[发明专利]一种硫化氢与硫磺联合制酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫化氢与硫磺联合制酸的方法。

背景技术

硫酸是重要的基础化工原料之一，是化学工业中最重要的产品，主要用于制造无机化学肥料，其次作为基础化工原料，用于有色金属的冶炼、石油精炼、石油化工、纺织印染等，用途十分广泛。

目前，硫酸生产由于其原材料来源不同生产工艺也各不相同，主要有硫磺制酸工艺、硫铁矿制酸工艺、冶炼烟气制酸工艺、硫化氢制酸工艺和石膏制酸工艺。以上方法都需要采用钒催化剂，使SO₂ 直接氧化为SO₃，统称为“接触法”制酸生产工艺。其中硫化氢制酸工艺生成反应水，如果将水份带入转化过程，叫做 “湿接触法”；如果除去水份之后再进入转化过程，叫做“干接触法”。

硫化氢和硫磺联合制酸采用的是干、湿法相结合的生产工艺，即在转化器的前三段采用的是湿法转化，后两段采用的是干法转化。在湿法转化工艺中，主要存在的问题是转化器第三段出口、中温过热器后的省煤器容易出现露点腐蚀。由于经过转化后的气体中含有大量反应水，当气体温度降低时，SO₃首先与水蒸气结合成硫酸蒸气，在露点温度时冷凝成酸。在转化器第三段出口气体中，硫酸蒸气的露点温度较高，虽然中温过热器可以避开露点，但之后的省煤器由于其除氧水侧的操作温度过低，使得转化气体一侧的热管壁温很难保证在露点温度以上，造成硫酸沿管壁冷凝下来形成腐蚀。

在硫酸生产装置中使用的省煤器大多是热管省煤器，主要分为轴向热管、径向热管两种结构形式。热管省煤器在干法转化工艺中的应用情况比较理想，但在湿法转化工艺中，由于露点腐蚀及设备结构形式的不合理，存在着故障率高、使用寿命短、换热效果差等问题。原因是：热管省煤器的进口气体温度一般在280～420℃，在此高温下，气体中SO₃ 与蒸汽化合生成的硫酸蒸气不会对金属造成腐蚀，但随着气体的流动，气体温度和省煤器管壁的温度进一步降低，当降至露点温度时，硫酸蒸气就会逐渐凝结在省煤器的管壁上，产生强烈的低温露点腐蚀。

根据热管省煤器的气体露点测试可知，湿法制酸时气体中硫酸露点约为245℃，为了防止硫酸蒸气的冷凝 ,热管省煤器管壁的温度要高于气体中硫酸的露点。由于热管管壁温度接近于热阻小即传热系数大的一侧流体的温度，热管水侧传热系数约为1000w／(m²·K)，气侧传热系数约为60w／(m²·K)，则管壁温度接近进水的温度 。当热管省煤器出口气体温度约300 ℃、进水温度约104 ℃时，由计算可知热管平均管壁温度为106.8℃，远低于气体中硫酸的露点温度(245℃) 。所以热管省煤器频繁出现腐蚀泄漏，经常造成装置非计划停车。

发明内容

本发明的目的在于将火管锅炉应用在硫化氢与硫磺联合制酸生产工艺中，达到避免露点腐蚀，延长设备的使用效率和回收热量的效果。 

本发明是这样实现的：在硫化氢和硫磺联合制酸生产工艺中，在转化器第三段出口、中温过热器后采用火管锅炉；火管锅炉为自然循环式锅炉，分上下锅筒和前后烟箱。上锅筒为汽包，通过上升、下降管与下锅筒连接，汽包内设置汽水分离器，下锅筒内布置蒸发受热面；考虑湿法和干法两种制酸工况，采用两台火管锅炉串联运行；第一台锅炉的前烟箱与中温过热器的出口烟气管道相连，第二台锅炉的后烟箱与进入吸收系统的烟气管道相连；两台火管锅炉独立给水，第一台锅炉所产蒸汽并入装置中压蒸汽管网，第二台锅炉所产蒸汽一根并入装置中压蒸汽管网、一根并入装置低压蒸汽管网；湿法制酸时，控制两台锅炉的蒸发压力在5.1～5.6Mpa，饱和温度为265～271℃，来提高火管内壁温度（计算火管壁温为265.5～271.4℃），保证火管的壁温高于气体中硫酸的露点温度（全硫化氢工况，计算露点温度为263℃），从而避免露点腐蚀。干法制酸时，（根据气体露点测试，气体中硫酸露点约为155℃），两台锅炉分开运行，第一台锅炉的蒸发压力控制在4.0～4.8Mpa，第二台锅炉的蒸发压力控制在1.0～1.8Mpa，直接产生低压蒸汽，进一步回收热量。

在本发明中，火管锅炉适用于硫化氢制酸生产工艺，特别是在硫化氢和硫磺联合制酸生产工艺中的应用。

在本发明中，湿法制酸时，控制锅炉的蒸发压力在5.1～5.6Mpa，饱和温度为265～271℃。

在本发明中，干法制酸时，两台锅炉分开运行，第一台锅炉的蒸发压力控制在4.0～4.8Mpa，第二台锅炉的蒸发压力控制在1.0～1.8Mpa。