CN111164046A - 用于硫酸设备中的床间冷却的新型布局 - Google Patents
用于硫酸设备中的床间冷却的新型布局 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111164046A CN111164046A CN201880064464.5A CN201880064464A CN111164046A CN 111164046 A CN111164046 A CN 111164046A CN 201880064464 A CN201880064464 A CN 201880064464A CN 111164046 A CN111164046 A CN 111164046A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- converter
- inter
- process gas
- boiler
- bed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 44
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 title abstract description 6
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 title abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 71
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 32
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 79
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000029936 alkylation Effects 0.000 description 1
- 238000005804 alkylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
- C01B17/69—Sulfur trioxide; Sulfuric acid
- C01B17/74—Preparation
- C01B17/76—Preparation by contact processes
- C01B17/80—Apparatus
- C01B17/803—Converters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
- B01J8/0461—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical annular shaped beds
- B01J8/0469—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical annular shaped beds the beds being superimposed one above the other
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0496—Heating or cooling the reactor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
- C01B17/69—Sulfur trioxide; Sulfuric acid
- C01B17/74—Preparation
- C01B17/76—Preparation by contact processes
- C01B17/765—Multi-stage SO3-conversion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
- B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
- B01J2208/00194—Tubes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/0053—Controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Chimneys And Flues (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
在硫酸设备中用于将SO2催化氧化为SO3的转化器中，该转化器包括用于冷却催化剂层(床)之间的工艺气体的锅炉区段，具有水平或略微倾斜的管的一个或多个水管锅炉(床间锅炉)用于冷却转化器中的催化剂层(床)之间的工艺气体。每个水管锅炉均设置有工艺气体侧旁路，以控制到达下游催化剂层的温度。
Description
技术领域
本发明属于用含有含硫组分(如H2S、SO2、CS2和COS)的进料气体或源自例如烷基化技术的废硫酸和熔融硫的液体进料来生产硫酸的领域。具体地，本发明涉及用于硫酸设备中的SO2转化器中的床间冷却的水管锅炉的设计，更具体地，涉及用于将SO2催化氧化为SO3的转化器(SO2转化器)中的水管锅炉的旁路和混合器布置。
背景技术
水管锅炉是这样一种类型的锅炉，其中水和饱和蒸汽在管中循环，所述管由例如热工艺气体在外部加热。
通常通过由添加到锅炉的入口的水与离开锅炉的水/蒸汽混合物之间的密度差引起的自然循环来实现水和蒸汽的循环。替代地，可以使用定位于通向锅炉的入口的上游的水循环泵。
硫酸(H2SO4)是重要的商业化学品，其产量超过2亿吨/年。硫酸主要用于化肥生产，但其还用在例如粘胶纤维、颜料的制造中，用在电池中，用在冶金工业中以及用在精炼工业中。
在湿气硫酸(WSA)设备中，通常在热燃烧器中将含硫进料组分转化成SO2。然后，使用用于氧化SO2的活性催化剂根据以下反应将SO2气体进一步氧化成SO3：
SO2(g)+0.5O2(g)＝SO3(g)+99kJ/摩尔
因为上述反应是平衡反应，并且SO2的氧化是放热的，所以较高的温度会降低SO2到SO3的最大可获得转化率。出于这一原因，通常将工业SO2转化器构造成具有床间冷却的多个绝热催化剂层(床)，以使总转化率最大化。降低每个连续的催化剂层的出口温度以增加总转化率。
在SO2转化器的下游，所形成的SO3与H2O反应，形成H2SO4，然后在冷凝步骤中将H2SO4与气相分离，产生浓缩的商业级的H2SO4和清洁的工艺气体，该工艺气体或是被直接送到烟囱，或是被送至进一步清洁，之后被排入大气。
除了生产硫酸和确保尽可能低的大气排放的明显目的之外，硫酸设备越来越多地碰到增加运行的热效率的要求。高度的能量回收减少了对于任何(昂贵的)支持燃料/热的需求，或增加了高价值能量(例如以高压蒸汽的形式)的输出。
随着对高硫酸产量(低排放)和高热回收的要求，整个设备的复杂度可能显著增加，对于其中在燃烧器和/或催化转化器中的化学转化过程中释放(evolve，生成)的能量相对较低的某些硫酸设备配置尤其如此。设备的高复杂度可能降低设备的灵活性和可操作性。
US 3,536,446描述了一种硫酸工艺，其中通过硫燃烧产生的初始的热工艺气体流被分为两部分。第一气体部分被冷却，并且其SO2含量的部分被催化转化为SO3，然后SO3被吸收在浓硫酸溶液中以形成更多量的硫酸。通过直接添加第二气体部分来加热剩余的第一气体部分，并且生成的组合气体流中的SO2含量被催化转化为SO3。组合气体流被冷却，然后用浓硫酸溶液洗涤，以吸收SO3并形成额外的硫酸。来自本工艺的残余尾气基本上没有硫氧化物。本发明与这种已知布局的不同之处在于，本发明包括用于每个床间冷却器的工艺气体旁路。
发明内容
通常，本发明对目前的工艺布局进行了改进，其中组合了高硫酸产量、高热回收和低复杂度，提供了设备的最佳运行。同时，与目前使用的设备布局相比，这种新布局的投资成本降低。
更具体地，本发明涉及执行床间冷却的方式，即，将离开一催化剂层的热工艺气体冷却至进入下一催化剂层的特定的且良好控制的入口温度。通常在热交换器中使用熔融传热盐、(转化或未转化的)工艺气体、空气或(饱和或过热的)蒸汽作为冷却介质或通过用较冷的空气或工艺气体淬火(quenching)来执行床间冷却。对于大多数设备，用饱和或略微过热的高压蒸汽执行工艺气体的床间冷却，同时通过(进一步)使蒸汽过热来冷却热工艺气体。通过调节蒸汽向床间冷却器的流动来控制从床间冷却器流出的工艺气体温度，这意味着在床间冷却器周围必须有蒸汽旁路。
这种床间冷却器工作良好，但价格昂贵，因为热交换器和旁路阀都必须由高合金钢制成。另外，为了使该床间冷却器工作良好，还需要足够量的蒸汽，所述蒸汽通常在硫酸设备内的其他位置产生。对于具有低热值(caloric value，卡值)的进料，产生用于床间冷却器的足够量的蒸汽可能是个挑战。
可以将床间冷却器放置在SO2转化器壳内或SO2转化器壳的外部上。对于WSA设备，通常的做法是使用定位于SO2转化器壳内部的床间冷却器，这样可以避开热交换器的冷区域，从而降低硫酸冷凝和腐蚀的风险。
在WSA设备中引入水管锅炉以进行床间冷却时存在两个主要挑战：
(1)由于锅炉下游的工艺气体温度太低(对于SO2转化率而言)且通常不可控制，因此必须安装壳侧热工艺气体旁路，以控制到达下游催化剂层的工艺气体温度。为了能够迫使足够的气体通过旁路而不是通过管束(tube bundle)，需要/建议在旁路管线上和在锅炉上游或下游的管线上都具有风门(damper)。
来自床间锅炉的气体和来自旁路的气体将具有明显的温度差，这意味着这些流在进入下游催化剂层之前需要混合。这对于最后的床间冷却区段尤其重要，在该最后的床间冷却区段，最后催化剂层接近于最低允许温度操作，以提供最高的SO2转化率：几摄氏度的温度变化可能会导致最后催化剂层中的转化率不足。对于该应用，需要有效的混合布置。
(2)水平水管锅炉设计在WSA技术中是众所周知的，并且其被认为是一种非常有效且通常可靠的构造。该水管锅炉(工艺气体冷却器)通常定位于最后催化剂层的下游，在那里工艺气体温度处于最低值。由于不需要精确的温度控制，因此所有工艺气体都通过锅炉。
在工艺气体冷却器中，由于存在形成滞留蒸汽包(steam pocket，蒸汽囊)的危险，因此管侧上和壳侧上的机械设计温度相同，这可能局部地导致锅炉管温度接近壳侧温度。
在工艺气体冷却器中，通向锅炉的入口处的工艺气体温度通常为380℃至450℃。因此，相应的机械设计温度将不高于约480℃，该温度仍然很好地处于低合金碳钢的范围内。
然而，当在较高的壳侧运行温度(尤其是在第一床间冷却器中发现这种情况)下应用该相同的设计时，会引起某些问题。工艺气体温度可能高达600℃或更高，这限制了用于热交换器的构造材料的可能选择。
通过在管束中引入管的倾斜角(slope)并设计管侧，以形成正确的流动状态(flowregime)，可以消除这些滞留蒸汽包的形成，并且可以对管使用较低的机械设计温度，从而使用低合金钢或碳钢。
倾斜角可以低至3°、高至45°；为了降低管束的高度，应该选择尽可能低的倾斜角。
取决于转化器壳直径和所需的管长度，管可以以单个通道布局布置或以多个通道(即引入管弯头)布置。对于单个通道布局中的管，可以考虑在壳侧使用多个通道，以提高传热率并从而减小管束的尺寸。缺点是更高的工艺气体压降以及增加的锅炉构造的复杂度。
使用具有水平或略微倾斜的管的床间锅炉的主要优点是紧凑的设计，其中SO2转化器的总高度保持在最小值。这显著地减少了SO2转化器壳材料的量。如果所需的管长度大于转化器的内径，则必须使用多个管通道。
本发明提供了一种设计布局，其中结合了高硫酸产量、高热回收和低复杂度，提供了设备的最佳运行。同时，这种新布局的投资成本低于目前使用的设备布局的投资成本。更具体地，该想法是使用水管锅炉作为过热器(superheater)的替代用于床间冷却。这将显著简化整个工艺布局，并且由于更低的总热交换面积和使用更便宜的构造材料而大幅降低成本。
热交换器面积减小的原因是，与过热器相比锅炉中的温度差更大，且管侧上的传热系数更高，因为与蒸汽相比沸水具有更高的传热系数。
更具体地，本发明涉及一种用于在硫酸设备中将SO2催化氧化为SO3的转化器，所述转化器包括用于在催化剂层(床)之间冷却工艺气体的锅炉区段；
其中，在设备的SO2转化器中，使用一个或多个水管锅炉(床间锅炉)代替传统的蒸汽过热器在催化剂层(床)之间冷却工艺气体；并且
其中，每个水管锅炉都设置有工艺气体侧旁路，以控制到达下游催化剂层的温度。
在根据本发明的转化器的床间锅炉区段中，管可以是水平的或者可以具有小的倾斜角，通常小于15°，而气流是竖直的。在另一个实施例中，管可以是竖直的，而气流是水平的。
在优选设计中，每个水管锅炉都设置有壳侧工艺气体旁路。
为了在锅炉管和旁路管线之间具有工艺气体分配的完全控制范围，优选在锅炉管上游或下游的工艺气体管线和旁路管线上安装风门。特别优选的是，该布局在床间锅炉出口和与热旁路工艺气体的混合点之间的冷却后的工艺气体管线上包括风门。
锅炉布局优选地包括用于流向床间锅炉的工艺气体的风门，该风门位于上部催化剂层的出口与通向床间锅炉的入口之间。
例如，在低负荷运行和启动期间(此时需要较少冷却或不需要冷却，并且需要高的旁路比)，尤其优选全旁路控制。
此外，优选的是，该设计包括混合器布置，用于使通向下方催化剂层的入口处的温度变化最小化。
水管锅炉中的管可以是裸管、装有鳍片(fin，翅片)、或者在管束中具有装有鳍片的管和裸管的组合。管可以以单个通道或多个通道布置。类似地，工艺气体侧可以具有一个或多个通道。对于水平锅炉，优选的布局是在水侧具有一个或多个通道，而在工艺气体侧具有单个通道。这提供了具有最低的工艺气体侧压力损失的紧凑设计。
在本发明的锅炉设计中，至少一个床间锅炉被优选地放置在SO2转化器壳内，但是其也可以放置在SO2转化器壳外部。
在某些情况下，需要硫酸设备来提供过热的输出蒸汽，因此可能需要使用传统的基于蒸汽的床间冷却器与床间锅炉的组合，两者都定位于相同的两个催化剂层之间，可以并联或串联。这两个热交换器的实际布局将取决于蒸汽的所需过热程度、热交换器的尺寸和材料选择。
在另一情况下，有利的是，将床间锅炉与气体/气体热交换器组合在一起，两者都定位于相同的两个催化剂层之间。如果例如进入酸设备的工艺气体是冷的且需要在通向SO2转化器的入口处被加热到380℃-420℃，则这是重要的。这里，气体/气体交换器将为冷工艺气体提供最有效的加热，然后，任何余热(surplus heat，过剩热)都将被传递到床间锅炉。
附图说明
附图示出了SO2转化器，其中床间冷却由床间锅炉和热旁路执行，热旁路后面跟着混合装置。更具体地：
图1示出了具有水平或略微倾斜的管的床间锅炉，并且气流沿向下方向为竖直的；以及
图2示出了具有竖直管的床间锅炉，并且气流是水平的。
具体实施方式
在图1中，以两个侧视图(A和B)和俯视图(C)示出了具有水平(或略微倾斜)的管的床间锅炉布局。包括SO2的未转化的工艺气体通过位于转化器顶部处的入口嘴(2)进入SO2转化器(1)。工艺气体向下流动通过上部催化剂层(3)，在该上部催化剂层，一部分SO2被转化为SO3，提高了工艺气体温度。热的、部分转化的工艺气体向下流动到床间冷却区段，水平水管锅炉(4)定位于该床间冷却区段处。为了提高床间锅炉管周围的工艺气体速度，用于工艺气体流动的横截面积显著减小。
穿过床间锅炉的热工艺气体被冷却到低于通向下游催化剂层(9)的入口温度的温度。为了达到期望的催化剂入口温度，一小部分热的、部分转化的工艺气体通过穿过热旁路风门(6)经由热气体管线(5)以到达混合室(8)而绕过床间锅炉，在该混合室中，热工艺气体与冷却的工艺气体混合。为了提高被冷却的或绕过的气流的可控性，也为冷却后的气体设置风门(7)。取决于床间冷却区段的实际布局，该风门可以定位于床间锅炉的上游或下游。通过风门板(damper plate，风挡)与致动器之间的长杆，从转化器的外部控制风门位置。在杆与转化器壳之间需要主动密封(如净化空气)以避免工艺气体逸出到大气中。在图中，混合室(8)是定位于转化器壳外围处的管道，使得床间冷却区段的总高度最小化。良好混合的、部分转化的工艺气体离开混合室的出口并向下流向下部催化剂层，以用于进一步的SO2转化。
通常，工艺气体均匀分布在催化剂层的前10cm～20cm内的下部催化剂层的整个横截面上。替代地，可以在混合器出口和下部催化剂层之间安装分布板、引导叶片等。
在图2中，同样在两个侧视图(A和B)和俯视图(C)中示出，床间锅炉具有竖直管，并且气流是水平的。锅炉中竖直管的优点是避免了蒸汽包形成的风险，从而避免了金属过热，而与锅炉管内部的流动状态无关。缺点是床间锅炉明显较高，需要更多的转化器壳材料，从而增加了该解决方案的总成本。
如图1中一样，未转化的工艺气体经由入口嘴(2)进入SO2转换器(1)，并在上部催化剂层(3)中部分转化。床间锅炉(4)是竖直定向的，工艺气体风门(7)最方便地位于热区段。旁路风门(6)将热工艺气体经由热气体管线(5)输送到冷却后的工艺气体和未冷却的工艺气体的混合点(8)。在这种布局中，混合室/管道是竖直的，并连接至转化器壳，但它也可以是如图1所示那样的围绕壳外围的圆形管道。充分混合的、部分转化的工艺气体离开混合室，并且向下流向下部催化剂层(9)。
工艺气体旁路和混合器可以采用紧凑的设计，以配合在任何SO2转换器的内部。混合器可以有许多具体的布局，例如弯曲管道(带有或不带有内部结构)以增加湍流。混合器也可以位于SO2转换器壳外部，但不建议如此，因为这样会增加将混合室表面冷却到低于硫酸露点的温度的风险，从而导致硫酸冷凝和快速腐蚀。
与用于床间冷却的传统蒸汽过热器相比，在WSA设备中使用水管锅炉进行床间冷却降低了设备成本和复杂度。为了控制从床间锅炉排出的气体温度，需要在气体侧设置旁路，并且为了使通向下部催化剂层的入口处的温度变化最小化，需要有效的混合器。
Claims (11)
1.一种用于在硫酸设备中将SO2催化氧化为SO3的转化器，所述转化器包括用于在催化剂层(床)之间冷却工艺气体的锅炉区段，
其中，使用一个或多个水管锅炉(床间锅炉)在所述设备的SO2转化器中的催化剂层(床)之间冷却工艺气体；并且
其中，每个水管锅炉都设置有工艺气体侧旁路，以控制到达下游催化剂层的温度。
2.根据权利要求1所述的转化器，其中，每个床间锅炉都具有水平或略微倾斜的管，并且气流是竖直的。
3.根据权利要求2所述的转化器，其中，所述管的倾斜角在与水平面成0°到15°的范围内。
4.根据权利要求2或3所述的转化器，其中，所述管具有一个或多个通道。
5.根据权利要求1所述的转化器，其中，所述床间锅炉具有竖直的管，并且气流是水平的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的转化器，其中，所述水管锅炉的所述管是裸管、装有鳍片的管、或具有装有鳍片的管和裸管的组合。
7.根据权利要求1所述的转化器，其中，至少一个床间锅炉被放置在转化器壳内。
8.根据权利要求1所述的转化器，其中，至少一个床间锅炉被放置在转化器壳外部。
9.根据权利要求1所述的转化器，包括在所述床间锅炉的出口和与热旁路工艺气体的混合点之间的冷却后的工艺气体管线上的风门。
10.根据权利要求1所述的转化器，包括用于流向所述床间锅炉的工艺气体的风门，所述风门位于上部催化剂层的出口与通向所述床间锅炉的入口之间。
11.根据权利要求1所述的转化器，包括位于热旁路工艺气体和冷却后的工艺气体的混合点下游的混合器。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DKPA201700556 | 2017-10-05 | ||
| DKPA201700556 | 2017-10-05 | ||
| PCT/EP2018/076620 WO2019068625A1 (en) | 2017-10-05 | 2018-10-01 | NEW ARRANGEMENT FOR INTERLITS IN SULFURIC ACID PRODUCTION PLANTS |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111164046A true CN111164046A (zh) | 2020-05-15 |
| CN111164046B CN111164046B (zh) | 2023-06-06 |
Family
ID=63832380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201880064464.5A Active CN111164046B (zh) | 2017-10-05 | 2018-10-01 | 用于硫酸设备中的床间冷却的新型布局 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11007498B2 (zh) |
| EP (1) | EP3691991A1 (zh) |
| CN (1) | CN111164046B (zh) |
| WO (1) | WO2019068625A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019007753A1 (en) * | 2017-07-06 | 2019-01-10 | Haldor Topsøe A/S | METHOD FOR INTER-BED COOLING IN SULFURIC WET GAS ACID FACILITIES |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3536446A (en) * | 1967-09-26 | 1970-10-27 | Chemical Construction Corp | Production of sulfuric acid |
| US4046866A (en) * | 1975-04-24 | 1977-09-06 | Stauffer Chemical Company | Production of liquid sulfur trioxide |
| CN1384805A (zh) * | 1999-11-01 | 2002-12-11 | 孟山都公司 | 由二氧化硫制备三氧化硫、硫酸和发烟硫酸的方法 |
| CN104379503A (zh) * | 2012-06-06 | 2015-02-25 | 赫多特普索化工设备公司 | 用于将so2氧化为so3的工艺 |
| CN105084326A (zh) * | 2014-05-09 | 2015-11-25 | 托普索公司 | 由焦炉煤气脱硫产物生产硫酸的方法和工艺设备 |
| CN105209381A (zh) * | 2013-03-15 | 2015-12-30 | Mecs公司 | 三氧化硫吸收热的回收 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1567716B2 (de) | 1966-12-03 | 1977-02-17 | Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zur katalytischen umsetzung von so tief 2 und so tief 3 und schwefelsaeureherstellung |
| US3653828A (en) | 1969-09-24 | 1972-04-04 | Chemical Construction Corp | Dual absorption sulfuric acid process |
| DE102006051899A1 (de) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Bayer Technology Services Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur katalytischen Oxidation von SO2-haltigen Gasen mit Sauerstoff |
| DE102015114871A1 (de) | 2015-09-04 | 2017-03-09 | Thyssenkrupp Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schwefelsäure |
| CN107055488B (zh) | 2017-04-14 | 2023-04-28 | 双盾环境科技有限公司 | 高浓度二氧化硫烟气二元可调节预转化制硫酸装置 |
| CN107010607B (zh) | 2017-04-14 | 2017-12-12 | 双盾环境科技有限公司 | 高浓度二氧化硫烟气二元可调节预转化制硫酸方法 |
-
2018
- 2018-10-01 WO PCT/EP2018/076620 patent/WO2019068625A1/en unknown
- 2018-10-01 CN CN201880064464.5A patent/CN111164046B/zh active Active
- 2018-10-01 EP EP18785285.0A patent/EP3691991A1/en active Pending
- 2018-10-01 US US16/650,616 patent/US11007498B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3536446A (en) * | 1967-09-26 | 1970-10-27 | Chemical Construction Corp | Production of sulfuric acid |
| US4046866A (en) * | 1975-04-24 | 1977-09-06 | Stauffer Chemical Company | Production of liquid sulfur trioxide |
| CN1384805A (zh) * | 1999-11-01 | 2002-12-11 | 孟山都公司 | 由二氧化硫制备三氧化硫、硫酸和发烟硫酸的方法 |
| CN104379503A (zh) * | 2012-06-06 | 2015-02-25 | 赫多特普索化工设备公司 | 用于将so2氧化为so3的工艺 |
| CN105209381A (zh) * | 2013-03-15 | 2015-12-30 | Mecs公司 | 三氧化硫吸收热的回收 |
| CN105084326A (zh) * | 2014-05-09 | 2015-11-25 | 托普索公司 | 由焦炉煤气脱硫产物生产硫酸的方法和工艺设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2020115261A (ru) | 2021-11-08 |
| EP3691991A1 (en) | 2020-08-12 |
| WO2019068625A1 (en) | 2019-04-11 |
| US11007498B2 (en) | 2021-05-18 |
| CN111164046B (zh) | 2023-06-06 |
| US20200238241A1 (en) | 2020-07-30 |
| RU2020115261A3 (zh) | 2022-03-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7520908B2 (en) | Highly integrated fuel processor for distributed hydrogen production | |
| JP4073960B2 (ja) | 炭化水素の水蒸気改質方法 | |
| US11054196B2 (en) | Shell-and-tube heat exchanger | |
| WO2016119224A1 (zh) | 一种等温低温变换炉及变换工艺 | |
| EP3160632B1 (en) | Steam methane reformer system and method of performing a steam methane reforming process | |
| CN112204120B (zh) | 用于进行催化气相反应的方法、管束反应器和反应器系统 | |
| US4839391A (en) | Method and reactor for catalytic methanization of a gas containing CO, CO2 and H2 | |
| CN111164046B (zh) | 用于硫酸设备中的床间冷却的新型布局 | |
| US10900384B2 (en) | Method and arrangement for heat energy recovery in systems comprising at least one reformer | |
| JP3977840B2 (ja) | クラウスプラント用廃熱ボイラー | |
| KR102614218B1 (ko) | 습식 가스 황산 플랜트에서의 층간 냉각 방법 | |
| US20240002231A1 (en) | Ammonia burner for nitric acid production | |
| RU2794481C2 (ru) | Новая схема межслойного охлаждения на установках по производству серной кислоты | |
| EP3519731B1 (en) | Method for reducing nox emission | |
| US8137634B2 (en) | Fission reactor for a Claus plant | |
| EP4389697A1 (en) | Process for producing synthesis gas product comprising hydrogen |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |