[發明專利]持續移熱二氧化硫轉化工藝

有效

• 申請號: 201110303168.6
• 申請日: 2011-09-27
• 公開（公告）號: CN102336396A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 宋小良
• 申請（專利權）人: 宜興市化工成套設備有限公司
• 主分類號: C01B17/74
• 分類號: C01B17/74
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種持續移熱二氧化硫轉化工藝，主要適用于硫酸制取行業，尤其是利用有色金屬冶煉產生高濃度二氧化硫煙氣制酸行業。

背景技術

有色冶煉企業火法冶煉諸如銅、鎳、鉛、鋅等原料多為硫化礦，其冶煉后尾氣傳統處理方法是將其凈化除塵后通過氧化制取硫酸。隨著冶煉技術的進步，冶煉企業普遍采用了富氧或工業空氣的連續冶煉工藝，因此產生了高濃度SO2的煙氣，這對煙氣制酸裝置提出了更高的要求。如按現有制酸工藝，需將冶煉煙氣稀釋到SO2濃度為12％左右，這就會使制酸裝置的尺寸增大3～5倍，相應的制酸裝置的建設投資及運行費用都會大幅度增加。如果不將煙氣濃度稀釋，含SO230％～60％的煙氣進入轉化系統，需要有足夠的氧氣含量，同時要求反應載體(觸媒及轉化器)能承受很高的溫度。足夠的氧氣含量可以通過補入空氣或氧氣來實現，而氧化反應所放出的熱量卻無法控制，因為如果煙氣中SO2濃度超過12％，轉化器一層出口溫度就會超過640℃。一般情況下，用來進行SO2氧化反應的催化劑的熱穩定上限為630℃，用來制作轉化器的常用材料，碳鋼及304不銹鋼等也不能在600℃以上長期運行，因此溫度控制也是高濃度煙氣轉化技術的難點與瓶頸。

基于2SO2+O2＝2SO3為一可逆放熱反應的原理，為了得到更高的轉化率就需要使該反應盡量向正反應方向進行，即通過降低反應溫度來達到。正常的硫酸系統操作中降低反應溫度實現起來難度較大，主要由于該反應是放熱反應，反應的轉化率越高，放出的反應熱也就越大，這就給降低反應溫度帶來難度。目前的轉化工藝是通過設置換熱器來實現將每段反應后的溫度降低到適宜溫度后再進行一個反應段，但是當SO2濃度超過12％甚至更高時，一段的溫度是無法控制在一個較低的范圍內的，這時就會導致一段反應熱過大，使反應氣體的溫度超過640℃這個觸媒及鋼材都無法承受的極限溫度。

發明內容

本發明解決了高濃度SO2煙氣轉化過程中熱量過多難以移出的難題，提供了一種理論先進、結構簡單、加工難度小、工藝操作簡單、工程建設投資少的持續移熱二氧化硫轉化工藝。主要創新在于大大簡化了硫酸生產的工藝流程，整個系統只需兩臺換熱器、一臺轉化器及輔助的空氣風機即可使整個轉化系統正常運行，且控制簡單。

具體是這樣實施的：持續移熱二氧化硫轉化工藝，其特征在于步驟為：

1)來自二氧化硫鼓風機的煙氣進入一次轉化換熱器的殼程，加熱到觸煤起燃溫度(420±10℃)后，進入轉化器的一段反應層；

2)步驟1)中的煙氣在轉化器的一段反應層內進行氧化反應，一段反應層的觸煤層里設置有內移熱管，內移熱管中通入冷空氣或冷水或低壓蒸汽，氧化反應產生的熱量被內移熱管中的冷空氣或冷水或低壓蒸汽移走，通過調節冷卻風機的流量，控制轉化器的溫度為520±10℃；

3)含有大量SO3的煙氣從轉化器的一段反應層出來進入一次轉化換熱器的管程，與來自二氧化硫鼓風機的煙氣換熱，一段反應層的煙氣溫度降為150±10℃出管程進入一次吸收塔；

4)經一次吸收塔除去SO3后的煙氣進入二次轉化換熱器的殼程，加熱到觸煤起燃溫度(420±10℃)后，進入轉化器的二段反應層；

5)步驟4)中的煙氣在轉化器的二段反應層內進行氧化反應，二段反應層的觸煤層里也設置有內移熱管，內移熱管中通入冷空氣或冷水或低壓蒸汽，氧化反應產生的熱量被內移熱管中的冷空氣或冷水或低壓蒸汽移走，通過調節冷卻風機的流量，控制轉化器的溫度為450±10℃，既能滿足系統熱平衡，又能確保較高的轉化率；

6)含有大量SO3的煙氣從轉化器的二段反應層出來進入二次轉化換熱器的管程，與來自一次吸收塔的煙氣進行換熱，二段反應層的煙氣溫度降為150±10℃出管程進入二次吸收塔，吸收完SO3后，直接排空；

7)一段、二優反應層里內換熱管中的冷空氣、冷水或低壓蒸汽吸收熱量后，通過省煤器、鍋爐或者過熱器回收熱量。

本發明的工藝是一種理論先進、可操作性強、工程建設投資少、工藝操作簡單的高濃度二氧化硫轉化工藝，解決了高濃度煙氣轉化技術中的溫度控制瓶頸，使觸媒及設備用鋼材都在一個可以承受的較低溫度下運行，且轉化率可達99.85％以上，工藝中的熱能利用比較簡單易行的方法進行回收，這種熱回收方式確保了設備不被腐蝕。

附圖說明

圖1為該發明的工藝流程圖

具體實施方式

持續移熱二氧化硫轉化工藝，步驟為：