CN109761203B

CN109761203B - 一种高浓度so2转化制酸工艺

Info

Publication number: CN109761203B
Application number: CN201910161253.XA
Authority: CN
Inventors: 朱智颖; 袁爱武; 李伟达
Original assignee: CINF Engineering Corp Ltd
Current assignee: CINF Engineering Corp Ltd
Priority date: 2019-03-04
Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2021-07-02
Anticipated expiration: 2039-03-04
Also published as: CN109761203A

Abstract

本发明公开了一种高浓度SO₂转化制酸工艺，属于硫回收技术领域，包括以下步骤：(1)混有O₂的净化湿烟气进入干燥塔脱水，之后进入预热交换器升温至预定温度；(2)升温后的净化烟气进入预转化器触媒层发生反应，烟气经过预转化器的各触媒层，SO₂浓度均下降7％，对于预转化入口任意SO₂浓度的烟气，均控制出口层烟气温度低于620℃；(3)预转化器出来的烟气降温至设定温度，之后进入预吸收塔进行第一次吸收制酸，经过吸收SO₃并配风后的烟气，进入传统的SO₂转化制酸***；本发明工艺简单，对风机、转化器等设备要适应的工况条件要求不高，是一种易于实现的高浓度SO₂转化工艺。

Description

一种高浓度SO2转化制酸工艺

技术领域

本发明属于硫回收技术领域，具体涉及一种高浓度SO₂转化制酸工艺。

背景技术

在有色冶金中，随着富氧冶炼技术的逐步推广，进入烟气制酸***的烟气中二氧化硫浓度达到20％以上已成为现实。由于转化触媒耐温极限(630℃左右) 和起燃温度的限制，在平衡转化率下，烟气入口SO₂浓度不超过14％是国际上公认的转化触媒能够接受的最高SO₂浓度。对转化高浓度SO₂烟气进行大量的配风势必造成制酸转化、干吸设备规格的巨大，一定程度上还限制了富氧熔炼的综合经济效益。如何突破SO₂浓度的限制是冶炼烟气制酸行业需要积极努力的研究方向。当前有多种高浓SO₂烟气制酸工艺，但是其转化入口SO₂浓度一般不会超过19％，为此，仍需要配入相当于自身一倍以上的稀释风。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高浓度SO₂转化制酸工艺，能够适应任何浓度 SO₂烟气的转化制酸工艺，且不超过转化触媒极限温度的要求，缩小后续制酸设备规格，实现节能降耗。

本发明提供一种高浓度SO₂转化制酸工艺，包括以下步骤：

(1)混有O₂的净化湿烟气进入干燥塔脱水，之后进入预热交换器升温至预定温度；

(2)升温后的净化烟气进入预转化器触媒层发生反应，烟气经过预转化器的各触媒层，SO₂浓度均下降7％，对于预转化入口任意SO₂浓度的烟气，均控制出口层烟气温度低于620℃；

(3)预转化器出来的烟气降温至设定温度，之后进入预吸收塔进行第一次吸收制酸，经过吸收SO₃并配风后的烟气，进入传统的SO₂转化制酸***。

优选的，步骤(1)中，净化烟气进入预热交换器升温至390～420℃。

优选的，步骤(2)中，对于预转化入口任意SO₂浓度的烟气，均控制出口层烟气温度低于600℃。

优选的，步骤(3)中，预转化器出来的烟气降温至170～190℃。

优选的，步骤(2)中，预转化器入口净化烟气中SO₂浓度为11～18％，控制氧硫比为1:1左右，预转化器设置一层触媒，预转化触媒层数应根据入口烟气的最高SO₂浓度来设置选择。

优选的，步骤(2)中，预转化器入口净化烟气中SO₂浓度为30～37％，控制氧硫比为1:3左右，预转化器设置三层触媒。

优选的，步骤(2)中，预转化器入口净化烟气中SO₂浓度为18～30％，控制氧硫比为1:3左右，预转化器设置两层触媒。

更优选的，对应最高SO₂浓度按两层预转化触媒设计，净化后的高浓SO₂烟气经过干燥塔脱除水分后，进入预热交换器升温至预定温度，之后进入预转化一层触媒层反应，并控制一层出口温度低于620℃，经过换热降温后再进预转化二层触媒层反应，控制二层出口温度同样低于620℃，烟气经过预转化器的各触媒层后SO₂浓度均下降7％，换热降温后进入预吸收塔进行第一次吸收制酸，同时，配入稀释空气，配风后的烟气进入传统的SO₂转化制酸***。

进一步，经过预吸收后烟气中O₂浓度极低，SO₃全部吸收制酸，配风后控制烟气中O、S比接近1：1，SO₂浓度低于12％，之后进入SO₂鼓风机，鼓风机出来的SO₂烟气进入后续两转两吸制酸***产酸。

进一步，稀释空气可以直接从预吸收塔配入，也可先通过SO₂浓酸脱吸塔干燥后从预吸收塔后配入。

本发明提供一种高浓度SO₂转化制酸工艺，该工艺具有特点如下：

1)预转化阶段各触媒层利用远低于平衡转化率的触媒装填量控制SO₂反应程度以控制转化层出口烟气温度。

2)在预吸收阶段才进行配风，有效控制预转化器的设备规格。

3)风机置于预吸收塔后，使制酸***只有一台SO₂风机，避免设置空气风机与主风机压力不匹配卡死导叶和风机间连锁控制复杂等问题。

4)预转化层设在SO₂风机前，负压利于控制预转化层的转化率。

5)配风量较小，为50％左右，可有效控制风机后制酸设备的规格。

6)相比于其他高浓SO₂制酸工艺，如：Lurgi的烟气再循环、Bayer的恒温转化、孟莫克的双原料法制酸转化工艺，本发明工艺的复杂程度要低很多，对风机、转化器等设备要适应的工况条件要求不高，工艺流程简单，是一种易于实现的高浓度SO₂转化工艺。

附图说明

图1为本发明实施例1的装置及流程图。

图2为本发明实施例2的装置及流程图。

图3为本发明实施例3的装置及流程图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。

实施例1

结合附图1与实施例对本发明详细描述如下：

来自净化工序的湿烟气中SO₂浓度为29％、O₂浓度为10％，先进入干燥塔脱水(无漏风)，之后进入预II热交换器，气体温度从45℃上升到190℃，后进入预I热交换器，温度上升到390℃，再进预转化器一层触媒反应，反应后烟气中SO₂浓度降至22％，O₂浓度降至6.5％，SO₃浓度为7％，从预一层转化反应出来的600℃高温烟气先经过预I热交换器换热降温至400℃，后进入预二层触媒转化，反应后烟气中SO₂浓度降至15％，O₂浓度降至3％，SO₃浓度为14％；从预二层转化器出来的600℃高温烟气进入1#余热锅炉，副产5.5MPa中压蒸汽；烟气温度降至315℃后进入预II热交换器换热，温度下降到170℃，之后SO₃烟气送往预吸收塔进行第一次吸收制酸，稀释空气可经过SO₂浓酸脱吸塔干燥脱水，再和预吸收塔出来的SO₂烟气混合至SO₂/O₂体积比接近1:1，稀释空气约为SO₂烟气的50％；经过吸收SO₃并配风后的45℃烟气中SO₂浓度降至11％， O₂浓度升至10％，后进入SO₂主鼓风机增压；鼓风机出来的95℃烟气进入常规两转两吸制酸***，本例接入III、I-IV、II两转两吸流程，其中三层转化出来的SO₃烟气可通过余热锅炉副产5.5MPa中压蒸汽。

为了应对波动的烟气变化，在干燥塔入口管上设有稀释风兑入口，并装有密封性能较好的半球阀、调节阀组，在入***烟气量较小时(如：正常的30％时)，可直接向干燥塔兑入稀释风降低SO₂浓度至7％，烟气经过预转化装置的短路管(不进预转化、预吸收***)后，直接进SO₂风机送入常规3+1两转两吸***制酸。当气量恢复正常时，关死干燥塔稀释风阀，空气则经SO₂浓酸脱吸塔干燥后混入SO₂风机。

实施例2

结合附图2与实施例对本发明详细描述如下：

来自净化工序的湿烟气中SO₂浓度为18％、O₂浓度为17％，先进入干燥塔脱水(无漏风)，之后进入预I热交换器；气体温度从45℃上升到420℃，后进预转化器一层触媒反应，反应后烟气中SO₂浓度降至11％，O₂浓度降至13.5％， SO₃浓度为7％，从预一层转化反应出来的600℃高温烟气经过预I热交换器换热降温至255℃，后进入省煤器预热锅炉给水；烟气温度降至190℃后进入预吸收塔进行第一次吸收制酸；吸收SO₃后的60℃烟气中SO₂浓度上升至11.8％， O₂浓度上升至14.5％，再进入SO₂主鼓风机增压；鼓风机出来110℃的SO₂烟气进入常规3+1***转化。

为了应对冶炼产生烟气量及SO₂浓度的剧烈波动，同时在干燥塔和预吸收塔前设有稀释风兑入口，并装有密封性能较好的半球阀、调节阀组。当进入本***的烟气量很小时，可从干燥塔兑稀释风将SO₂浓度降至7％，烟气经过预转化吸收装置的短路管(不进预转化***)后直接进SO₂风机送入常规3+1两转两吸***制酸。当气量恢复正常时，关死干燥塔稀释风阀，空气则从预吸收塔中配入。

实施例3

结合附图3与实施例对本发明详细描述如下：

来自净化工序含SO₂浓度40％以上的湿烟气先进入干燥塔脱水，干燥塔配风至烟气中SO₂浓度37％、O₂浓度为13％后进入预II热交换器；经过预II热交，气体温度从45℃上升到190℃，后进入预I热交换器，温度上升到400℃，再进预转化器一层触媒反应，反应后烟气中SO₂浓度降至30％，O₂浓度降至9.5％， SO₃浓度为7％，从预一层转化反应出来的600℃高温烟气先经过预I热交换器换热降温至400℃，后进入预二层触媒转化，反应后烟气中SO₂浓度降至23％， O₂浓度降至6％，SO₃浓度为14％；从预二层转化器出来的600℃高温烟气进入1#余热锅炉，副产5.5MPa中压蒸汽；1#锅炉出口400℃高温烟气进入预三层触媒转化，反应后烟气中SO₂浓度降至16％，O₂浓度降至2.5％，SO₃浓度为21％。预三层转化器出来的600℃高温烟气进入2#余热锅炉，副产5.5MPa中压蒸汽。烟气温度降至315℃后进入预II热交换器换热，温度下降到180℃，换热后的 SO₃烟气送往预吸收塔进行第一次吸收制酸；稀释风经过SO₂浓酸脱吸塔干燥脱水，再和预吸收塔出来的SO₂烟气混合至SO₂/O₂体积比接近1：1，稀释空气约为SO₂烟气的60％；经吸收SO₃并配风混合的45℃烟气中SO₂浓度降至11.5％， O₂浓度升至10.9％，后进入SO₂主鼓风机增压，增压后的95℃烟气进入常规两转两吸***制酸(两转两吸流程略)。

为了应对冶炼产生烟气量的剧烈波动，在干燥塔入口管设有稀释风兑入口，并装有密封性能较好的半球阀、调节阀组，在入***烟气量很小时，可直接向干燥塔兑入稀释风降低SO₂浓度至7％，烟气经过预转化吸收装置的短路管(不进预转化***)后，直接进SO₂风机送入常规3+1两转两吸***制酸。当气量恢复正常时，关死干燥塔稀释风阀，空气则经SO₂浓酸脱吸塔干燥后进SO₂风机。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种高浓度SO₂转化制酸工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1) 混有O₂的净化湿烟气进入干燥塔脱水，之后进入预热交换器升温至预定温度；

(2) 升温后的净化烟气进入预转化器触媒层发生反应，烟气经过预转化器的各触媒层，SO₂浓度均下降7%，对于预转化入口任意SO₂浓度的烟气，均控制出口层烟气温度低于620℃；

(3) 预转化器出来的烟气降温至设定温度，之后进入预吸收塔进行第一次吸收制酸，经过吸收SO₃并配风后的烟气，进入传统的SO₂转化制酸***；

所述步骤（2）中，预转化器的触媒层的层数为1~3层，根据转化器入口净化烟气的浓度，选择触媒层的层数；

预转化触媒层数应根据入口烟气的最高SO₂浓度来设置选择；当预转化器入口净化烟气中SO₂浓度为11～18%，控制氧硫比为1:1，预转化器设置一层触媒，

当预转化器入口净化烟气中SO₂浓度为18～30%，控制氧硫比为1:3，预转化器设置两层触媒；对应两层预转化触媒设计，净化后的高浓SO₂烟气经过干燥塔脱除水分后，进入预热交换器升温至预定温度，之后进入预转化一层触媒层反应，并控制一层出口温度低于620℃，经过换热降温后再进预转化二层触媒层反应，控制二层出口温度同样低于620℃，烟气经过预转化器的各触媒层后SO₂浓度均下降7%，换热降温后进入预吸收塔进行第一次吸收制酸，同时，配入稀释空气，稀释空气直接从预吸收塔配入，或先通过SO₂浓酸脱吸塔干燥后从预吸收塔后配入；配风后的烟气进入传统的SO₂转化制酸***；经过预吸收后烟气中O₂浓度极低，SO₃全部吸收制酸，配风后控制烟气中O、S比1:1，SO₂浓度低于12%，之后进入SO₂鼓风机，鼓风机出来的SO₂烟气进入后续两转两吸制酸***产酸；

预转化器入口净化烟气中SO₂浓度为30～37%，控制氧硫比为1:3，预转化器设置三层触媒；

步骤(1)中，净化烟气进入预热交换器升温至390～420℃；

步骤(3)中，预转化器出来的烟气降温至170～190℃；

风机置于预吸收塔后，使制酸***只有一台SO₂鼓风机。