CN1504406A - 硫酸转化可调式换热工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种硫酸转化可调式换热工艺，将第I触媒层出口烟气换热器一分为二，设有二个第I触媒层出口烟气换热器(Ia，Ib)，设有自控阀，自控阀与设在第1次高温烟气出口处和第2次高温烟气出口处的温度计连接，通过自控阀控制分别流向一、二次转化气升温换热器Ia，Ib从而可通过调节第I触媒层出口气体流量比例来实现一、二次转化气升温所需热量的分配。由于上述热量分配与各触媒层进口温度的设置无关，且可通过上述自控阀来调节进一吸、二吸的烟气温度，故上述各触媒层进口温度与进吸收工序的烟气温度间不再存在制约关系，从而可各自均处于最佳操作范围。

Description

硫酸转化可调式换热工艺
技术领域
本发明涉及一种接触法制酸工艺，尤其是一种硫酸转化可调式换热工艺。
背景技术
硫酸工业生产目前基本采用接触法制酸工艺，采用“二转二吸”工艺，如图1即SO2烟气经几段触媒层转化(一次转化)后，送去中间吸收(一次吸收)再返回转化工序转化(二次转化)，最后再送去吸收工序二次吸收。由于SO3吸收实际为采用浓硫酸作为吸收液的湿法洗涤过程，经一次吸收后烟气温度一般降至55℃～85℃，需重新升温至触媒起燃温度，显然所需升温热量比“一转一吸”工艺(即一次转化、无中间吸收过程)要多，仅考虑转化自热平衡，则意味着要求烟气中SO2浓度要更高。一般而言，当烟气中SO2浓度高于5％时，可以实现“二转二吸”工艺的自热平衡。硫酸生产主要原料有硫铁矿、硫磺、有色冶炼烟气等三大类。以前二种为原料的制酸系统均可采用二转二吸工艺，而有色冶炼除炼镍及部分炼铅炼铜工艺外，可用来制酸的烟气大都也可采用二转二吸工艺，采用二转二吸工艺提高了SO2转化率，硫酸产量增加，尾气排放SO2可直接达标，因而有条件的厂家基本上采用该工艺，二转二吸工艺流程实际有多种，选择合适的工艺流程其目的主要有两个：(1)实现较高的转化率。主要手段是根据烟气及触媒特性，控制各触媒进口温度及各段分转化率在最佳值。(2)保持进吸收工序较佳的烟气温度以提高吸收率。事实上，采用传统的换热流程，上述各温度参数均保持较佳值的可能性极小，因为：(1)对确定的换热流程，在各触媒层温度进口温度及各段转化率调节在一定值时，进一吸、二吸的烟气温度也相应确定，无法调节，因此，上述两类温度并不能保证同时处于最佳范围内，而只能是设计在相对合理的较适宜范围内。(2)即使在一定烟气条件对转化进行了合理的设计，当实际生产与设计条件不一致时，上述设计的温度值甚至难以保证在适宜范围内。(3)如烟气条件在生产过程中有较大的波动(如有色冶炼烟气)，如何在各变化工况的条件下，仍经常保持上述温度值处于适宜范围内，传统换热流程是无法做到的。上述问题的存在，其根源是传统流程一次转化，二次转化升温所需热量不能实现按“需”分配。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硫酸转化可调式换热工艺，该工艺即可实现一、二次转化升温所需热量的随意分配，从而将转化各层进口温度及进吸收系统温度自动控制在最佳操作范围内。
本发明的技术方案为：一种硫酸转化可调式换热工艺，SO2烟气经几段热交换器升温后再经几段触媒层转化(一次转化)，送去中间吸收(一次吸收)再返回转化工序转化(二次转化)，最后再送去吸收工序二次吸收，将第I触媒层出口烟气换热器一分为二，设有二个第I触媒层出口烟气换热器(Ia，Ib)，第I触媒层出口烟气换热器(Ia，Ib)与第I触媒层之间各一设有自控阀，自控阀与设在第1次高温烟气出口处和第2次高温烟气出口处的温度计连接，通过自控阀控制分别流向一、二次转化气升温换热器Ia，Ib从而可通过调节第I触媒层出口气体流量比例来实现一、二次转化气升温所需热量的分配。由于上述热量分配与各触媒层进口温度的设置无关，且可通过上述自控阀来调节进一吸、二吸的烟气温度，故上述各触媒层进口温度与进吸收工序的烟气温度间不再存在制约关系，从而可各自均处于最佳操作范围。
本发明的优点在于：一、二次气间的热量分配通过调节第I层触媒出口气量比例来实现，使转化器各段进口温度及分段转化率的优化不受热平衡的限制而实现真正意义上的优化。进一吸塔、二吸塔的气体温度在总和不变的条件下，可按总换热面积最小、最适宜的进塔气温，不产生冷凝酸等实际要求优化分配，提高了吸收率。允许烟气量、烟气SO2浓度波动范围更广，操作更稳定可靠，同时可节省换热面积。通过热量互补，在大气量高SO2浓度时，将多余热量集中于一侧，从而仅需设置一台SO3冷却器或省煤器。要求实现双接触所需的SO2浓度可更低，因而在冶炼操作不正常时，SO2浓度低于最小设计浓度时仍有可能实现自热平衡。可控式互补换热工艺有更多形式的配置方式可供选择，本方案推荐的IV II Ia-III Ib流程即是在对多种流程进行校算后的优化选择。互补流程仅是一种更为灵活的热平衡方式，不存在风险。总之，该换热流程应用于二转二吸的硫酸生产装置中，可提高SO2转化率及系统操作稳定性，且可节省投资，具有很好的推广价值。
附图说明
图1为本发明硫酸转化可调式换热工艺流程图。
具体实施方式
一种硫酸转化可调式换热工艺，SO2烟气经几段热交换器升温后再经几段触媒层转化(一次转化)，送去中间吸收(一次吸收)再返回转化工序转化(二次转化)，最后再送去吸收工序二次吸收，其特征在于：将第I触媒层出口烟气换热器一分为二，设有二个第I触媒层出口烟气换热器(Ia，Ib)，第I触媒层出口烟气换热器(Ia，Ib)与第I触媒层之间各一设有自控阀1、2，自控阀1、2与设在第1次高温烟气出口处和第2次高温烟气出口处的温度计3、4连接，通过自控阀控制分别流向一、二次转化气升温换热器Ia，Ib从而可通过调节第I触媒层出口气体流量比例来实现一、二次转化气升温所需热量的分配。由于上述热量分配与各触媒层进口温度的设置无关，且可通过上述自控阀来调节进一吸、二吸的烟气温度，故上述各触媒层进口温度与进吸收工序的烟气温度间不再存在制约关系，从而可各自均处于最佳操作范围。

Claims (1)

1、一种硫酸转化可调式换热工艺，SO2烟气经几段热交换器升温后再经几段触媒层转化，送去中间吸收再返回转化工序转化，最后再送去吸收工序二次吸收，其特征在于：将第I触媒层出口烟气换热器一分为二，设有二个第I触媒层出口烟气换热器(Ia，Ib)，第I触媒层出口烟气换热器(Ia，Ib)与第I触媒层之间各一设有自控阀(1、2)，自控阀(1、2)与设在第1次高温烟气出口处和第2次高温烟气出口处的温度计(3、4)连接，通过自控阀控制分别流向一、二次转化气升温换热器Ia，Ib从而可通过调节第I触媒层出口气体流量比例来实现一、二次转化气升温所需热量的分配。
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