[其他]三氧化硫吸收塔及其工艺过程

说明书

本发明涉及用硫酸吸收三氧化硫生产浓硫酸的工艺过程及其所用的设备。

在传统用二氧化硫生产硫酸的接触法中，所得到的干燥二氧化硫气通过一系列催化剂层，在那里基本上所有二氧化硫都转化成三氧化硫。然后，三氧化硫在一个或几个吸收塔中用硫酸吸收，便得到浓硫酸。

通常来自催化转化层的三氧化硫气流含5～13%（体积）三氧化硫，在吸收之前，该气体一般被冷却到160～260℃。在衬有砖的填料吸收塔内，一般是通过用硫酸逆流吸收而把三氧化硫从气流中取出。

由于吸收三氧化硫产生大量的热，并需要防止在排出的气流中含有未被吸收的三氧化硫，如果要避免过热的腐蚀性酸，就需要大量酸流过吸收塔。另外，因为使用的吸收酸流量很大，故也需避免酸的浓度范围过宽。排出的成品酸一般只是在吸收塔填料和附属管道系统中的循环酸的5～10%。在使用价廉的材料的条件下，酸的温度一般达到120℃。

通过塔填料的逆流向下的酸流与向上的气流，要求把塔设计成能有足够的空间，以使得两种流体能相互作用和互相通过，并避免出现通常所说的液泛，即气流阻止液体从填料排出的情况。当气体首先进入填料时，这一问题最严重，这是因为三氧化硫存在于气体中，故该处气体流量最大，并且最热（因而密度最低），导致通过填料空隙的气体体积最大。同时由于酸在填料区较低处吸收气体中大部分三氧化硫，故在这一区域内向下流动的液体流量也最大。

目前设计的吸收塔，要求在填料的上部有分布器，使得进入的吸收酸分布在填料上，将填料的表面全部浸湿，以最大限度地吸收三氧化硫。

传统吸收塔的一个严重缺点是，在塔内需要厚的砖内衬，以防止塔的外壳和砖后面的内衬太热。热的气体（160～260℃）一般被送到直接与砖内衬相邻的塔的较低部位，而不利的是，此部位仅断续地被湿润。这样的砖内衬增加了塔的费用，并且难以安装。

此外，采用酸吸收除去三氧化硫，一般必须满足两个矛盾的要求。其一，要求不要超过对所用硫酸的深度和温度的限制而从气体中大体上除去三氧化硫，其次，要求基本上除去气体中的全部三氧化硫，除去率达到99.9%或更高。

第一个要求通常在塔内填料下部的15～20%处，即和入口气接触的第一部分填料处达到。这一要求决定了塔的直径，从而是塔的费用中最重要的因素。剩下的80～85%填料使三氧化硫吸收达到环境管理部门要求的高水平，对于这一部分，不需要如此大的塔径或如此大的酸流量。

因而，通常的吸收塔存在另一缺点，在那些塔中，相对于塔的其他部分及塔上部气体密度、流量以及酸的流量来说，塔的上部是过大了。

在使用双吸收系统的现代硫酸制造工艺过程中，有两个吸收塔，其中每一个都有上述缺点。

美国专利4，543，244介绍了在一种吸收塔中用硫酸吸收三氧化硫生产硫酸的设备及工艺，该吸收塔所用的结构材料是硅含量较高的奥氏体钢。但是除了使用上述改进了耐腐蚀性的奥氏体钢之外，美国专利4，543，244公开的是有某些缺点的传统的吸收塔。一个缺点是，传统的吸收塔的塔顶与塔的其余部分比较起来，其塔顶部分过大。另外，循环酸是以传统的酸循环速度通过塔填料区的。

本发明的目的是为了提供一种吸收塔及其工艺过程，其中塔的尺寸以及在塔填料区酸的循环速率都被减小到低于传统规模。

本发明的另一目的是为了减少气体对塔底建造材料的损害，使得可以使用薄的砖内衬或不用砖作内衬。

于是，本发明首先是提供一种三氧化硫吸收塔，它包括：

（a）外壳;

（b）在上述外壳内的较低部位的硫酸喷洒室;

（c）在上述外壳内及上述喷洒室上方的三氧化硫填料吸收区;

（d）在上述喷洒室内喷洒硫酸的装置;

（e）将含有三氧化硫的热气流送到上述喷洒室去的装置，在喷洒室内生成浓度降低了的三氧化硫气流;

（f）将上述低浓的三氧化硫气流送到上述填料吸收区的装置

（g）将硫酸送到上述填料吸收区的装置;

（h）收集来自上述喷洒室和吸收区的硫酸的装置;

（i）收集在上述填料吸收区生成的气流的装置。

本发明还提供如上所述的塔，另外包括塔外的一个侧喷洒室，该喷洒室与上述的硫酸喷洒室相连，这是最佳方案。

此外，本发明还提供了用含有三氧化硫的热气流生产浓硫酸的工艺过程，该工艺过程包括：