[发明专利]高浓度二氧化硫烟气二元可调节预转化制硫酸方法

说明书

技术领域

本发明涉及硫酸生产及余热回收技术领域，尤其涉及硫磺制酸、冶炼烟气制酸、硫铁矿制酸及其他用SO₂烟气制取硫酸的技术领域，还适用于其他具有放热性质的化学反应工程相关的技术领域，具体地说是一种高浓度二氧化硫烟气二元可调节预转化制硫酸方法。

背景技术

硫酸生产中高浓度转化技术一直是行业难题，在有色冶炼烟气制酸领域，随着有色金属富氧技术的进步，现代冶炼炉生产的二氧化硫浓度（体积）高达20%～40%且烟气量和二氧化硫浓度有较大波动。在烟气制硫酸的过程中，SO₂转化为SO₃是一种放热反应，二氧化硫浓度越高，转化后的烟气温度就越高。受平衡转化率及触媒耐温的限制，目前常规浓度二氧化硫烟气转化工艺，通常加空气将烟气二氧化硫浓度稀释至<12%左右进行两次转化两次吸收。采用常规转化工艺转化工段及干吸工段的设备庞大，不利于热量综合回收，相应的投资及运行成本将增加约20%。因此，硫酸生产中高浓度转化技术已经成为目前冶炼烟气制酸领域的重点课题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种高浓度二氧化硫烟气二元可调节预转化制硫酸方法，该方法利用反应平衡原理，能够处理烟气中含SO₂浓度为11%～20%的烟气；能够解决触媒耐温、平衡转化率低及烟气SO₂浓度波动的技术难题，以提高热量回收，降低运行成本及工程投资。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种高浓度二氧化硫烟气二元可调节预转化制硫酸方法，其特征在于：该方法的步骤如下：

a、高浓度SO₂烟气依次经初始冷热换热器和初始热热换热器换热后达到触媒的起燃温度；

b、当烟气中的SO₂浓度为14.5%～20%时，则达到起燃温度的高浓度SO₂烟气全部进入转化器的预转化触媒层进行转化反应，经转化反应升温在烟气达到SO₂平衡转化率前离开预转化触媒层并经降温后进入转化器的传统触媒一层，开始进行常规“31-42”3+1两转两吸制酸常规流程；当烟气中的SO₂浓度为11%～14.5%时，则达到起燃温度的高浓度SO₂烟气部分进入转化器的预转化触媒层进行转化反应，经转化反应升温在烟气达到SO₂平衡转化率前离开预转化触媒层，并经降温后和剩余部分的高浓度SO₂烟气混合后进入转化器的传统触媒一层，开始进行常规“31-42”3+1两转两吸制酸常规流程。

所述步骤（a）中的触媒的起燃温度为380～400℃。

所述步骤（b）中的预转化触媒层处理后的烟气进入能够产生中、低压蒸汽的余热锅炉使得烟气降温到转化器的传统触媒一层的设定温度，该设定温度范围为400℃～460℃。

所述的预转化触媒层和余热锅炉之间的管道上设有旁路控温阀，旁路控温阀设置在余热锅炉的烟气进管和烟气出管之间，通过旁路控温阀的设置能够对余热锅炉降温后到传统触媒一层的烟气温度进行调节。

所述步骤（b）中的预转化触媒层全部处理后进入传统触媒一层、或者部分处理并和未经处理的高浓度SO₂烟气混合后进入传统触媒一层的SO₂浓度＜11%。

所述步骤（b）中的传统触媒一层的进气口前设有调节阀门，通过调节阀门能够调整进入预转化触媒层处理的烟气量和直接进入传统触媒一层的烟气量。

所述调节阀门的开度大小与传统触媒一层的出气口温度大小呈反比。

所述步骤（b）中的传统触媒一层的出气口温度超过550℃时，则调节阀门的开度变小，直至传统触媒一层的出气口温度达到620℃时则关闭调节阀门，使得经两次换热后的高浓度SO₂烟气全部进入预转化触媒层进行处理。