CN109704294A - 硫酸高浓转化系统热量梯级利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硫酸高浓转化系统热量梯级利用的方法，属于热量回收技术领域，本发明在于bed0层触媒出口后设置一个中压余热锅炉，将高温SO2、SO3烟气所含的显热转化为中压饱和蒸汽；本发明在于bed1层触媒出口后设置一个中压过热器，利用转化反应产生的高温SO2、SO3烟气所含显热，将中压饱和蒸汽转化为中压过热蒸汽，使蒸汽品质提高；本发明的优点是硫酸高浓转化系统产生的热量全部转化为高品质的中压过热蒸汽热源，通过省煤器、中压余热锅炉、过热器用来加热除氧水、把水加热成中压饱和蒸汽以及过热中压蒸汽，全部生产高品质的热源去发电，使转化余热得到充分利用，并且使硫酸转化系统满足自热平衡。

Description

硫酸高浓转化系统热量梯级利用的方法
技术领域
本发明属于热量回收技术领域，具体涉及一种硫酸高浓转化系统热量梯级利用的方法。
背景技术
在制酸过程中，SO2与O2反应生成SO3，反应热高达93300kJ/kmol以上，当进转化的SO2浓度<8％时，可以维持转化系统自热平衡，并且转化后的烟气温度满足SO3吸收要求，不至于出现吸收过程酸雾含量超标的情况。当SO2浓度>8％时，SO2与O2反应热除维持自热平衡外还有过剩，若去一吸烟气温度不在160～200℃的范围内，会使吸收过程产生大量的酸雾。
目前通常的做法是在一次转化后一吸前设置空气冷却器或低压余热锅炉，设置空气冷却器，利用空气将转化产生的余热全部带走排入大气，余热完全未利用。设置低压余热锅炉，则将转化产生的余热通过锅炉转化为0.6～1.0MPa低压饱和蒸汽，余热得到利用。但是当转化SO2浓度较高时，特别是铜冶炼项目SO2浓度高达12％以上，产生大量的低压饱和蒸汽只能用做低压热源作为加热用，用途很窄。因此，将硫酸转化反应热量生产高品质热源是硫酸工业领域研究的热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硫酸高浓转化系统热量梯级利用的方法，针对4+1的转化换热流程，将硫酸高浓度转化反应热生产高品质的中压过热蒸汽，确保转化自热平衡和不超过转化触媒极限温度的要求，实现节能降耗。
本发明提供一种硫酸高浓转化系统热量梯级利用的方法，包括以下步骤：
(1)SO2烟气升温后进入转化器bed0层触媒进行转化反应，反应后出来的高温SO2、SO3烟气进入中压余热锅炉进行换热，生产中压饱和蒸汽，并使中压蒸汽进入中压过热器；
(2)中压余热锅炉出来的混合烟气进入转化器bed1层触媒进行转化反应，反应后出来的高温SO2、SO3烟气进入中压过热器进行换热，生产中压过热蒸汽；
(3)中压过热器出来的烟气经过降温后进入转化器bed2层触媒进行转化反应；
(4)bed2层触媒反应后出来的高温SO2、SO3烟气经降温后进入转化器bed3层触媒进行转化反应，反应后出来的高温SO2、SO3烟气经降温后去一吸塔；
(5)吸收后的烟气经升温后进入bed4层触媒进行转化反应，反应后出来的高温SO2、SO3烟气经降温后去二吸塔。
优选的，步骤(1)中，风机增压后的SO2烟气经3#、1#换热器两次换热升温后进入转化器bed0层触媒进行转化反应。
优选的，步骤(3)中，中压过热器出来的混合烟气经过1#换热器降温后，进入转化器bed2层触媒进行转化反应。
优选的，步骤(4)中，bed2层触媒反应后出来的高温SO2、SO3烟气经2#换热器降温后进入转化器bed3层触媒进行转化反应。
优选的，步骤(4)中，反应后出来的高温SO2、SO3烟气经3#换热器、省煤器降温后去一吸塔吸收其中的SO3。
优选的，步骤(5)中，一吸塔吸收后的烟气经4#换热器、2#换热器升温后进入bed4层触媒进行转化反应。
优选的，步骤(5)中，反应出来的高温SO2、SO3烟气经4#换热器降温后去二吸塔。
本发明的热量梯级利用的技术方案为：除氧器出来的除氧水首先进入省煤器，利用烟气热量加温除氧水后进入中压余热锅炉的汽包，bed0层触媒出来的高温SO2、SO3烟气在中压余热锅炉中把水加热成～3.8MPa的中压饱和蒸汽，产出的中压蒸汽去中压过热器过热，中压过热蒸汽的温度为300～450℃，去汽轮机发电。
本发明工艺具有特点如下：
1)本发明在于bed0层触媒出口后设置一个中压余热锅炉，将高温SO2、SO3烟气所含的显热转化为中压饱和蒸汽。
2)本发明在于bed1层触媒出口后设置一个中压过热器，利用转化反应产生的高温SO2、SO3烟气所含显热，将中压饱和蒸汽转化为中压过热蒸汽，使蒸汽品质提高。
3)本发明在于3#换热器管程出口设置一个省煤器，利用多余的烟气热量加热锅炉给水，提高热量利用率，烟气温度降低到160～200℃满足去一吸塔的要求。
4)本发明bed0层触媒和中压余热锅炉设置一个旁通管路，用来调节bed0层触媒烟气温度使烟气温度低于触媒的耐温极限，防止触媒过烧损坏；同时具有调节烟气SO2浓度波动引起的热量平衡。
5)本发明中压余热锅炉设置一个旁通调节管路用来调节中压余热锅炉出口烟气温度，使进bed1层触媒的烟气温度满足触媒转化温度。
6)本发明的优点是硫酸高浓转化系统产生的热量全部转化为高品质的中压过热蒸汽热源，通过省煤器、中压余热锅炉、过热器用来加热除氧水、把水加热成中压饱和蒸汽以及过热中压蒸汽，全部生产高品质的热源去发电，使转化余热得到充分利用，并且使硫酸转化系统满足自热平衡，该技术流程简单、可靠，实现了转化系统高、低品位热量的高效综合利用。
附图说明
图1为本发明实施例1的装置及流程图。
图2为本发明硫酸高浓转化系统热量梯级利用的工艺流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，80万吨/a铜冶炼烟气制酸项目，SO2风机出口烟气量为171470Nm3/h、SO2浓度14％、温度89℃，烟气首先进入到3#换热器、1#换热器升温到400℃进bed0层触媒，转化反应后烟气温度594℃进入中压余热锅炉，生产中压饱和蒸汽，并使中压蒸汽进入中压过热器，余热利用后烟气温度降至420℃进入bed1层触媒，转化反应后烟气温度为547℃，进入中压过热器余热利用，得到中压过热蒸汽。
中压过热器出来的烟气温度降至518℃后进入1#换热器与低温SO2烟气换热，烟气温度降至445℃进入bed2层触媒，转化反应后烟气温度为483℃，进入2#换热器与低温烟气换热后降至440℃进入bed3层触媒，转化反应后烟气温度为453℃，进入3#换热器与低温SO2烟气换热，烟气温度降至195℃进入省煤器，余热利用后烟气温度降至180℃后进一吸塔，一吸塔出来后的80℃烟气，首先进入4#换热器(4#A换热器、4#B换热器)、2#换热器升温到385℃进入bed4层触媒，转化反应后烟气温度为403℃，进入4#换热器降温到145℃后去二吸塔。
本实施例中，省煤器可把104℃除氧水加热到135℃进入到中压余热锅炉汽包，中压余热锅炉可产生19.8t/h中压饱和蒸汽，全部到中压过热器过热到376℃，共产生19.8t/h3.8MPa、376℃的中压过热蒸汽，使蒸汽品质提高，去汽轮机发电。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种硫酸高浓转化系统热量梯级利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)SO2烟气升温后进入转化器bed0层触媒进行转化反应，反应后出来的高温SO2、SO3烟气进入中压余热锅炉进行换热，生产中压饱和蒸汽，并使中压蒸汽进入中压过热器；
(2)中压余热锅炉出来的烟气进入转化器bed1层触媒进行转化反应，反应后出来的高温SO2、SO3烟气进入中压过热器进行换热，生产中压过热蒸汽；
(3)中压过热器出来的烟气经过降温后进入转化器bed2层触媒进行转化反应；
(4)bed2层触媒反应后出来的高温SO2、SO3烟气经降温后进入转化器bed3层触媒进行转化反应，反应后出来的高温SO2、SO3烟气经降温后去一吸塔；
(5)吸收后的烟气经升温后进入bed4层触媒进行转化反应，反应后出来的高温SO2、SO3烟气经降温后去二吸塔。
2.根据权利要求1所述的硫酸高浓转化系统热量梯级利用的方法，其特征在于，步骤(1)中，风机增压后的SO2烟气经3#、1#换热器两次换热升温后进入转化器bed0层触媒进行转化反应。
3.根据权利要求1所述的硫酸高浓转化系统热量梯级利用的方法，其特征在于，步骤(3)中，中压过热器出来的混合烟气经过1#换热器降温后，进入转化器bed2层触媒进行转化反应。
4.根据权利要求1所述的硫酸高浓转化系统热量梯级利用的方法，其特征在于，步骤(4)中，bed2层触媒反应后出来的高温SO2、SO3烟气经2#换热器降温后进入转化器bed3层触媒进行转化反应。
5.根据权利要求1所述的硫酸高浓转化系统热量梯级利用的方法，其特征在于，步骤(4)中，反应后出来的高温SO2、SO3烟气经3#换热器、省煤器降温后去一吸塔吸收其中的SO3。
6.根据权利要求1所述的硫酸高浓转化系统热量梯级利用的方法，其特征在于，步骤(5)中，吸收后的烟气经4#换热器、2#换热器升温后进入bed4层触媒进行转化反应。
7.根据权利要求1所述的硫酸高浓转化系统热量梯级利用的方法，其特征在于，步骤(5)中，反应出来的高温SO2、SO3烟气经4#换热器降温后去二吸塔。
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