[发明专利]持续移热二氧化硫转化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种持续移热二氧化硫转化工艺，主要适用于硫酸制取行业，尤其是利用有色金属冶炼产生高浓度二氧化硫烟气制酸行业。

背景技术

有色冶炼企业火法冶炼诸如铜、镍、铅、锌等原料多为硫化矿，其冶炼后尾气传统处理方法是将其净化除尘后通过氧化制取硫酸。随着冶炼技术的进步，冶炼企业普遍采用了富氧或工业空气的连续冶炼工艺，因此产生了高浓度SO2的烟气，这对烟气制酸装置提出了更高的要求。如按现有制酸工艺，需将冶炼烟气稀释到SO2浓度为12％左右，这就会使制酸装置的尺寸增大3～5倍，相应的制酸装置的建设投资及运行费用都会大幅度增加。如果不将烟气浓度稀释，含SO230％～60％的烟气进入转化系统，需要有足够的氧气含量，同时要求反应载体(触媒及转化器)能承受很高的温度。足够的氧气含量可以通过补入空气或氧气来实现，而氧化反应所放出的热量却无法控制，因为如果烟气中SO2浓度超过12％，转化器一层出口温度就会超过640℃。一般情况下，用来进行SO2氧化反应的催化剂的热稳定上限为630℃，用来制作转化器的常用材料，碳钢及304不锈钢等也不能在600℃以上长期运行，因此温度控制也是高浓度烟气转化技术的难点与瓶颈。

基于2SO2+O2＝2SO3为一可逆放热反应的原理，为了得到更高的转化率就需要使该反应尽量向正反应方向进行，即通过降低反应温度来达到。正常的硫酸系统操作中降低反应温度实现起来难度较大，主要由于该反应是放热反应，反应的转化率越高，放出的反应热也就越大，这就给降低反应温度带来难度。目前的转化工艺是通过设置换热器来实现将每段反应后的温度降低到适宜温度后再进行一个反应段，但是当SO2浓度超过12％甚至更高时，一段的温度是无法控制在一个较低的范围内的，这时就会导致一段反应热过大，使反应气体的温度超过640℃这个触媒及钢材都无法承受的极限温度。

发明内容

本发明解决了高浓度SO2烟气转化过程中热量过多难以移出的难题，提供了一种理论先进、结构简单、加工难度小、工艺操作简单、工程建设投资少的持续移热二氧化硫转化工艺。主要创新在于大大简化了硫酸生产的工艺流程，整个系统只需两台换热器、一台转化器及辅助的空气风机即可使整个转化系统正常运行，且控制简单。

具体是这样实施的：持续移热二氧化硫转化工艺，其特征在于步骤为：

1)来自二氧化硫鼓风机的烟气进入一次转化换热器的壳程，加热到触煤起燃温度(420±10℃)后，进入转化器的一段反应层；

2)步骤1)中的烟气在转化器的一段反应层内进行氧化反应，一段反应层的触煤层里设置有内移热管，内移热管中通入冷空气或冷水或低压蒸汽，氧化反应产生的热量被内移热管中的冷空气或冷水或低压蒸汽移走，通过调节冷却风机的流量，控制转化器的温度为520±10℃；

3)含有大量SO3的烟气从转化器的一段反应层出来进入一次转化换热器的管程，与来自二氧化硫鼓风机的烟气换热，一段反应层的烟气温度降为150±10℃出管程进入一次吸收塔；

4)经一次吸收塔除去SO3后的烟气进入二次转化换热器的壳程，加热到触煤起燃温度(420±10℃)后，进入转化器的二段反应层；

5)步骤4)中的烟气在转化器的二段反应层内进行氧化反应，二段反应层的触煤层里也设置有内移热管，内移热管中通入冷空气或冷水或低压蒸汽，氧化反应产生的热量被内移热管中的冷空气或冷水或低压蒸汽移走，通过调节冷却风机的流量，控制转化器的温度为450±10℃，既能满足系统热平衡，又能确保较高的转化率；

6)含有大量SO3的烟气从转化器的二段反应层出来进入二次转化换热器的管程，与来自一次吸收塔的烟气进行换热，二段反应层的烟气温度降为150±10℃出管程进入二次吸收塔，吸收完SO3后，直接排空；

7)一段、二优反应层里内换热管中的冷空气、冷水或低压蒸汽吸收热量后，通过省煤器、锅炉或者过热器回收热量。

本发明的工艺是一种理论先进、可操作性强、工程建设投资少、工艺操作简单的高浓度二氧化硫转化工艺，解决了高浓度烟气转化技术中的温度控制瓶颈，使触媒及设备用钢材都在一个可以承受的较低温度下运行，且转化率可达99.85％以上，工艺中的热能利用比较简单易行的方法进行回收，这种热回收方式确保了设备不被腐蚀。

附图说明

图1为该发明的工艺流程图

具体实施方式

持续移热二氧化硫转化工艺，步骤为：