余热系统及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于回收硫酸装置的低温余热系统及其用途，包括吸收塔、循环泵、蒸汽发生器、给水预热器、循环罐和给水泵；吸收塔为分别与一吸塔和循环罐相通的吸收三氧化硫且稀释硫酸的塔；循环罐的硫酸管路分别与蒸汽发生器和给水预热器连接；蒸汽发生器的硫酸管路分别与吸收塔和给水预热器连接；给水预热器与给水泵连接；循环泵于所述循环罐内。本发明制造成本低，耐腐蚀性能强，并使得工艺上对酸浓、酸温控制的工况范围有所扩大，减轻了操作过于严格的要求，即整个装置操作更容易，安全性更高；吸收塔为立式喷淋塔，空塔结构，系统阻力小，设置一吸塔气体进口前，一旦有故障停用，相当于一段管道，不影响原制酸系统的生产，与原制酸系统融合度好。

Description

一种用于回收硫酸装置中的低温余热系统及其用途
技术领域
本发明属于制硫酸工业领域，具体涉及一种用于回收硫酸装置的低温余热系统及其用途。
背景技术
硫酸低温余热回收技术的开发应用已有二十多年的历史，在国际上美国孟莫克、德国鲁奇公司都相继成功开发了该技术，其原理为通过提高吸收系统循环酸的温度，将吸收反应热用来产生低压蒸汽。目前中国所应用的硫酸低温余热回收系统主要有DWRHS系统和美国孟莫克公司的HRS系统等。HRS系统和DWRHS系统，吸收塔均为填料塔，一般分为两段填料，工艺流程如下：自省煤器来的转化气从吸收塔底部进入，稀释酸在塔顶部淋洒，气液在塔中填料段接触并反应，稀释酸吸收转化气中的SO3成浓酸，并放出反应热，热的浓酸经循环酸泵输送到蒸汽发生器的管程与壳程中的水换热，将水加热成蒸汽回收热量，冷却后的浓酸在稀释混合器中加水稀释，稀释酸再进入吸收塔顶部，完成整个装置的酸循环，多余的浓酸由蒸汽发生器出口引出，经给水预热器降温后进入成品酸贮槽。低温位热能回收系统中所有与高温浓硫酸接触的部位均采用耐酸合金，其主要设备吸收塔、循环酸泵槽、稀释混合器、蒸汽发生器换热管束及管路等均采用耐酸合金钢制造，装置一旦出现紧急情况，热酸排到有防腐衬里的地下槽中贮存。
常规低温余热回收系统中浓酸稀释混合器布置在蒸汽发生器之后，在稀释混合器中将浓硫酸加水稀释，由于水加入浓硫酸的过程反应非常激烈，并放出大量热量，此处酸浓变化大，腐蚀也特别严重，易使该设备因腐蚀而损坏，从而影响整个装置长周期运行。
发明内容
为了解决上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种用于回收硫酸装置中的低温余热系统及其用途，通过提高硫酸温度来提高低温余热的温度，使得整个硫酸循环系统严格控制在温度为200℃左右、硫酸浓度为98.5％～100％的条件下运行，充分回收硫酸的吸收及稀释所产生的低温余热，浓硫酸的稀释设在具有良好耐酸性能内衬的吸收塔底部进行，不需专设稀释混合器，大大降低了装置的故障率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于回收硫酸装置的低温余热系统，所述系统包括吸收塔1、循环泵2、蒸汽发生器3给水预热器4、循环罐6和给水泵7；所述吸收塔1为分别与一吸塔5和循环罐6相通的吸收三氧化硫且稀释硫酸的塔；所述循环罐6的硫酸管路分别与所述蒸汽发生器3和给水预热器4连接；所述蒸汽发生器3的硫酸管路分别与所述吸收塔1和给水预热器4连接；所述给水预热器4与给水泵7连接；所述循环泵2于所述循环罐6内。
所述循环罐6与所述蒸汽发生器3和给水预热器4之间、所述蒸汽发生器3与所述吸收塔1和所述给水加热器4之间分别通过管道连接；所述管道上分别安装有检测控制仪表；所述检测控制仪表包括：温度仪、压力表、液位计、流量表和分析仪。
所述吸收塔1为立式喷淋塔，并设有喷咀，其壳体设置有内衬。上部为三氧化硫吸收段，底部为浓硫酸稀释段。
所述循环泵2包括循环泵体和控制机构，所述循环泵体是由直流无刷电机、叶轮、泵体和电机外壳组成，所述控制机构包括无传感变频控制器组，所述无传感变频控制器组与所述直流无刷电机相连。
所述循环泵2为高温循环酸泵；所述循环罐6为高温酸循环罐，其壳体设置有内衬。
所述高温酸循环罐的衬里采用的材料是0Cr13Al，其用碳含量为0.07％、硅含量为0.95％、锰含量为0.98％、磷含量为0.03％、硫含量为0.02％、铬含量为13％、余量为铁的合金制备，所述的百分数为重量百分数。
所述蒸汽发生器3采用列管釜式蒸汽发生器，包括加热炉、控制器、温度传感器；所述列管釜式蒸汽发生器的采用碳钢材料制成。
所述给水预热器4为管壳式换热器，其包括壳体、管板、管箱；所述管板的一侧连接壳体，另一侧连接管箱，所述壳体内设有换热管和排气管，所述换热管穿过隔板和所述的管板连接管箱，所述排气管穿过所述隔板连接壳体；所述壳体上具有热硫酸入口和冷硫酸出口，所述管箱设有给水出口和给水入口。
所述管板所用的材料是0Cr13Al，其用碳含量为0.08％、硅含量为1.00％、锰含量为1.00％、磷含量为0.04％、硫含量为0.03％、铬含量为13.5％、余量为铁的合金制备，所述的百分数为重量百分数。
利用上述回收硫酸装置的低温余热系统回收余热的方法，所述方法包括以下步骤：
A.来自于自省煤器的转化气体从所述吸收塔1顶部通入，所述吸收塔1内185℃、98.7％的硫酸吸收转化气体中的三氧化硫，未被吸收的三氧化硫从所述吸收塔1底部进入所述一吸塔5中由循环酸吸收；
B.所述吸收塔1上部喷头喷淋的185℃、98.7％的硫酸吸收自省煤器转化气体中的三氧化硫浓度变为99.6％左右后，在所述吸收塔1的塔底部用水稀释成205.4℃、98.7％的硫酸；所述高温循环酸泵将所述高温酸循环罐中205.4℃、98.7％的硫酸送到所述蒸汽发生器3，经所述蒸汽发生器3的硫酸温度降为185℃，然后送入到所述吸收塔1内作为吸收所述吸收塔1中三氧化硫的吸收液；同时所述高温循环酸泵将少量205.4℃、98.7％的硫酸经另一支路送到给所述给水预热器4中加热除盐水，被所述给水预热器4冷却的硫酸作为成品酸送往成品酸贮槽。
所述除盐水经所述给水泵7输送至所述给水预热器4中，经205.4℃、98.7％的硫酸加热后进入所述蒸汽发生器3，所述蒸汽发生器3中205.4℃、98.7％的硫酸加热产生压力为0.3～0.8MPa的蒸汽供给用汽工段。
本发明的优异效果在于：
1.实现每吨成品酸可新增低压蒸汽0.5吨；使硫磺制备硫酸装置的总能量收回率从传统装置的70％提高至93％；在回收能量的同时减少了循环冷却水的消耗，具有环保和经济双重效益；
2.主要设备吸收塔、循环罐采用壳体加内衬结构，制造成本低，耐腐蚀性能强，并使得工艺上对酸浓、酸温控制的工况范围有所扩大，减轻了操作过于严格的要求，即整个装置操作更容易，安全性更高。
3.吸收塔为立式喷淋塔，空塔结构，系统阻力小，设置在传统制酸工艺一吸塔气体进口前，一旦有故障停用，相当于一段管道，不影响原制酸系统的生产，与原制酸系统融合度好。
附图说明
图1为低温余热回收系统图；
其中，1.吸收塔，2.循环泵，3.蒸汽发生器，4.给水预热器，5.一吸塔，6.循环罐，7.给水泵。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1，一种用于回收硫酸装置的低温余热系统，所述系统包括吸收塔1、循环泵2、蒸汽发生器3、给水预热器4、循环罐6和给水泵7；所述吸收塔1为分别与一吸塔5和循环罐6相通的吸收三氧化硫且稀释硫酸的塔；所述循环罐6的硫酸管路分别与所述蒸汽发生器3和给水预热器4连接；所述蒸汽发生器3的硫酸管路分别与所述吸收塔1和给水预热器4连接；所述给水预热器4与给水泵7连接；所述循环泵2于所述循环罐6内。
所述循环罐6与所述蒸汽发生器3和给水预热器4之间、所述蒸汽发生器3与所述吸收塔1和所述给水加热器4之间分别通过管道连接；所述管道上分别安装有检测控制仪表；所述检测控制仪表包括：温度仪、压力表、液位计、流量表和酸浓分析仪。不仅用于自动控制稀释水量，调节吸收塔喷磷酸酸浓，而且随时监控系统是否出现换热管泄漏，在现场多处设置手工分析取样点和酸浓分析仪，供分析对照，确保酸浓分析正确。
所述吸收塔1为立式喷淋塔，并设有喷咀，其壳体设置有内衬。上部为三氧化硫吸收段，底部为浓硫酸稀释段。
所述循环泵2包括循环泵体和控制机构，所述循环泵体是由直流无刷电机、叶轮、泵体和电机外壳组成，所述控制机构包括无传感变频控制器组，所述无传感变频控制器组与所述直流无刷电机相连。
所述循环泵2为高温循环酸泵；所述循环罐6为高温酸循环罐，其壳体设置有内衬。
所述高温酸循环罐的衬里采用的材料是0Cr13Al，其用碳含量为0.07％、硅含量为0.95％、锰含量为0.98％、磷含量为0.03％、硫含量为0.02％、铬含量为13％、余量为铁的合金制备，所述的百分数为重量百分数。
所述蒸汽发生器3采用列管釜式蒸汽发生器，包括加热炉、控制器、温度传感器；所述列管釜式蒸汽发生器的采用碳钢材料制成。
所述给水预热器4为管壳式换热器，其包括壳体、管板、管箱；所述管板的一侧连接壳体，另一侧连接管箱，所述壳体内设有换热管和排气管，所述换热管穿过隔板和所述的管板连接管箱，所述排气管穿过所述隔板连接壳体；所述壳体上具有热硫酸入口和冷硫酸出口，所述管箱设有给水出口和给水入口。
所述管板所用的材料是0Cr13Al，其用碳含量为0.08％、硅含量为1.00％、锰含量为1.00％、磷含量为0.04％、硫含量为0.03％、铬含量为13.5％、余量为铁的合金制备，所述的百分数为重量百分数。
利用上述回收硫酸装置的低温余热系统回收余热的方法，所述方法包括以下步骤：
A.来自于自省煤器的转化气体从所述吸收塔1顶部通入，所述吸收塔1内185℃、98.7％的硫酸吸收转化气体中的三氧化硫，未被吸收的三氧化硫从所述吸收塔1底部进入所述一吸塔5中由循环酸吸收；
B.所述吸收塔1上部喷头喷淋的185℃、98.7％的硫酸吸收自省煤器转化气体中的三氧化硫浓度变为99.6％左右后，在所述吸收塔1的塔底部用水稀释成205.4℃、98.7％的硫酸；所述高温循环酸泵将所述高温酸循环罐中205.4℃、98.7％的硫酸送到所述蒸汽发生器3，经所述蒸汽发生器3的硫酸温度降为185℃，然后送入到所述吸收塔1内作为吸收所述吸收塔1中三氧化硫的吸收液；同时所述高温循环酸泵将少量205.4℃、98.7％的硫酸经另一支路送到给所述给水预热器4中加热除盐水，被所述给水预热器4冷却的硫酸作为成品酸送往成品酸贮槽。
所述除盐水经所述给水泵7输送至所述给水预热器4中，经205.4℃、98.7％的硫酸加热后进入所述蒸汽发生器3，所述蒸汽发生器3中205.4℃、98.7％的硫酸加热产生压力为0.3～0.8MPa的蒸汽供给用汽工段。
最后应该当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所述领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者同等替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.利用用于回收硫酸装置的低温余热系统回收余热的方法，其特征在于：
所述用于回收硫酸装置的低温余热系统包括吸收塔(1)、循环泵(2)、蒸汽发生器(3)、给水预热器(4)、循环罐(6)和给水泵(7)；其特征在于：所述吸收塔(1)为分别与一吸塔(5)和所述循环罐(6)相通的吸收三氧化硫且稀释硫酸的塔；所述循环罐(6)的硫酸管路分别与所述蒸汽发生器(3)和给水预热器(4)连接；所述蒸汽发生器(3)的硫酸管路分别与所述吸收塔(1)和给水预热器(4)连接；所述给水预热器(4)与给水泵(7)连接；所述循环泵(2)于所述循环罐(6)内，所述循环泵(2)为高温循环酸泵；所述循环罐(6)为高温酸循环罐，
所述方法包括以下步骤：
A.来自于自省煤器的转化气体从所述吸收塔(1)顶部通入，所述吸收塔(1)内185℃、98.7％的硫酸吸收转化气体中的三氧化硫，未被吸收的三氧化硫从所述吸收塔(1)底部进入所述一吸塔(5)中由循环酸吸收；
B.所述吸收塔(1)上部喷头喷淋的185℃、98.7％的硫酸吸收自省煤器转化气体中的三氧化硫浓度变为99.6％后，在所述吸收塔(1)的塔底部用水稀释成205.4℃、98.7％的硫酸；所述高温循环酸泵将所述高温酸循环罐中205.4℃、98.7％的硫酸送到所述蒸汽发生器(3)，经所述蒸汽发生器(3)的硫酸温度降为185℃，然后送入到所述吸收塔(1)内作为吸收所述吸收塔(1)中三氧化硫的吸收液；同时所述高温循环酸泵将少量205.4℃、98.7％的硫酸经另一支路送到给所述给水预热器(4)中加热除盐水，被所述给水预热器(4)冷却的硫酸作为成品酸送往成品酸贮槽。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述除盐水经所述给水泵(7)输送至所述给水预热器(4)中，经205.4℃、98.7％的硫酸加热后进入所述蒸汽发生器(3)，所述蒸汽发生器(3)中205.4℃、98.7％的硫酸加热产生压力为0.3～0.8MPa的蒸汽供给用汽工段。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述循环罐(6)与所述蒸汽发生器(3)和给水预热器(4)之间、所述蒸汽发生器(3)与所述吸收塔(1)和所述给水加热器(4)之间分别通过管道连接；所述管道上分别安装有检测控制仪表；所述检测控制仪表包括：温度仪、压力表、液位计、流量表和分析仪。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述吸收塔(1)为立式喷淋塔，并设有喷咀，其壳体设置有内衬。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述循环泵(2)包括循环泵体和控制机构，所述循环泵体是由直流无刷电机、叶轮、泵体和电机外壳组成，所述控制机构包括无传感变频控制器组，所述无传感变频控制器组与所述直流无刷电机相连。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述高温酸循环罐的衬里采用的材料是0Cr13Al，其用碳含量为0.07％、硅含量为0.95％、锰含量为0.98％、磷含量为0.03％、硫含量为0.02％、铬含量为13％、余量为铁的合金制备，所述的百分数为重量百分数。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述蒸汽发生器(3)采用列管釜式蒸汽发生器，包括加热炉、控制器、温度传感器；所述列管釜式蒸汽发生器的采用碳钢材料制成。
8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述给水预热器(4)为管壳式换热器，其包括壳体、管板、管箱；所述管板的一侧连接壳体，另一侧连接管箱，所述壳体内设有换热管和排气管，所述换热管穿过隔板和所述的管板连接管箱，所述排气管穿过所述隔板连接壳体；所述壳体上具有热硫酸入口和冷硫酸出口，所述管箱设有给水出口和给水入口。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述管板所用的材料是0Cr13Al，其用碳含量为0.08％、硅含量为1.00％、锰含量为1.00％、磷含量为0.04％、硫含量为0.03％、铬含量为13.5％、余量为铁的合金制备，所述的百分数为重量百分数。
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