[发明专利]用于冷却含有SO2

说明书

上述发明介绍了一种用于冷却SO₂和/或SO₃和水的气体混合物的方法，其中，该气体混合物通过承载冷却剂的第一换热器来冷却。冷却剂的温度高于气体或气体混合物的露点。

本发明涉及一种用于冷却SO₂和/或SO₃与水的气体混合物的方法和设备，其中，该气体混合物通过承载冷却剂的第一换热器来冷却，且冷却剂的温度高于气体或气体混合物的露点。

当冷却腐蚀性气体或气体混合物时，存在这样的问题，即气体或气体混合物局部冷却太多，以至于温度下降至低于露点，因此，一部分腐蚀介质冷凝，且周围的材料开始腐蚀，在最坏情况下，这将导致换热器内的泄漏。

由于多个原因，这种泄漏有很高的危险。一方面，混合气体的逸出可能导致环境的负担，这从生态学的观点来看是极大的问题。另一方面，腐蚀性介质的排出对于设备中的人员也有相当大危险。最后，设备的这个部分必须关闭和修理，从而造成很高的成本。

高腐蚀性气体混合物的实例包括含有二氧化硫(SO₂)和三氧化硫(SO₃)的混合物。在硫酸生产中获得这种气体混合物。在由冶金废气生产硫酸或由单质硫燃烧而生产硫酸的设备中，通过这种燃烧生成SO₂，该SO₂随后被催化转化成SO₃，再用水处理以便获得H₂SO₄。在SO₃存在的情况下，当温度下降至低于露点时，气体中的最少量水汽都将导致形成硫酸(H₂SO₄)，并因此腐蚀所使用的金属材料。

因此在这种设备中，尽可能完全地从气体中取出水汽，这样，在催化转化为SO₃之前，在干燥塔中通过浓硫酸来处理SO₂。这里的典型浓度是94-97vol％的硫酸。硫酸的吸湿特性(即极低的蒸汽分压) 将水汽从气体中取出，直至20-30mg水/Nm³的典型剩余水含量。

在催化转化之后，气体混合物中含有的SO₃的量在4和20vol％之间，因此，与存在的剩余水相比，有化学计量明显过量的SO₃。不过，剩余水含量影响硫酸露点，即水含量越高，硫酸露点越高。这意味着，当设备内任意一点的气体混合物撞击在温度低于露点的表面上时，硫酸将在该表面处从气体中冷凝出来，从而引起腐蚀。

还一问题是，气体在干燥塔中干燥的程度和质量可能根据多种参数(例如酸浓度、酸温度、酸和/或气体在塔的横截面上的均匀分布) 而有较大变化，这也由于处理参数随压力或温度的变化而加强。总而言之，这意味着气体混合物可能采取多种水含量，因此露点也可能升高至150℃的温度。

在这种情况下，经常形成冷凝液，因此在硫酸设备内的冷部件(优选是换热器)将发生腐蚀。如上所述，这导致对于操作人员、设备部分和环境的相当大的和较远范围的后果和危险。

特别是，当水在所使用的换热器中用作冷却剂时还有这样的危险，即在泄漏情况下，大量的水与泄漏的SO₃混合。因此获得大量的硫酸，这又导致更强的腐蚀，并且加强了所有不利后果。当由于对金属材料的腐蚀而产生氢气，且该氢气甚至点燃时，这特别有问题。

过去，为了可靠避免凝结液的形成，已经采取了多种方法。最简单的技术方案是将换热器设计成具有双夹套，如由DE1933460中已知。因此试图将其设计成引导冷却剂和气体混合物，以便即使在冷凝情况下也不能发生泄漏。

由US4949782已知腐蚀性气体在换热器中的冷却，该腐蚀性气体含有硫氧化物以及钠盐和钒盐。要加热或冷却的气体以高于钠和钒的腐蚀临界温度的温度被送入，因此该温度是用于换热器的材料的冶金质量和废气组分的函数。