[实用新型]硫酸低温热能回收装置

说明书

技术领域

    本实用新型涉及硫酸低温热能回收装置，特别是用于浓硫酸吸收三氧化硫过程中低温热回收的装置，适用于硫磺制酸和冶金尾气制酸过程的低温热能回收。

背景技术

硫酸是重要的基础化工原料，我国2011年硫酸产量达到7000万吨。硫酸生产过程中，浓硫酸吸收三氧化硫是重要的工段。三氧化硫吸收式放热反应，且热效应很大，每吨硫酸在吸收过程中的放热达到KCAL319/T，7000万吨硫酸生产过程中的热量达到2236410KCAL，如果能回收其中一半的热量，就达到1118205KCAL，折成标准煤223万吨/年。

硫酸生产过程中通常采用浓度为98%以上的浓硫酸吸收三氧化硫，由于浓度98%以上的硫酸在温度高于90℃有很强的腐蚀性，材料的耐腐蚀性难以解决,多数厂家采用低温吸收工艺。低温吸收工艺的吸收温度一般在80℃左右，吸收过程中的热量用循环水冷却的方法将热量移走，由于吸收温度较低，大量的吸收热被低热能品位的冷却水带走，造成巨大的浪费。

无论是冶金尾气制酸还是硫磺制酸，由于工艺波动或者开停车的原因，吸收过程硫酸浓度也会产生一些波动，如当烟气脱水达不到要求时，硫酸浓度会发生些微的变化，这种浓度方面的些微变化，在低温吸收温度条件下对材料腐蚀性的影响不大，但是当吸收温度较高时，浓硫酸对材料腐蚀性明显增强，因此在设备材料的选择和设备结构选择上需要提出要求，以便硫酸浓度的变化对材料腐蚀性增强时，也能保证生产的进行。

矿石冶炼、硫磺焚烧和二氧化硫变换过程中反应温度通常在800℃以上，而硫酸吸收过程中由于工艺的限制吸收温度在300℃以下，我们通常将硫酸吸收过程中的热量回收称为低温热回收，这是相对于冶炼、硫磺焚烧和二氧化硫变换过程中产生的热量而言的。

为了能够回收硫酸吸收过程中的能量，根据整体工艺平衡的要求，通常将三氧化硫吸收温度提高到220℃。在220℃条件下，再将浓硫酸冷却到150℃左右，进入后续工段。在这个条件下，将循环水冷却移走热量改为副产蒸汽的方法移走吸收热，从而实现硫酸吸收低温热能回收的目的。

欲实现硫酸吸收热的热能回收，就需要换热器。这里换热器的形式主要采用列管式，另外物料在管壳层的选择，对设备造价有很大影响，合理的结构选择便于设备加工，便于在加工过程提高设备的耐腐蚀性能。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种硫酸低温热能回收装置，用于浓硫酸吸收三氧化硫过程中低温热回收，该装置具有设备制造成本低、安全性高的特点，解决硫酸浓度变化产生的腐蚀性变化问题，实现稳定的低温热能回收。

本实用新型的技术解决方案是：该回收装置由卧式U形管换热器和汽包组成，由换热器筒体和壳体封头构成换热器主体，U形管束通过管板固定在换热器筒体上，由汽包封头和汽包筒体构成汽包主体；换热管通过内侧管板固定在换热器筒体上，内侧管板与换热器筒体通过法兰、螺栓连接，内侧管板与换热管通过强度胀接连接、密封，换热管与外侧管板在管程一侧采用焊接连接、密封，在管程封头与外侧管板之间设有管程筒体，在管程筒体上设有硫酸进口和硫酸出口，换热器筒体与汽包筒体之间设有蒸汽上升管和饱和水下降管，在汽包筒体上部设有蒸汽出口，在汽包筒体顶部蒸汽出口的接管处位于汽包筒体内侧设有除沫器，在汽包封头上设有检查孔。

其中，换热器筒体采用普通碳钢材料制造。

其中，管程封头和管程筒体采用全特种耐腐蚀合金钢或普通碳钢衬特种耐腐蚀合金钢制造。

其中，换热管采用特种耐腐蚀合金钢制造。

其中，内侧管板采用普通碳钢材料制造。

其中，外侧管板采用全特种耐腐蚀合金钢或普通碳钢衬特种耐腐蚀合金钢制造。

其中，当外侧管板采用普通碳钢衬特种耐腐蚀合金钢制造时，在管程一侧衬特种耐腐蚀合金钢。

其中，换热器的管板采用双管板结构。

其中，内侧管板与换热管采用胀接形式固定。

其中，外侧管板在管程一侧与换热管采用焊接形式固定。

其中，换热器筒体与汽包筒体之间由蒸汽上升管和饱和水下降管连接。

其中，在汽包筒体由普通碳钢材料制造。

其中，在壳体封头上设有给水进口。

低温热能回收装置是这样工作的：硫酸在换热管内冷却，水在换热器壳程内汽化为蒸汽，蒸汽通过上升管夹带部分饱和水到汽包，蒸汽和水在汽包内分离，蒸汽通过除沫器除沫后由蒸汽出口去后续装置，汽包内的饱和水通过下降管回到换热器壳程。