CN109592650A - 一种采用预转化预吸收的高浓度烟气制酸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用预转化预吸收的高浓度烟气制酸方法，包括高浓度预转化装置、预吸收装置；高浓度预转化装置通过气管与预吸收系统相装置；本发明提供了一种采用预转化预吸收的高浓度烟气制酸方法，通过控制分气阀，调整主转化系统烟气条件平稳，降低冶炼烟气气浓气量波动大对制酸系统造成的影响；通过使用预吸收系统出口烟气对与预吸收进口烟气降温，降低预吸收进气温度同时，将预转化热量转移部分到主转化系统，提高主转化系统富余热量，对主转化系统生产平稳有利；预吸收系统与主干吸系统循环酸实现互相串酸，有利于系统酸浓平衡；该装置结构简单，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及采用预转化预吸收的高浓度烟气制酸方法领域，特别涉及一种采用预转化预吸收的高浓度烟气制酸方法。
背景技术
某公司采用的是“富氧底吹熔池熔炼+转炉吹炼的”炼铜工艺，富氧底吹熔池熔炼技术是：往炉内鼓入浓度70—72％的富氧空气，氧气利用率接近100％，产出烟气中SO2浓度高达25—30％，烟气中氧气含量低至3％；转炉吹炼产出的烟气SO2浓度为8—10％，熔炼和吹炼烟气混合后的SO2浓度为13—18％，属于高浓度SO2烟气，使用传统的两转两吸制酸工艺已不能直接处理。
在富氧底吹炼铜企业升级改造过程中，要实现产能的增加，硫酸系统按常规“两转两吸”制酸方法进行生产，需配入大量空气，造成制酸系统烟气量大幅度上升，原有制酸系统不能满足生产需求，需新增整套硫酸系统，占地面积大，设备投资大，且烟气浓度降低，势必造成生产成本上升，故烟气制酸由低浓度向高浓度转变已成为发展趋势。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种采用预转化预吸收的高浓度烟气制酸方法，本套装置新建设备选型与传统制酸系统设备选型一致，各设备形式、大小、换热器面积、循环泵根据实际生产烟气情况进行选型；预转化器根据烟气情况，以触媒层温度不超温为原则，计算预转化器触媒层高度。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种采用预转化预吸收的高浓度烟气制酸方法，包括高浓度预转化装置、预吸收装置；所述高浓度预转化装置通过气管与预吸收系统相装置；所述高浓度预转化系统包括预转化器、换热器、SO3冷却器、分气阀、配氧阀、配氧流量计；所述分气阀包括第一分气阀、第二分气阀；所述换热器包括第一换热器、第二换热器；所述配氧阀设置在陪氧管道上,配氧管道两端连接供氧点与用氧点。并且配氧流量计设于配氧管道上端；所述第一分气阀设置在预转化进口烟气管道上，第一分气阀通过气管与第二换热器壳程下端相连接；所述第二换热器壳程上端通过气管与第一换热器壳程下端相连接；所述预转换器设有一层、二层；所述第一换热器壳程上端通过气管与预转换器一层进口连接，并且预转化器一层出口与第一换热器管程上端相连接；所述第一换热器管程下端通过气管与预转化器二层进口相连接，并且预转化器二层下端出口通过气管与第二换热器管程上端相连接；所述第二换热器管程下端通过气管与SO3冷却器管程下端相连接；所述预吸收装置包括预吸收塔、接力风机、预吸收循环槽、旁路阀、循环酸冷器、循环酸泵、成品酸冷器、成品酸槽、冷却循环水装置、酸库、烟气切断阀；所述SO3冷却器管程上端通过气管与预吸收塔下端相连接，并且预吸收塔上端通过气管与接力风机相连接；所述接力风机出口通过气管与SO3冷却器壳程上端相连接；所述SO3冷却器壳程下端通过气管与烟气切断阀相连接；所述预吸收塔下端通过酸管与预吸收循环槽相连接；所述预吸收循环槽采用卧式泵槽，循环酸泵安装在循环槽上；所述循环酸泵出口通过酸管与循环酸冷器酸管连接，并且循环酸泵出口至酸冷器管道上设置旁通阀与成品酸槽连接；所述成品酸槽通过输送泵与成品酸冷器相连接；所述成品酸冷器出口通过酸管将成平品酸输送到酸库。
优选的，所述配氧阀设置在配氧管道上，配氧管道两端连接供氧点与用氧点。
采用上述技术方案，本发明提供了的一种采用预转化预吸收的高浓度烟气制酸方法，高浓度预转化装置通过气管与预吸收系统相装置的技术特征。本发明在使用过程中不需要像传统两转两吸制酸工艺一样，SO3冷却器壳程出口烟气从预吸收塔下部进入，经预吸收塔吸收预转化器转化产出的SO3后，经预吸收塔上部纤维除雾器除去吸收过程产生的少量酸雾，然后从预吸收塔上部出气，此部分烟气经接力风机加压后与主风机出口烟气压力相近，鼓入到SO3冷却器，从其管程上部进气，用作SO3冷却器壳程烟气冷源；循环泵将循环酸从预吸收循环槽进行冷却后，从预吸收塔填料层上部从上往下进行喷淋，在填料表面形成液膜，烟气从下往上通过填料层时，烟气中的SO3被循环酸吸收，循环酸吸收SO3后从预吸收塔下部回流至预吸收循环槽；经吸收反应后的循环酸浓度及温度均有所上升，通过在预吸收循环槽内补充工业水或补充低浓度硫酸降低调整循环酸浓，在循环槽补水过程中循环酸温进一步上升，通过循环酸冷器对循环酸进行降温；在循环酸泵出口设置旁路，将部分合格浓度的硫酸输送到成品酸槽，经成品酸泵输送到成品酸冷器冷却降温后送入酸库；在成品酸冷器出口酸管上设置旁路，可将预吸收酸补入主干吸系统调整酸浓平衡；设置干燥系统到预吸收系统串酸管道，将低浓度干燥酸串入预吸收系统，促进整个硫酸生产系统平稳。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种采用预转化预吸收的高浓度烟气制酸方法，包括高浓度预转化装置、预吸收装置；
高浓度预转化装置通过气管与预吸收系统相装置；
高浓度预转化系统包括预转化器、换热器、SO3冷却器、分气阀、配氧阀、配氧流量计；
分气阀包括第一分气阀、第二分气阀；
换热器包括第一换热器、第二换热器；
配氧阀与第二分气阀相连接,并且配氧流量计设于上端；
第一分气阀设置在预转化进口烟气管道上，第一分气阀通过气管与第二换热器壳程下端相连接；
第二换热器壳程上端通过气管与第一换热器壳程下端相连接；
预转换器设有一层、二层；
第一换热器壳程上端通过气管与预转换器一层进口连接，并且预转化器一层出口与第一换热器管程上端相连接；
第一换热器管程下端通过气管与预转化器二层进口相连接，并且预转化器二层下端出口通过气管与第二换热器管程上端相连接；
第二换热器管程下端通过气管与SO3冷却器管程下端相连接；
预吸收装置包括预吸收塔、接力风机、预吸收循环槽、旁路阀、循环酸冷器、循环酸泵、成品酸冷器、成品酸槽、冷却循环水装置、酸库、烟气切断阀；
SO3冷却器管程上端通过气管与预吸收塔下端相连接，并且预吸收塔上端通过气管与接力风机相连接；
接力风机出口通过气管与SO3冷却器壳程上端相连接；
SO3冷却器壳程下端通过气管与烟气切断阀相连接；
预吸收塔下端通过酸管与预吸收循环槽相连接；
预吸收循环槽采用卧式泵槽，循环酸泵安装在循环槽上；
循环酸泵出口通过酸管与循环酸冷器酸管连接，并且循环酸泵出口至酸冷器管道上设置旁通阀与成品酸槽连接；
成品酸槽通过输送泵与成品酸冷器相连接；
成品酸冷器出口通过酸管将成平酸输送到酸库；
冷却循环水装置通过水管分别与循环酸冷器水管、成品酸冷器水管相连接；
优选的，配氧阀设置在配氧管道上，配氧管道两端连接供氧点与用氧点。
使用时：SO3冷却器壳程出口烟气从预吸收塔下部进入，经预吸收塔吸收预转化器转化产出的SO3后，经预吸收塔上部纤维除雾器除去吸收过程产生的少量酸雾，然后从预吸收塔上部出气，此部分烟气经接力风机加压后与主风机出口烟气压力相近，鼓入到SO3冷却器，从其管程上部进气，用作SO3冷却器壳程烟气冷源；循环泵将循环酸从预吸收循环槽进行冷却后，从预吸收塔填料层上部从上往下进行喷淋，在填料表面形成液膜，烟气从下往上通过填料层时，烟气中的SO3被循环酸吸收，循环酸吸收SO3后从预吸收塔下部回流至预吸收循环槽；经吸收反应后的循环酸浓度及温度均有所上升，通过在预吸收循环槽内补充工业水或补充低浓度硫酸降低调整循环酸浓，在循环槽补水过程中循环酸温进一步上升，通过循环酸冷器对循环酸进行降温；在循环酸泵出口设置旁路，将部分合格浓度的硫酸输送到成品酸槽，经成品酸泵输送到成品酸冷器冷却降温后送入酸库；在成品酸冷器出口酸管上设置旁路，可将预吸收酸补入主干吸系统调整酸浓平衡；设置干燥系统到预吸收系统串酸管道，将低浓度干燥酸串入预吸收系统，促进整个硫酸生产系统平稳。
运行烟气条件
1、本发明冶炼工艺优点是利用原料可燃成分燃烧放热达到自热熔炼，对底吹炉内供入高纯度氧气及部分压缩风，在炉内形成富氧环境，冶炼过程中氧气利用率高。在底吹炉熔炼过程中，原料中脱硫率约75％～80％，形成高SO2浓度冶炼烟气，出炉口时烟气中SO2浓度高达30％以上；由于富氧熔炼过程中氧气利用率高，冶炼烟气中氧气浓度较低，出炉口时烟气含氧量仅为3％～5％。底吹炉烟气与PS转炉烟气混合并经过除尘、净化系统后，最终进入制酸主风机烟气量约95000Nm3/h，烟气SO2浓度一般为16.5％～18.5％，含氧量仅9％～11％，烟气氧硫比仅为0.5～0.6，远远达不到传统制酸系统生产条件。
2、系统操作控制
本发明运行过程中，以烟气SO2浓度为依据，通过调整主风机出口分气阀开度，控制进预转化装置烟气量(总烟气量的80％左右)，经预转化后，预转化烟气约70％SO2转化为SO3，通过预吸收利用98.3％浓硫酸吸收此部分产生的SO3后，此部分烟气经接力风机升压后与主风机出口剩余高浓度烟气(未进预转化的高浓度烟气)混合后进入主系统。
进预转化系统烟气中SO2浓度高，转化反应温升系数高，经转化反应放热后，烟气温升高。通过降低预转化器一层触媒装填高度，控制预转化一层转化率为40％左右，一层出口烟气温度达到600℃左右，从而达到使转化触媒层不超温的目的。预转化二层出口烟气温度约560℃，经预转化Ⅱ#换热器及SO3冷却器降温后，降低到约260℃，进入预吸收系统制酸。烟气经预转化预吸收系统后，烟气压力损失约12KPa，通过接力风机升压后，与主风机出口剩余高浓度烟气进入主系统制酸。
烟气经预吸收塔后，烟气温度降低到约80℃，将此部分烟气经接力风机升压后，鼓入SO3冷却器，用作预转化第二换热器出口SO3烟气冷源，将第二换热器出口SO3烟气冷却到约260℃进预吸收系统。接力风机出口烟气温度从80℃升高到约265℃，此部分烟气与主风机出口高浓度烟气混合后进入主生产系统。按此流程进行生产，可将预转化部分热量带入到主系统，提高主系统转化富余热量，对主系统操作提供便利条件。
经过预转化预吸收之后的烟气，与主风机出口烟气混合后，烟气量约84000Nm3/h，烟气中SO2浓度约8％～9％，O2浓度约5.5％～6.5％。与制氧单位取得联系后，手动缓慢打开主系统进口配氧阀，在主系统配入部分纯氧，控制主系统烟气氧硫比约0.8～1.0，保证主系统正常运行。
本发明将原有的传统的低浓度两转两吸制酸系统从8％～10％烟气条件提高到可承受18.5％高气浓生产烟气条件，通过较少投资，实现制酸产能的大幅度提升。
系统检修
在进行预转化系统检修作业时，关闭第一分气阀及烟气切断阀，将预转化预吸收装置与主转化系统断开，此时仅需将冶炼装置降负荷生产，原有制酸装置可继续生产，不必要全线停产。
本发明提供了一种采用预转化预吸收的高浓度烟气制酸方法，通过控制分气阀，调整主转化系统烟气条件平稳，消除、降低冶炼烟气浓气量波动大对制酸系统造成的影响；降低预吸收进气温度同时，将预转化热量转移部分到主转化系统，提高主转化系统富余热量，对主转化系统生产平稳有利；预吸收系统与主干吸系统循环酸实现互相串酸，有利于系统酸浓平衡；该装置结构简单，使用方便。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种采用预转化预吸收的高浓度烟气制酸方法，其特征在于，包括高浓度预转化装置、预吸收装置；
所述高浓度预转化装置通过气管与预吸收系统相装置；
所述高浓度预转化系统包括预转化器、换热器、SO3冷却器、分气阀、配氧阀、配氧流量计；
所述分气阀包括第一分气阀、第二分气阀；
所述换热器包括第一换热器、第二换热器；
所述配氧阀与第二分气阀相连接,并且配氧流量计设于上端；
所述第一分气阀设置在预转化进口烟气管道上，第一分气阀通过气管与第二换热器壳程下端相连接；
所述第二换热器壳程上端通过气管与第一换热器壳程下端相连接；
所述预转换器设有一层、二层；
所述第一换热器壳程上端通过气管与预转换器一层进口连接，并且预转化器一层出口与第一换热器管程上端相连接；
所述第一换热器管程下端通过气管与预转化器二层进口相连接，并且预转化器二层下端出口通过气管与第二换热器管程上端相连接；
所述第二换热器管程下端通过气管与SO3冷却器管程下端相连接；
所述预吸收装置包括预吸收塔、接力风机、预吸收循环槽、旁路阀、循环酸冷器、循环酸泵、成品酸冷器、成品酸槽、冷却循环水装置、烟气切断阀；
所述SO3冷却器管程上端通过气管与预吸收塔下端相连接，并且预吸收塔上端通过气管与接力风机相连接；
所述接力风机出口通过气管与SO3冷却器壳程上端相连接；
所述SO3冷却器壳程下端通过气管与烟气切断阀相连接；
所述预吸收塔下端通过酸管与预吸收循环槽相连接；
所述预吸收循环槽采用卧式泵槽，循环酸泵安装在循环槽上；
所述循环酸泵出口通过酸管与循环酸冷器酸管连接，并且循环酸泵出口至酸冷器管道上设置旁通阀与成品酸槽连接；
所述成品酸槽通过输送泵与成品酸冷器相连接；
所述成品酸冷器出口通过酸管将成平酸输送到酸库；
所述冷却循环水装置通过水管分别与循环酸冷器水管、成品酸冷器水管相连接。
2.根据权利要求1所述的一种采用预转化预吸收的高溶度烟气制酸方法，其特征在于，所述配氧阀设置在配氧管道上，配氧管道两端连接供氧点与用氧点。
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