專利名稱：硫酸轉化可調式換熱工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種接觸法制酸工藝，尤其是一種硫酸轉化可調式換熱工藝。
背景技術：
硫酸工業生產目前基本采用接觸法制酸工藝，采用“二轉二吸”工藝，如圖1即SO2煙氣經幾段觸媒層轉化(一次轉化)后，送去中間吸收(一次吸收)再返回轉化工序轉化(二次轉化)，最后再送去吸收工序二次吸收。由于SO3吸收實際為采用濃硫酸作為吸收液的濕法洗滌過程，經一次吸收后煙氣溫度一般降至55℃～85℃，需重新升溫至觸媒起燃溫度，顯然所需升溫熱量比“一轉一吸”工藝(即一次轉化、無中間吸收過程)要多，僅考慮轉化自熱平衡，則意味著要求煙氣中SO2濃度要更高。一般而言，當煙氣中SO2濃度高于5％時，可以實現“二轉二吸”工藝的自熱平衡。硫酸生產主要原料有硫鐵礦、硫磺、有色冶煉煙氣等三大類。以前二種為原料的制酸系統均可采用二轉二吸工藝，而有色冶煉除煉鎳及部分煉鉛煉銅工藝外，可用來制酸的煙氣大都也可采用二轉二吸工藝，采用二轉二吸工藝提高了SO2轉化率，硫酸產量增加，尾氣排放SO2可直接達標，因而有條件的廠家基本上采用該工藝，二轉二吸工藝流程實際有多種，選擇合適的工藝流程其目的主要有兩個(1)實現較高的轉化率。主要手段是根據煙氣及觸媒特性，控制各觸媒進口溫度及各段分轉化率在最佳值。(2)保持進吸收工序較佳的煙氣溫度以提高吸收率。事實上，采用傳統的換熱流程，上述各溫度參數均保持較佳值的可能性極小，因為(1)對確定的換熱流程，在各觸媒層溫度進口溫度及各段轉化率調節在一定值時，進一吸、二吸的煙氣溫度也相應確定，無法調節，因此，上述兩類溫度并不能保證同時處于最佳范圍內，而只能是設計在相對合理的較適宜范圍內。(2)即使在一定煙氣條件對轉化進行了合理的設計，當實際生產與設計條件不一致時，上述設計的溫度值甚至難以保證在適宜范圍內。(3)如煙氣條件在生產過程中有較大的波動(如有色冶煉煙氣)，如何在各變化工況的條件下，仍經常保持上述溫度值處于適宜范圍內，傳統換熱流程是無法做到的。上述問題的存在，其根源是傳統流程一次轉化，二次轉化升溫所需熱量不能實現按“需”分配。
發明內容
本發明的目的在于提供一種硫酸轉化可調式換熱工藝，該工藝即可實現一、二次轉化升溫所需熱量的隨意分配，從而將轉化各層進口溫度及進吸收系統溫度自動控制在最佳操作范圍內。
本發明的技術方案為一種硫酸轉化可調式換熱工藝，SO2煙氣經幾段熱交換器升溫后再經幾段觸媒層轉化(一次轉化)，送去中間吸收(一次吸收)再返回轉化工序轉化(二次轉化)，最后再送去吸收工序二次吸收，將第I觸媒層出口煙氣換熱器一分為二，設有二個第I觸媒層出口煙氣換熱器(Ia，Ib)，第I觸媒層出口煙氣換熱器(Ia，Ib)與第I觸媒層之間各一設有自控閥，自控閥與設在第1次高溫煙氣出口處和第2次高溫煙氣出口處的溫度計連接，通過自控閥控制分別流向一、二次轉化氣升溫換熱器Ia，Ib從而可通過調節第I觸媒層出口氣體流量比例來實現一、二次轉化氣升溫所需熱量的分配。由于上述熱量分配與各觸媒層進口溫度的設置無關，且可通過上述自控閥來調節進一吸、二吸的煙氣溫度，故上述各觸媒層進口溫度與進吸收工序的煙氣溫度間不再存在制約關系，從而可各自均處于最佳操作范圍。
本發明的優點在于一、二次氣間的熱量分配通過調節第I層觸媒出口氣量比例來實現，使轉化器各段進口溫度及分段轉化率的優化不受熱平衡的限制而實現真正意義上的優化。進一吸塔、二吸塔的氣體溫度在總和不變的條件下，可按總換熱面積最小、最適宜的進塔氣溫，不產生冷凝酸等實際要求優化分配，提高了吸收率。允許煙氣量、煙氣SO2濃度波動范圍更廣，操作更穩定可靠，同時可節省換熱面積。通過熱量互補，在大氣量高SO2濃度時，將多余熱量集中于一側，從而僅需設置一臺SO3冷卻器或省煤器。要求實現雙接觸所需的SO2濃度可更低，因而在冶煉操作不正常時，SO2濃度低于最小設計濃度時仍有可能實現自熱平衡。可控式互補換熱工藝有更多形式的配置方式可供選擇，本方案推薦的IV II Ia-III Ib流程即是在對多種流程進行校算后的優化選擇。互補流程僅是一種更為靈活的熱平衡方式，不存在風險。總之，該換熱流程應用于二轉二吸的硫酸生產裝置中，可提高SO2轉化率及系統操作穩定性，且可節省投資，具有很好的推廣價值。
圖1為本發明硫酸轉化可調式換熱工藝流程圖。
具體實施例方式
一種硫酸轉化可調式換熱工藝，SO2煙氣經幾段熱交換器升溫后再經幾段觸媒層轉化(一次轉化)，送去中間吸收(一次吸收)再返回轉化工序轉化(二次轉化)，最后再送去吸收工序二次吸收，其特征在于將第I觸媒層出口煙氣換熱器一分為二，設有二個第I觸媒層出口煙氣換熱器(Ia，Ib)，第I觸媒層出口煙氣換熱器(Ia，Ib)與第I觸媒層之間各一設有自控閥1、2，自控閥1、2與設在第1次高溫煙氣出口處和第2次高溫煙氣出口處的溫度計3、4連接，通過自控閥控制分別流向一、二次轉化氣升溫換熱器Ia，Ib從而可通過調節第I觸媒層出口氣體流量比例來實現一、二次轉化氣升溫所需熱量的分配。由于上述熱量分配與各觸媒層進口溫度的設置無關，且可通過上述自控閥來調節進一吸、二吸的煙氣溫度，故上述各觸媒層進口溫度與進吸收工序的煙氣溫度間不再存在制約關系，從而可各自均處于最佳操作范圍。
權利要求
1.一種硫酸轉化可調式換熱工藝，SO2煙氣經幾段熱交換器升溫后再經幾段觸媒層轉化，送去中間吸收再返回轉化工序轉化，最后再送去吸收工序二次吸收，其特征在于將第I觸媒層出口煙氣換熱器一分為二，設有二個第I觸媒層出口煙氣換熱器(Ia，Ib)，第I觸媒層出口煙氣換熱器(Ia，Ib)與第I觸媒層之間各一設有自控閥(1、2)，自控閥(1、2)與設在第1次高溫煙氣出口處和第2次高溫煙氣出口處的溫度計(3、4)連接，通過自控閥控制分別流向一、二次轉化氣升溫換熱器Ia，Ib從而可通過調節第I觸媒層出口氣體流量比例來實現一、二次轉化氣升溫所需熱量的分配。
全文摘要
本發明公開一種硫酸轉化可調式換熱工藝，將第I觸媒層出口煙氣換熱器一分為二，設有二個第I觸媒層出口煙氣換熱器(Ia，Ib)，設有自控閥，自控閥與設在第1次高溫煙氣出口處和第2次高溫煙氣出口處的溫度計連接，通過自控閥控制分別流向一、二次轉化氣升溫換熱器Ia，Ib從而可通過調節第I觸媒層出口氣體流量比例來實現一、二次轉化氣升溫所需熱量的分配。由于上述熱量分配與各觸媒層進口溫度的設置無關，且可通過上述自控閥來調節進一吸、二吸的煙氣溫度，故上述各觸媒層進口溫度與進吸收工序的煙氣溫度間不再存在制約關系，從而可各自均處于最佳操作范圍。
文檔編號C01B17/00GK1504406SQ0214779
公開日2004年6月16日 申請日期2002年12月2日 優先權日2002年12月2日
發明者郭奕全, 黃衛華, 余磊 申請人:南昌有色冶金設計研究院