CN105645363A - 一种气体两次干燥、提高余热回收率的硫酸生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种气体两次干燥、提高余热回收率的硫酸生产方法，属于化工生产技术领域。空气或经过净化含二氧化硫的气体进入一次干燥系统，采用浓度为50~90%的稀硫酸进行干燥，使气体中的水分转移到稀硫酸中，经一次干燥后的气体中还含有少量水分，再利用浓度为91~98%的硫酸进行二次干燥，经二次干燥后的气体再进入制酸系统，一次转化后温度120~250℃含三氧化硫的气体进入高温热回收塔，进行余热回收。本发明将硫酸生产中余热回收效率大大提高，硫磺制酸可以提高热回收率5%~10%，以硫铁矿为原料生产硫酸和铜、铅、锌等冶炼烟气生产硫酸时可以提高热回收率30~50%，并且热量以蒸汽的形式回收，而不是以热水形式回收。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高硫酸生产中余热回收率的方法，特别是一种气体两次干燥、提高余热回收率的硫酸生产方法，适用于以硫铁矿、硫磺为原料生产硫酸和铜、铅、锌等冶炼烟气生产硫酸，属于化工生产技术领域。
背景技术
目前国内外生产硫酸主要有以硫铁矿、硫磺为原料生产硫酸和以铜、铅、锌等冶炼烟气生产硫酸。
其中以硫磺为原料生产硫酸的大型工厂基本上都配置有低温热回收装置，用于回收三氧化硫吸收过程中产生的热量，生产中空气都是一次浓硫酸干燥(酸浓度为93～98.5％)，没有稀酸预干燥过程，空气中的水与硫酸反应的稀释热几乎完全由循环水带走而散失，硫酸生产中为了解决水平衡和三氧化硫平衡，需要在高温热回收系统与98％酸或93％酸循环系统进行大量串酸，串酸不但导致大量热量损失，而且增加动力消耗。
以硫铁矿为原料生产硫酸和以铜、铅、锌等冶炼烟气生产硫酸时，经过净化含二氧化硫的气体只用浓度为93～98％的硫酸进行一次干燥，干燥后的气体再进入制酸系统，一次转化后温度为120～250℃含三氧化硫的气体进入98％酸吸收塔，含二氧化硫的湿气体干燥以及三氧化硫吸收过程中产生的热量几乎都没有回收，一般都是由循环水带走而散失。国内个别厂家采用了低温热回收装置，由于只采用了一次浓酸干燥工艺，含二氧化硫的湿气体中的水与硫酸反应的稀释热几乎完全由循环水带走而散失，硫酸生产中为了解决水平衡和三氧化硫平衡，需要在高温热回收系统与98％酸或93％酸循环系统进行大量串酸，串酸不但导致大量热量损失，而且增加动力消耗。此种低温热回收工艺热量回收少，尤其在夏天循环水温高时，热量回收更少。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种气体两次干燥、提高余热回收率的硫酸生产方法。
本发明的技术方案如下：一种气体两次干燥、提高余热回收率的硫酸生产方法，其特征是，包括以下步骤：
1)将硫磺制酸时需要的空气或经过净化含二氧化硫的气体进入一次干燥系统，采用浓度为50～90％的稀硫酸进行干燥，使气体中的水分转移到该稀硫酸中；
2)将经过一次干燥后的气体再利用浓度为91～98％的硫酸进行二次干燥，将经二次干燥后的气体再进入制酸系统进行一次转化，得到温度为120～250℃含三氧化硫的气体；
3)经过一次转化后的气体进入高温热回收塔，气体中的三氧化硫生成浓度为98～100％的硫酸，出高温热回收塔该硫酸的温度150～250℃；
4)将步骤3)中温度为150～250℃的硫酸进入余热回收锅炉产生蒸汽，经余热回收锅炉降温后的硫酸分别进入浓酸稀释器和浓酸冷却器；
5)在浓酸稀释器中补进一次干燥系统中产生的浓度为50～90％稀硫酸和热水，由于稀硫酸和热水的补进，产生大量的反应热，在浓酸稀释器中酸温上升1～10℃，从而大大增加了后续余热回收锅炉的蒸汽产量。
步骤4)中进入浓酸稀释器的硫酸质量百分比为98～100％(浓度)；进入浓酸冷却器的硫酸质量百分比为98～100％(浓度)。
步骤5)中在浓酸稀释器中补进的热水，其重量为与制酸规模大小成正比，温度为40～170℃。
本发明属于化工生产技术领域，适用于以硫铁矿、硫磺为原料生产硫酸和铜、铅、锌等冶炼烟气生产硫酸。空气或经过净化含二氧化硫的气体进入一次干燥系统(亦称预干燥系统)，采用浓度为50～90％的稀硫酸进行干燥，使气体中的水分转移到稀硫酸中，经一次干燥后的气体中还含有少量水分，再利用浓度为91～98％的硫酸进行二次干燥，经二次干燥后的气体再进入制酸系统，一次转化后温度120～250℃含三氧化硫的气体进入高温热回收塔，进行余热回收。
本发明将硫酸生产中余热回收效率大大提高，硫磺制酸可以提高热回收率5％～10％，以硫铁矿为原料生产硫酸和铜、铅、锌等冶炼烟气生产硫酸时可以提高热回收率30～50％，并且热量以蒸汽的形式回收，而不是以热水形式回收。
在浓酸稀释器中补进一次干燥系统(亦称预干燥系统)中产生的浓度为50～90％稀酸和适量的热水，由于稀硫酸和热水的补进，产生大量的反应热，在浓酸稀释器中酸温上升1～10℃，从而大大增加了后续余热回收锅炉的蒸汽产量，而以往硫酸吸收气体中水分产生的热量在干燥塔循环系统中通过循环水散失，通过以上改进，将以往生产中损失的热量最大限度得以回收。
以往硫酸生产中为了解决水平衡和三氧化硫平衡，需要在高温热回收系统与98％酸或93％酸循环系统进行大量串酸，串酸不但导致大量热量损失，而且增加动力消耗，通过以上改进，高温热回收系统串出的高温酸量大大下降，仅为以前的10～30％，而且不需要向高温热回收系统串进98％酸或93％酸。由于高温热回收系统串出的高温酸量大大下降，也就大大减少损失在高温热回收系统之外的热量。
本发明将硫酸生产中余热回收效率大大提高，硫磺制酸可以提高热回收率5～10％，以硫铁矿为原料生产硫酸和铜、铅、锌等冶炼烟气生产硫酸时可以提高热回收率30～50％，并且热量以用处更广的蒸汽的形式回收，而不是以热水形式回收。
附图说明
图1为实施例一中两次干燥与串酸方式示意图；
图2为实施例一中高温热回收塔循环系统中，各节点物料示意图；
图3为实施例二中两次干燥与串酸方式示意图；
图4为实施例二中高温热回收塔循环系统中，各节点物料示意图。
具体实施方式
一种气体两次干燥、提高余热回收率的硫酸生产方法，包括以下步骤：
1)将硫磺制酸时需要的空气或经过净化含二氧化硫的气体进入一次干燥系统(即预干燥系统)，采用浓度为50～90％的稀硫酸进行干燥，使气体中的水分转移到稀硫酸中；
2)经一次干燥后的气体中还含有少量水分，再利用浓度为91～98％的硫酸进行二次干燥，经二次干燥后的气体再进入制酸系统，经过一次转化后温度120～250℃含三氧化硫的气体；
3)经一次转化后的气体进入高温热回收塔，在高温热回收塔(亦称HRS热回收塔)中气体中的三氧化硫大部分生成98～100％的硫酸，出高温热回收塔硫酸的温度150～250℃；
4)上述高温的硫酸进入余热回收锅炉(亦称蒸发器或蒸汽发生器)产生蒸汽，经余热回收锅炉降温后的硫酸一部分去浓酸稀释器(亦称混酸器或酸混器)，一部分去浓酸冷却器(亦称脱盐水加热器或空气预热器)；
5)在浓酸稀释器中补进一次干燥系统中产生的浓度为50～90％稀酸和适量的热水(其重量与制酸规模大小成正比，温度为40～170℃)，由于稀硫酸和热水的补进，产生大量的反应热，在浓酸稀释器中酸温上升1～10℃，从而大大增加了后续余热回收锅炉的蒸汽产量，而以往硫酸吸收气体中水分产生的热量在干燥塔循环系统中通过循环水散失，通过以上改进，将以往生产中损失的热量最大限度得以回收。以往硫酸生产中为了解决水平衡和三氧化硫平衡，需要在高温热回收系统与98％酸或93％酸循环系统进行大量串酸，串酸不但导致大量热量损失，而且增加动力消耗，通过以上改进，高温热回收系统(亦称HRS)串出的高温酸量大大下降，仅为以前的10～30％，而且不需要向高温热回收系统串进98％酸或93％酸。由于高温热回收系统串出的高温酸量大大下降，也就大大减少损失在高温热回收系统之外的热量。
以下结合实施例加以说明。
实施例1：硫磺制酸规模为20万吨/年。主要节点物料如下：
采用如图1所示的两次干燥与串酸方式：
70％酸与98％酸互串：x＝5011kg/h，y＝3579kg/h；
93％酸与98％酸互串：m＝3660kg/h，n＝3474kg/h。
如图2所示，在高温热回收塔循环系统中，各节点物料如下：
X＝5011kg/h(浓度70％，SO3为2863kg/h，H2O为2147.6kg/h)
y＝25115.3kg/h(浓度99.7％，SO3为20440.8kg/h，H2O为4674.52kg/h)
d＝2526.8kg/h
z＝783275kg/h(浓度99.7％，SO3为637489.98kg/h，H2O为145785kg/h)
蒸汽发生器产汽量(效率98％)
DR＝14353kg/h
折成吨酸产蒸汽为0.57412吨/吨酸。理论上比无预干燥时多30kg/吨酸，约多7％产汽量。
实施例二：硫铁矿制酸规模为10万吨/年。主要节点物料如下：
电除雾器出口：
SO2：128.75kmol/h，浓度8.5％
O2:128.75kmol/h
N2:1257.2kmol/h
合计：1514.7kmol/h，气体体积33929.3Nm3/h
电除雾器出口气体温度按40度计算，含水51.06g/m3,则气体中总含水量为1732.4kg/h，所有SO2变成98％的硫酸量为12875kg/h，其中SO3：10300kg/h，H2O:2575kg/h,系统需要外补水842.6kg/h。
如图3所示：
70％酸与98％酸互串：x＝5568kg/h，y＝3977kg/h
93％酸与98％酸互串：m＝2201kg/h，n＝2088kg/h
如图4所示，在高温热回收塔循环系统中，各节点物料如下：
x＝6614.99kg/h(浓度70％，SO3为3779.9kg/h，H2O为2835kg/h)
y＝15234.75kg/h(浓度99.7％，SO3为12399.22kg/h，H2O为2835kg/h)
d＝312.4kg/h
z＝387248.6kg/h(浓度99.7％，SO3为315173kg/h，H2O为72076kg/h)
蒸汽发生器产汽量(效率98％)
DR＝6471.5kg/h
折成吨酸产蒸汽为0.517吨/吨酸。
其中蒸发器回收蒸汽：5715kg/h，即0.457吨/吨酸。
脱盐水加热器回收热量折算蒸汽：756kg/h，即0.06吨/吨酸。
比一次干燥法提高热回收率30～50％，并且热量以用处更广的蒸汽的形式回收，而不是以热水形式回收。可见，采用二次干燥后热量集中在蒸发器回收。
Claims (3)
1.一种气体两次干燥、提高余热回收率的硫酸生产方法，其特征是，包括以下步骤：
1）将硫磺制酸时需要的空气或经过净化含二氧化硫的气体进入一次干燥系统，采用浓度为50~90%的稀硫酸进行干燥，使气体中的水分转移到该稀硫酸中；
2）将经过一次干燥后的气体再利用浓度为91~98%的硫酸进行二次干燥，将经二次干燥后的气体再进入制酸系统进行一次转化，得到温度为120~250℃含三氧化硫的气体；
3）经过一次转化后的气体进入高温热回收塔，气体中的三氧化硫生成浓度为98~100%的硫酸，出高温热回收塔该硫酸的温度150~250℃；
4）将步骤3）中温度为150~250℃的硫酸进入余热回收锅炉产生蒸汽，经余热回收锅炉降温后的硫酸分别进入浓酸稀释器和浓酸冷却器；
5）在浓酸稀释器中补进一次干燥系统中产生的浓度为50~90%稀硫酸和热水，由于稀硫酸和热水的补进，产生大量的反应热，在浓酸稀释器中酸温上升1~10℃，从而大大增加了后续余热回收锅炉的蒸汽产量。
2.根据权利要求1所述的一种气体两次干燥、提高余热回收率的硫酸生产方法，其特征是，步骤4）中进入浓酸稀释器的硫酸质量百分比为98~100%；进入浓酸冷却器的硫酸质量百分比为98~100%。
3.根据权利要求1所述的一种气体两次干燥、提高余热回收率的硫酸生产方法，其特征是，步骤5）中在浓酸稀释器中补进的热水，其重量与制酸规模大小成正比，温度为40~170℃。
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