CN112897473B - 硫酸生产中一转一吸和二转二吸互相切换的转化工艺 - Google Patents
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Abstract
硫酸生产中一转一吸和二转二吸互相切换的转化工艺，适用于以硫泡沫与脱硫废液、金精矿、再生铅、钼精矿等为原料燃烧后产生含SO2的烟气生产硫酸产品的转化工段。本发明转化系统采用一转一吸还是二转二吸由烟气中二氧化硫的浓度确定，通过第一吸收塔出口与第Ⅳ换热器和第二吸收塔之间的阀门切换来实现。当打开去第Ⅳ换热器的阀门，关闭去第二吸收塔的阀门时，为二转二吸工艺；当关闭去第Ⅳ换热器的阀门，打开去第二吸收塔的阀门时，为一转一吸工艺。
Description
技术领域
本发明属于化工生产技术领域，涉及硫酸生产中一转一吸和二转二吸互相切换的转化工艺，适用于以硫泡沫与脱硫废液、金精矿、再生铅、钼精矿等为原料燃烧后产生含SO2的烟气生产硫酸产品的转化工段。
背景技术
随着我国钢铁行业的迅速发展，与钢铁行业紧密相关的焦化行业也快速发展，焦化生产过程中会产生大量的硫泡沫和含盐脱硫废液，硫泡沫和含盐脱硫废液的处理严重制约着焦化行业的发展，以往通过分离硫磺、提盐或进入配煤系统进行处理，这些方法均不能彻底消除环境污染，随着国家环保要求的进一步提高，目前一致的处理方法是将硫泡沫和含盐脱硫废液制取硫酸，而生产出来的硫酸再用于焦化厂生产硫酸铵，使硫泡沫和含盐脱硫废液真正变废为宝。利用硫泡沫和含盐脱硫废液生产硫酸最便利的方法是将硫泡沫和含盐脱硫废液中的硫磺分离出来，分离后的清液经浓缩后再与分离出来的硫磺制浆，将制好的硫磺浆经燃烧、余热回收、净化、转化、干吸等工段后生产硫酸。由于硫磺浆中硫磺和盐的成分不稳定，导致进入转化工段气体中二氧化硫的浓度变化很大。当气体中二氧化硫浓度低时，如果采用二转二吸工艺则不能满足热平衡，为了化学反应的进行，就需要开启电加热器(或蒸汽加热)来补充热量，造成系统运行能耗极高；当气体中二氧化硫浓度高时，如果采用一转一吸工艺则不能较好的转化掉气体中二氧化硫，造成尾气处理成本高。
发明内容
本发明通过改进以往的转化工艺，提供硫酸生产中一转一吸和二转二吸互相切换的转化工艺，同一套生产装置，通过阀门切换，一转一吸和二转二吸可以互相切换，既能满足低浓度时热平衡，又能满足高浓度时高的转化率，完全适应制酸原料中含硫的变化。
本发明转化系统采用一转一吸还是二转二吸由烟气中二氧化硫的浓度确定，通过第一吸收塔出口与气体换热器和第二吸收塔之间的阀门切换来实现。当打开去第Ⅳ换热器的阀门，关闭去第二吸收塔的阀门时，为二转二吸工艺；当关闭去第Ⅳ换热器的阀门，打开去第二吸收塔的阀门时，为一转一吸工艺。
本发明的技术方案如下：
当烟气中二氧化硫浓度较低，只有3～4.8％时，采用一转一吸，无需外加热量即可满足自热平衡。来自二氧化硫风机的气体经第Ⅲ换热器壳程和第Ⅰ换热器的壳程进行热量交换，温度达到催化剂的起燃温度进入第一段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出一段催化剂层的气体经第Ⅰ换热器的管程降温后进入第二段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出二段催化剂层的气体经第Ⅱ换热器的管程后进入第三段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出三段催化剂层的气体经干燥的冷气体冷激降温后进入第四段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出四段催化剂层的气体经第Ⅲ换热器的管程降温后进入第一吸收塔吸收三氧化硫生成硫酸产品。出第一吸收塔的气体经阀门控制，直接去第二吸收塔或尾气回收塔。
当烟气中二氧化硫浓度较高，达到4.8～12％时，采用二转二吸，无需外加热量即可满足自热平衡。来自二氧化硫风机的气体经第Ⅲ换热器壳程和第Ⅰ换热器的壳程进行热量交换，温度达到催化剂的起燃温度进入第一段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出一段催化剂层的气体经第Ⅰ换热器的管程降温后进入第二段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出二段催化剂层的气体经第Ⅱ换热器的管程换热后进入第三段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出三段催化剂层的气体经干燥的冷气体冷激降温后进入第四段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出四段催化剂层的气体经第Ⅲ换热器的管程降温后进入第一吸收塔吸收三氧化硫生成硫酸产品。出第一吸收塔的气体经第Ⅳ换热器壳程和第Ⅱ换热器的壳程进行热量交换，温度达到催化剂的起燃温度进入第五段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出五段催化剂层的气体经第Ⅳ换热器的管程降温后进入第二吸收塔吸收三氧化硫生成硫酸产品。
硫泡沫与脱硫废液、金精矿、再生铅、钼精矿等燃烧后产生含SO2的烟气经除尘、降温、净化后，由于原料中含硫波动大，导致烟气中二氧化硫浓度波动较大，通常进入转化工段气体中二氧化硫的体积比浓度为3～12％，当二氧化硫浓度为3～4.8％时，适宜采用一转一吸工艺；当二氧化硫浓度为4.8～12％时，适宜采用二转二吸工艺。本发明将硫酸生产转化工艺进行改进，当气体浓度低时，不能满足二转二吸自热平衡时，切换为一转一吸，节省能耗；当气体浓度高时，能满足二转二吸自热平衡时，切换为二转二吸，以保证高的转化效率。
附图说明
图1为具体实施方式的结构附图；
图中：1.二氧化硫风机；2.第Ⅲ换热器；3.第Ⅰ换热器；4.转化器；5.第Ⅱ换热器；6.第Ⅳ换热器；7.干燥塔；8.第一吸收塔；9.第二吸收塔；10.一段电加热器；11.五段电加热器。
具体实施方式
当烟气中二氧化硫浓度较低，只有3～4.8％时，采用一转一吸，无需外加热量即可满足自热平衡。来自二氧化硫风机的气体经第Ⅲ换热器壳程和第Ⅰ换热器的壳程进行热量交换，温度达到催化剂的起燃温度进入第一段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出一段催化剂层的气体经第Ⅰ换热器的管程降温后进入第二段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出二段催化剂层的气体经第Ⅱ换热器的管程后进入第三段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出三段催化剂层的气体经干燥的冷气体冷激降温后进入第四段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出四段催化剂层的气体经第Ⅲ换热器的管程降温后进入第一吸收塔吸收三氧化硫生成硫酸产品。出第一吸收塔的气体经阀门控制，直接去第二吸收塔或尾气回收塔。
当烟气中二氧化硫浓度较高，达到4.8～12％时，采用二转二吸，无需外加热量即可满足自热平衡。来自二氧化硫风机的气体经第Ⅲ换热器壳程和第Ⅰ换热器的壳程进行热量交换，温度达到催化剂的起燃温度进入第一段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出一段催化剂层的气体经第Ⅰ换热器的管程降温后进入第二段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出二段催化剂层的气体经第Ⅱ换热器的管程换热后进入第三段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出三段催化剂层的气体经干燥的冷气体冷激降温后进入第四段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出四段催化剂层的气体经第Ⅲ换热器的管程降温后进入第一吸收塔吸收三氧化硫生成硫酸产品。出第一吸收塔的气体经第Ⅳ换热器壳程和第Ⅱ换热器的壳程进行热量交换，温度达到催化剂的起燃温度进入第五段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出五段催化剂层的气体经第Ⅳ换热器的管程降温后进入第二吸收塔吸收三氧化硫生成硫酸产品。
转化系统采用一转一吸还是二转二吸由烟气中二氧化硫的浓度确定，通过一吸塔出口与第Ⅳ换热器和第二吸收塔之间的阀门切换来实现。当打开去第Ⅳ换热器的阀门，关闭去第二吸收塔的阀门时，为二转二吸工艺；当关闭去第Ⅳ换热器的阀门，打开去第二吸收塔的阀门时，为一转一吸工艺。
结合实施例加以说明。
实施例一：利用硫泡沫与脱硫废液制取硫酸，在硫磺浆经燃烧、余热回收、净化和干燥后，气量20291.03Nm3/h，温度45℃。进入转化器，气体成分如下表：
烟气中二氧化硫浓度只有3.5％时，采用一转一吸，无需外加热量即可满足自热平衡。来自二氧化硫风机的气体经第Ⅲ换热器壳程和第Ⅰ换热器的壳程进行热量交换，温度达到催化剂的起燃温度420℃进入第一段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出一段催化剂层的气体经第Ⅰ换热器的管程降温后到440℃进入第二段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出二段催化剂层的气体经第Ⅱ换热器的管程后进入第三段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出三段催化剂层的气体温度为460℃，经干燥的冷气体冷激降温后温度为430℃进入第四段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出四段催化剂层的气体经第Ⅲ换热器的管程降温后进入第一吸收塔吸收三氧化硫生成硫酸产品。出第一吸收塔的气体经阀门控制，直接去第二吸收塔。当气体浓度低时，采用此一转一吸工艺，无需外加热，即可实现自热平衡，大幅度降低能耗。
实施例二：利用硫泡沫与脱硫废液制取硫酸，在硫磺浆经燃烧、余热回收、净化和干燥后，气量11989.82Nm3/h，温度45℃。进入转化器，气体成分如下表：
当烟气中二氧化硫浓度较高，达到6％时，采用二转二吸，无需外加热量即可满足自热平衡。来自二氧化硫风机的气体经第Ⅲ换热器壳程和第Ⅰ换热器的壳程进行热量交换，温度达到催化剂的起燃温度420℃进入第一段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出一段催化剂层的气体经第Ⅰ换热器的管程降温到440℃后进入第二段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出二段催化剂层的气体经第Ⅱ换热器的管程换热后温度降到440℃后进入第三段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出三段催化剂层的气体经干燥的冷气体冷激降温到430℃后进入第四段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出四段催化剂层的气体经第Ⅲ换热器的管程降温后进入第一吸收塔吸收三氧化硫生成硫酸产品。出第一吸收塔的气体经第Ⅳ换热器壳程和第Ⅱ换热器的壳程进行热量交换，温度达到催化剂的起燃温度420℃进入第五段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出五段催化剂层的气体经第Ⅳ换热器的管程降温后进入第二吸收塔吸收三氧化硫生成硫酸产品。当气体浓度高时，采用此二转二吸工艺，无需外加热，即可实现自热平衡，同时转化率达到99.8％以上。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (1)
1.硫酸生产中一转一吸和二转二吸互相切换的转化工艺，其特征是，
当烟气中二氧化硫浓度较低为3~4.8%时，采用一转一吸，当烟气中二氧化硫浓度较高达到4.8~12%时，采用二转二吸；
一转一吸和二转二吸互相切换通过第一吸收塔出口与第Ⅳ换热器、第二吸收塔之间的阀门切换来实现：当打开去第Ⅳ换热器的阀门，关闭去第二吸收塔的阀门时，为二转二吸工艺；当关闭去第Ⅳ换热器的阀门，打开去第二吸收塔的阀门时，为一转一吸工艺；
当烟气中二氧化硫浓度较低，只有3~4.8%时，采用一转一吸，无需外加热量即可满足自热平衡；来自二氧化硫风机的气体经第Ⅲ换热器壳程和第Ⅰ换热器的壳程进行热量交换，温度达到催化剂的起燃温度进入第一段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出一段催化剂层的气体经第Ⅰ换热器的管程降温后进入第二段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出二段催化剂层的气体经第Ⅱ换热器的管程后进入第三段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出三段催化剂层的气体经干燥的冷气体冷激降温后进入第四段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出四段催化剂层的气体经第Ⅲ换热器的管程降温后进入第一吸收塔吸收三氧化硫生成硫酸产品；出第一吸收塔的气体经阀门控制，直接去第二吸收塔或尾气回收塔；
当烟气中二氧化硫浓度较高，达到4.8~12%时，采用二转二吸，无需外加热量即可满足自热平衡；来自二氧化硫风机的气体经第Ⅲ换热器壳程和第Ⅰ换热器的壳程进行热量交换，温度达到催化剂的起燃温度进入第一段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出一段催化剂层的气体经第Ⅰ换热器的管程降温后进入第二段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出二段催化剂层的气体经第Ⅱ换热器的管程换热后进入第三段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出三段催化剂层的气体经干燥的冷气体冷激降温后进入第四段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出四段催化剂层的气体经第Ⅲ换热器的管程降温后进入第一吸收塔吸收三氧化硫生成硫酸产品；出第一吸收塔的气体经第Ⅳ换热器壳程和第Ⅱ换热器的壳程进行热量交换，温度达到催化剂的起燃温度进入第五段催化剂层，二氧化硫转化为三氧化硫，出五段催化剂层的气体经第Ⅳ换热器的管程降温后进入第二吸收塔吸收三氧化硫生成硫酸产品。
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| CN112897473A (zh) | 2021-06-04 |
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