CN106629631B - 一种富氧助燃的废硫酸裂解系统及工艺 - Google Patents

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Abstract

一种富氧助燃的废硫酸裂解系统及工艺，属于能源转化设备领域。本发明通过制氧机组产生氧含量较高并有一定压力的富氧空气，与普通空气混合，进入裂解炉与燃料混合燃烧，产生高温烟气进入制酸工段制取高浓度硫酸。本发明解决了普通废硫酸裂解燃料消耗高，燃料不能充分燃烧发热的问题；大幅度降低燃料消耗，提高燃烧效率，降低能耗和投资，同时增加了制酸系统的安全性。

Description

一种富氧助燃的废硫酸裂解系统及工艺
技术领域
本发明属于能源转化设备领域，具体为一种富氧助燃的废硫酸裂解系统及工艺。
背景技术
目前，国内化工生产过程中，产生大量含有机物废弃硫酸。这不仅在资源上造成了大量的浪费，也对环境构成了巨大的破坏。
由于废硫酸浓度不高，目前国内外使用的裂解制酸工艺需要消耗大量的燃料，将废硫酸裂解才能够制得商品级的产品硫酸。
ZL200910212787 .7公开了一种低浓度硫酸裂解制取高浓度硫酸的方法。本发明属于废弃物综合利用化工技术领域，涉及以含低浓度硫酸混合物裂解法制取高浓度硫酸的方法。是以含硫酸重量百分浓度大于８０％的硫酸混合物为原料，通过裂解法制取高浓度硫酸的方法，即利用热源，如天然气、煤气或瓦斯气和空气燃烧来加热裂解含硫酸的混合物，经过裂解，得到主要含ＳＯ２、ＳＯ３、ＣＯ２和水蒸气的高温炉气，此气体经过余热回收、封闭酸洗净化降温除湿、炉气干燥、采用两转两吸工艺生产工业级硫酸。
该发明仅考虑了如何制得硫酸，并未考虑燃料的消耗和燃烧的效率，及整个系统运行的成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种富氧助燃的废硫酸裂解系统及工艺，不仅环保而且具有加工经济价值。
实现上述目的的技术方案是：
一种富氧助燃的废硫酸裂解系统，包括裂解炉、制氧机组、缓冲罐、空气预热器和制酸系统；
所述缓冲罐分别设置有空气进口、高富氧空气进口以及低富氧空气出口，缓冲罐的空气进口连通大气，缓冲罐的高富氧空气进口连接制氧机组，缓冲罐的低富氧空气出口通过风机与空气预热器连接，通过空气预热器加热富氧空气；
所述裂解炉设置有燃烧器、废硫酸喷枪和烟气出口，废硫酸原料通过废硫酸喷枪喷入裂解炉，烟气出口依次连接空气预热器和制酸系统，使裂解炉产生的高温烟气作为空气预热器的热源；所述燃烧器设置有燃料气入口和富氧空气入口，可燃气体通过燃料气入口进入燃烧器，燃烧器的富氧空气入口连接空气预热器，使空气预热器加热后的低富氧空气通过燃烧器的富氧空气入口进入燃烧器。
作为本发明的优选，所述裂解炉的烟气出口与空气预热器之间还串接有余热锅炉。
作为本发明的优选，空气预热器的烟气出口连接有氧表。
作为本发明的优选，该废硫酸裂解系统还包括将制酸系统转化工段产生的高温气体作为热源的余热利用系统。
一种富氧助燃的废硫酸裂解工艺，制氧机组制取氧气的体积浓度为30%~99%的高富氧空气与进入缓冲罐内的空气混合后得到氧气的体积浓度为25%以上的低富氧空气，低富氧空气经过空气预热器加热后供给裂解炉燃烧器喷出的燃料，燃料在裂解炉中燃烧，燃烧产生的高温烟气经过余热锅炉、空气预热器换热降温，经换热过降温后的高温烟气进入制酸系统制取浓硫酸，制酸系统的转化工段产生的高温气体输送至余热利用系统作为热源。
作为本发明的优选，经过空气预热器加热后的低富氧空气的温度为200-700℃。
作为本发明的优选，燃烧产生的高温烟气的温度为700-1200℃，经过余热锅炉、空气预热器换热后的温度为200-450℃。
作为本发明的优选，所述裂解后的烟气进入制酸系统制取浓硫酸的质量浓度＞98％ 。
作为本发明的优选，裂解炉的烟气出口连接的氧表保持裂解炉的出炉烟气中氧气的体积浓度含量为 1-9％。
本发明的有益效果：普通废酸裂解，燃料燃烧使用的是普通空气，同时裂解本身是吸热而不是放热反应，需要超过1000℃以上的温度才能有效裂解。这就需要消耗大量的燃料。此外由于裂解时，燃料燃烧不易完全，带来结碳、升华硫等问题，严重的由于生成 CO，甚至在制酸系统引起爆炸。本发明不仅大幅度降低燃料消耗、装置投资及系统能耗，还会大幅度提高燃烧效率，从而带来的经济效益是非常明显的 ；并且还提高了系统的安全性。
低富氧空气进入裂解炉的燃烧器前通过空气预热器加热，可以有效降低燃料的消耗量。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作具体说明：
如1图所示，本发明包括裂解炉1、制氧机组2、缓冲罐3、空气预热器4、制酸系统5、余热锅炉6、氧表7、风机8、余热回收利用系统9；
缓冲罐3分别设置有空气进口、高富氧空气进口以及低富氧空气出口，缓冲罐3的空气进口连通大气，缓冲罐3的高富氧空气进口连接制氧机组2，缓冲罐3的低富氧空气出口通过风机8与空气预热器4连接，通过空气预热器4加热富氧空气；
裂解炉1设置有燃烧器1-1、废硫酸喷枪1-2和烟气出口1-3，废硫酸原料通过废硫酸喷枪1-2喷入裂解炉1，烟气出口1-3依次连接余热锅炉6、空气预热器4、氧表8和制酸系统5，使裂解炉产生的高温烟气作为余热锅炉6、空气预热器4的热源；燃烧器1-1设置有燃料气入口和富氧空气入口，可燃气体通过燃料气入口进入燃烧器1-1，燃烧器1-1的富氧空气入口连接空气预热器4，使空气预热器4加热后的低富氧空气通过燃烧器1-1的富氧空气入口进入燃烧器1-1。
该废硫酸裂解系统还包括将制酸系统5转化工段产生的高温气体作为热源的余热利用系统9。
下面以2万吨/年规模的烷基化废硫酸裂解系统为例对其工艺作具体说明：
制氧机组2制取氧气的体积浓度为30%~99%的高富氧空气与进入缓冲罐3内的空气混合后得到氧气的体积浓度为25%以上的低富氧空气；
低富氧空气经过空气预热器4加热至200-700℃后供给裂解炉1的燃烧器1-1，燃烧器1-1在裂解炉中燃烧，燃烧产生的700-1200℃高温烟气，高温烟气经过余热锅炉6、空气预热器4换热降温至200-450℃，余热锅炉6每小时可副产蒸汽2.2吨，同时空气预热器4的烟气出口连接的氧表7保持裂解炉1的出炉烟气中氧气的体积浓度含量为 1-9％。
经换热过降温后的高温烟气进入制酸系统5制取浓硫酸，每年可产质量浓度98%以上的硫酸1.76万吨，制酸系统5的转化工段产生的高温气体输送至余热利用系统9作为热源。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种富氧助燃的废硫酸裂解系统，其特征在于 ：包括裂解炉、制氧机组、缓冲罐、空气预热器和制酸系统；
所述缓冲罐分别设置有空气进口、高富氧空气进口以及低富氧空气出口，缓冲罐的空气进口连通大气，缓冲罐的高富氧空气进口连接制氧机组，缓冲罐的低富氧空气出口通过风机与空气预热器连接，通过空气预热器加热富氧空气；
所述裂解炉设置有燃烧器、废硫酸喷枪和烟气出口，废硫酸原料通过废硫酸喷枪喷入裂解炉，烟气出口依次连接空气预热器和制酸系统，使裂解炉产生的高温烟气作为空气预热器的热源；所述燃烧器设置有燃料气入口和富氧空气入口，可燃气体通过燃料气入口进入燃烧器，燃烧器的富氧空气入口连接空气预热器，使空气预热器加热后的低富氧空气通过燃烧器的富氧空气入口进入燃烧器。
2.根据权利要求1所述的一种富氧助燃的废硫酸裂解系统，其特征在于：所述裂解炉的烟气出口与空气预热器之间还串接有余热锅炉。
3.根据权利要求2所述的一种富氧助燃的废硫酸裂解系统，其特征在于：空气预热器的烟气出口连接有氧表。
4.根据权利要求3所述的一种富氧助燃的废硫酸裂解系统，其特征在于：该废硫酸裂解系统还包括将制酸系统转化工段产生的高温气体作为热源的余热利用系统。
5.根据权利要求4所述的一种富氧助燃的废硫酸裂解工艺，其特征在于：制氧机组制取氧气的体积浓度为30%~99%的高富氧空气与进入缓冲罐内的空气混合后得到氧气的体积浓度为25%以上的低富氧空气，低富氧空气经过空气预热器加热后供给裂解炉燃烧器喷出的燃料，燃料在裂解炉中燃烧，燃烧产生的高温烟气经过余热锅炉、空气预热器换热降温，经换热过降温后的高温烟气进入制酸系统制取浓硫酸，制酸系统的转化工段产生的高温气体输送至余热利用系统作为热源。
6.根据权利要求5所述的一种富氧助燃的废硫酸裂解工艺，其特征在于：经过空气预热器加热后的低富氧空气的温度为200-700℃。
7.根据权利要求5所述的一种富氧助燃的废硫酸裂解工艺，其特征在于：燃烧产生的高温烟气的温度为700-1200℃，经过余热锅炉、空气预热器换热后的温度为200-450℃。
8.根据权利要求5所述的一种富氧助燃的废硫酸裂解工艺，其特征在于：所述裂解后的烟气进入制酸系统制取浓硫酸的质量浓度＞ 98％ 。
9.根据权利要求5所述的一种富氧助燃的废硫酸裂解工艺，其特征在于：裂解炉的烟气出口连接的氧表保持裂解炉的出炉烟气中氧气的体积浓度含量为1-9％。
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