[發明專利]用于硫酸冷凝的高流動能力冷凝器管

在審

• 申請號: 201410760508.1
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN104591101A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: P.莫辛;K.A.克里斯滕森;L.H.洛
• 申請（專利權）人: 赫多特普索化工設備公司
• 主分類號: C01B17/80
• 分類號: C01B17/80
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 譚祐祥

本申請是申請號為201210197743.3、申請日為2012年6月15日、名稱為用于硫酸冷凝的高流動能力冷凝器管的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種用于硫酸的具有增加的氣體流動能力的冷凝器。

背景技術

該冷凝器對于凈化含硫的煙道氣體和排出氣體來說是尤其有用的，其中所述硫作為三氧化硫存在并且作為硫酸被去除，所述硫酸借助三氧化硫/含水氣體的冷凝而形成。該工藝被稱為濕氣硫酸工藝，即WSA。

WSA工藝已經證明了其在工業中的價值，例如煉油、冶金、石化生產、煉焦、煤氣化、非鐵培燒爐和熔煉爐、發電廠、以及粘膠纖維的生產。

已知的是，通過下述方式從煙氣體或排出氣體中去除硫：將硫化物氧化為三氧化硫，并接著在氣體中存在水的情況下冷卻所述三氧化硫以形成硫酸，隨后對所形成的硫酸進行冷凝和濃縮。可以從與三氧化硫相比缺乏水（不足每摩爾三氧化硫1摩爾水）的氣體來生產發煙硫酸，或者可以通過在所產生的硫酸中隨后吸收三氧化硫來生產發煙硫酸。

在專利US?5,198,206中，公開了一種通過向生產氣體添加顆粒來實現的脫硫工藝，并且在US?5,108,731中，公開了一種在對硫酸霧進行冷凝的冷凝管中使用的除霧器。在所示出的實驗數據中，這些管長達6?m，并且構造用于評估在4.05?m、4.45?m、4.95?m和5.4?m的冷卻區域長度的效應。在冷卻區域的長度是5.4?m的情況下，發現可在管后獲得低于10?ppm的范圍內的令人滿意的H₂SO₄水平。此外，除霧器的使用也被發現能夠從流出口有效地去除酸霧。

在根據現有技術的工藝中，冷凝器的生產能力被認為是冷凝器中所提供的管的數量的函數。在兩倍的管數量的情況下，通流面積將加倍，并且因此相關聯的流動能力也加倍。

向WSA設備提供額外的管當然是昂貴的，并且也是占用空間的，因此需要確定的是，能夠提供增加的生產能力而幾乎不需要增加所需空間或者根本不增加所需空間的裝置。

玻璃管冷凝器的生產能力的限制因素是熱交換能力，即多少氣體能夠在冷凝器中被有效地冷卻。在現有技術中，根據是否充分地去除三氧化硫和硫酸來估計管長度。

管長度還能夠被用于增加管的流動能力（或通流能力），這是因為管長度的增加也將增加管的表面面積，并且因此增加了熱傳遞面積。因此，在較高的流率的情況下，能夠獲得相同的熱傳遞接觸時間，并且因此預期的是，每管增加生產氣體的能力與管長度成比例。然而，在增加玻璃管的長度的情況下，也會增加與玻璃管的生產和處理相關的挑戰，并且因此，用于硫酸冷凝器的玻璃管僅被生產成具有與5.45?m或6.45?m的有效冷卻區域對應的6?m和7?m的長度。

發明內容

對用于增加氣體流動能力（或通流能力）同時確保與該氣體有充足熱交換的可用裝置的分析現在已經令人驚奇地揭示了：對于熱交換而言，增加冷凝器玻璃管長度的效果要明顯強于通過單獨增加管的表面面積所預期的效果。增加的面積允許管內的增加的流率，從而需要在管外側上的增加的流率以提供足夠的冷卻空氣。這些因素的組合效應令人驚奇地在于：當管長度例如從7?m增加至8.25?m（增加18%）并且對應地有效冷卻區域從6.45?m增加至7.7?m（增加19%）的情況下，熱氣體的流動能力增加了32-58%，這比預期的按比例增加要增加得多得多。

增加長度所具有的該超比例效應的效果在于，能夠減少用于WSA設備（例如，用于從粘膠生產中去除H₂S的WSA設備）的管的數量，而不會對脫硫具有負面影響。這允許減少冷凝器的占地面積，并且還可以與更低的生產成本相關。

如本文所使用的那樣，冷凝器管的氣體流動能力（或通流能力）應當被理解為管中的生產氣體的質量流率，其允許充分地冷卻生產氣體。

如本文所使用的那樣，生產氣體應被理解為包括了三氧化硫和水的氣體。

如本文所使用的那樣，冷卻介質應被理解為用于熱傳遞而不存在明顯化學反應的介質，例如空氣。在該工藝的不同位置中，冷卻介質也可涉及到化學反應。

如本文所使用的那樣，冷卻區域應被理解為管的被構造成用于在操作期間使其外表面與冷卻介質接觸的部段。

如本文所使用的那樣，以氣體形式的三氧化硫的濃度被表述為在假定了所有六價硫都作為三氧化硫存在的情況下的摩爾百分比，并且因此其包括三氧化硫以及水合成氣態硫酸的三氧化硫。