專利名稱：硫酸生產(chǎn)能量回收及利用工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及一種硫酸生產(chǎn)能量回收及利用的工藝。
背景技術(shù)：
我國硫酸生產(chǎn)能量回收傳統(tǒng)的方法是利用硫磺燃燒產(chǎn)生的S02和S02氧化成S03所釋
放的熱量產(chǎn)生中壓蒸汽，而不是產(chǎn)生高壓蒸汽，同樣噸數(shù)的高壓蒸汽比中壓蒸汽的發(fā)電量
高10%左右；S03被硫酸吸收所放出的熱量基本沒有回收。每生產(chǎn)1噸硫酸副產(chǎn)中壓蒸汽
約為1.2噸。如果將這些蒸汽用來發(fā)電，每生產(chǎn)l噸硫酸可以發(fā)電260kW，h左右。而利用 本發(fā)明，每生產(chǎn)1噸硫酸可以副產(chǎn)高壓蒸汽1.2噸左右和低壓蒸汽0.5噸左右。如果將這 些蒸汽全部用于發(fā)電，每生產(chǎn)1噸硫酸可發(fā)電380kWA左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種硫酸能量回收及利用工藝，利用硫酸生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)熱產(chǎn)生 高壓過熱蒸汽和低壓飽和蒸汽外供或用于發(fā)電，發(fā)電能力與傳統(tǒng)的方法相比，每生產(chǎn)一噸 硫酸發(fā)電能力提高46% (約120kW'h左右)。
一種用于硫酸生產(chǎn)中利用硫磺燃燒生成含S02(二氧化硫)工藝氣體及該工藝氣體中的 S02氧化為S03(三氧化硫)所釋放的熱量作為熱源生產(chǎn)4.9 10MPa的高壓過熱蒸汽；以及 利用S03被硫酸吸收生成更高濃度硫酸時所產(chǎn)生的熱量作為熱源生產(chǎn)小于等于1.6MPa低 壓飽和蒸汽；以及將所得的高壓過熱蒸汽和低壓飽和蒸汽送入汽輪發(fā)電機組發(fā)電或外供。
用高壓鍋爐回收硫磺燃燒所釋放的熱量產(chǎn)生高壓飽和蒸汽，用低溫高壓過熱器和/或高 溫高壓蒸汽過熱器回收S02氧化成S03所釋放的熱量加熱高壓飽和蒸汽成為高壓過熱蒸
汽，和用省煤器回收S02氧化成S03所釋放的熱量加熱高壓鍋爐給水成為高壓過熱蒸汽。 含S02工藝氣體中的S02氧化成S03后生成含S03的工藝氣體，該工藝氣體中的S03被硫
酸吸收后釋放熱量使硫酸溫度升高；再用低壓鍋爐回收SCb被硫酸吸收生成更高濃度硫酸 所釋放的熱量產(chǎn)生低壓飽和蒸汽。從而使硫磺制酸工藝系統(tǒng)每生成1噸硫酸可副產(chǎn)1.2噸左右高壓過熱蒸汽和0.5噸左右低壓飽和蒸汽，如將這些高壓過熱蒸汽和低壓飽和蒸汽全 部用于發(fā)電，則每生產(chǎn)1噸酸的發(fā)電能力可以由傳統(tǒng)方法的260kW.h左右提高到380kW*h 左右。其典型的流程示意圖見圖l和圖2。
用(4.9 10.0MPa)高壓鍋爐回收硫磺燃燒產(chǎn)生的高溫(80CTC 120(TC)含S02工藝
氣體的熱量產(chǎn)生高壓飽和蒸汽，用一臺或多臺省煤器回收S02氧化成S03所釋放的熱量加 熱鍋爐給水，用低溫高壓過熱器或/和高溫高壓蒸汽過熱器回收S02氧化成S03所釋放的熱
量加熱高壓飽和蒸汽成為高壓過熱蒸汽，使得每生成1噸硫酸副產(chǎn)1.2噸左右高壓過熱蒸 汽。
將含S03的工藝氣體由下而上通過第一吸收器，第一吸收器內(nèi)可設(shè)一層或兩層填料或 多層板，氣體在第一吸收器內(nèi)與從上面噴入的濃度為98% 99.5%的濃硫酸充分接觸， S03被濃硫酸吸收同時釋放熱量，吸收S03后硫酸的濃度和溫度都會升高，其濃度增加0.4 % 1%，溫度增加10°C 30°C，再將濃度和溫度都升高的濃硫酸送入低壓鍋爐加熱給水 產(chǎn)生小于等于1.6MPa的低壓飽和蒸汽，從低壓鍋爐出來的濃硫酸部分和水混合后濃度下 降0.4% 1%后進入吸收器循環(huán)使用，另一部分濃硫酸經(jīng)鍋爐給水冷卻后送出。用這種方 法每生產(chǎn)1噸硫酸可副產(chǎn)小于等于1.6MPa低壓飽和蒸汽0.5噸左右。
系統(tǒng)所產(chǎn)生的高壓過熱蒸汽和低壓飽和蒸汽可以全部用于發(fā)電，也可以根據(jù)實際需要 部分用于發(fā)電部分蒸汽外供。具體是通過冷凝式、補汽冷凝式、抽汽冷凝式、抽汽背壓式 或背壓式汽輪發(fā)電機組來實現(xiàn)。外供的蒸汽壓力可以根據(jù)需要而定。
一般S02氧化為S03所使用的催化劑可采用有效成分是V205 (五氧化二釩)的常規(guī)催 化劑，本發(fā)明所述的百分含量均為重量百分含量。
以"3 + l"兩轉(zhuǎn)兩吸硫磺制酸工藝流程為例，在焚硫爐出口設(shè)高壓鍋爐(4.9MPa 10.0MPa)，將含有S02的高溫工藝氣體從800'C 120(TC降到40(rC 46CrC左右，鍋爐吸 熱后產(chǎn)生高壓飽和蒸汽；在轉(zhuǎn)化器I段出口設(shè)高溫高壓蒸汽過熱器將60(TC士30'C的含S03 的工藝轉(zhuǎn)化氣體冷卻到44(TCi3(TC;在第一吸收器前設(shè)省煤器2，將來自冷熱換熱器的含 S03的工藝氣體冷卻到13(TC 210'C左右進入第一吸收器；在第二吸收器前設(shè)低溫高壓蒸 汽過熱器和省煤器1，將含有少量S03的工藝氣體由450。C士2(TC冷卻到120。C 20(TC后再 進入第二吸收器。
利用上述設(shè)備可以將硫磺燃燒所釋放的熱量和S02氧化成S03所釋放的熱量回收產(chǎn)生 高壓過熱蒸汽，然后再將高壓過熱蒸汽送入汽輪機發(fā)電。而經(jīng)過省煤器2冷卻后的含S03 的工藝氣體被送入第一吸收器下部，用98% 99.5%的濃硫酸從第一吸收器上部噴入。濃
4硫酸和工藝氣體充分接觸吸收S03釋放熱量，硫酸濃度和溫度進一步提高，吸收S03的硫 酸濃度通?？刂圃?9.9%以下，溫度控制在225'C以下。第一吸收器可以是一層或兩層填 料或多層板，吸收S03后的高溫濃硫酸再被送入低壓鍋爐，將濃酸的熱量傳給鍋爐給水產(chǎn) 生低壓飽和蒸汽，濃酸溫度降低，然后向濃硫酸中加水或較低濃度的硫酸將濃度降低后的 酸再噴入第一吸收器循環(huán)使用。使用這種方法可以回收S03吸收所釋放的熱量產(chǎn)生低壓蒸 汽，每生產(chǎn)l噸硫酸可以生產(chǎn)低壓飽和蒸汽0.5噸左右。低壓蒸汽可以直接外供也可以直 接補入或加熱后補入汽輪機發(fā)電。見圖1和圖2。
所謂"3 + l"和兩轉(zhuǎn)兩吸是指S02工藝氣體經(jīng)過3次催化轉(zhuǎn)化(即經(jīng)過轉(zhuǎn)化器前三段)后 進入第一吸收器進行第一次吸收(即一轉(zhuǎn)一吸)；而后再進行l(wèi)次催化轉(zhuǎn)化(即轉(zhuǎn)化器第4 段)后再進入第二吸收器進行第二次吸收(即二轉(zhuǎn)二吸)。
與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的有益效果通過在硫酸生產(chǎn)工藝線路上設(shè)置高、低壓鍋爐、 高壓蒸汽過熱器、高壓省煤器、給水加熱器等熱回收設(shè)備(其中，低壓鍋爐可采用申請?zhí)枮?200620125513.6所公開的蒸汽發(fā)生器，其它設(shè)備均可采用常規(guī)設(shè)備)，并將這些設(shè)備有機組 合在一起回收硫酸生產(chǎn)的余熱產(chǎn)生高壓和低壓蒸汽，利用此技術(shù)每生產(chǎn)1噸硫酸的產(chǎn)汽能 力從傳統(tǒng)的1.2t提高到1.7t左右。如將這些蒸汽全部用于發(fā)電，則每生產(chǎn)l噸酸的發(fā)電能 力從可以傳統(tǒng)的260kWMi提高到380kW*h左右，發(fā)電能力提高約46%。


圖l，硫酸生產(chǎn)能量回收及利用工藝流程l示意圖。
圖中，l為焚硫爐，2為高壓鍋爐，3為轉(zhuǎn)化器，4為高溫高壓蒸汽過熱器，5為熱熱換 熱器,6為冷熱換熱器,7為第一吸收器，8-1為省煤器，8-2為省煤器，9為第二吸收器,IO 為低溫高壓過熱器，ll為低壓鍋爐，12為汽輪機，13為發(fā)電機，14為冷凝器，15為除氧 器，16為酸循環(huán)泵，17為低壓給水泵，18為高壓給水泵，19-l為給水加熱器l， 19-2為 給水加熱器2， 20為混合器；Fl為液體硫磺，F(xiàn)2為干空氣，F(xiàn)3 — l為高溫爐氣，F(xiàn)3-2為I 段出口工藝氣，F(xiàn)3-3為II段出口工藝氣，F(xiàn)3-4為III段出口工藝氣，F(xiàn)3-5為第一吸收器出 口工藝氣，F(xiàn)3-6為IV段出口工藝氣，F(xiàn)4為稀釋水或稀酸，F(xiàn)5為低壓蒸汽，F(xiàn)6為脫鹽水， F7-l為第一吸收器出口硫酸，F(xiàn)7-2為循環(huán)硫酸，F(xiàn)7-3為外供硫酸，F(xiàn)8為冷卻水。 圖2，硫酸生產(chǎn)能量回收及利用工藝流程2示意圖。
圖中，l為焚硫爐，2為高壓鍋爐，3為轉(zhuǎn)化器，4為高溫高壓蒸汽過熱器,5為熱熱換 熱器,6為冷熱換熱器，7為第一吸收器，8-1為省煤器，8-2為省煤器，9為第二吸收器,IO為低溫高壓過熱器，ll為低壓鍋爐，12為汽輪機，13為發(fā)電機，14為冷凝器，15為除氧 器，16為酸循環(huán)泵，17為低壓給水泵，18為高壓給水泵，19-1為給水加熱器1， 19-2為 給水加熱器2， 20為混合器；Fl為液體硫磺，F(xiàn)2為干空氣，F(xiàn)3 — l為高溫爐氣，F(xiàn)3-2為I 段出口工藝氣，F(xiàn)3-3為II段出口工藝氣，F(xiàn)3-4為m段出口工藝氣，F(xiàn)3-5為第一吸收器出 口工藝氣，F(xiàn)3-6為IV段出口工藝氣，F(xiàn)4為稀釋水或稀酸，F(xiàn)5為低壓蒸汽，F(xiàn)6為脫鹽水， F7-l為第一吸收器出口硫酸，F(xiàn)7-2為循環(huán)硫酸，F(xiàn)7-3為外供硫酸，F(xiàn)8為冷卻水。
具體實施方式
實施例1
本發(fā)明適用于新建或老廠改造硫磺制酸裝置能量回收及利用。以"3 + l"兩轉(zhuǎn)兩吸年產(chǎn)
80萬噸硫磺制酸裝置為例，結(jié)合圖l對本發(fā)明的具體實施方式
做如下說明
首先說明工藝氣體的工藝流程，液體硫磺F1和干空氣F2在焚硫爐1中燃燒產(chǎn)生含有 S02的高溫工藝氣體F3-1 (溫度80(TC 120(TC)，工藝氣體F3-1進入高壓鍋爐2加熱爐水 產(chǎn)生高壓飽和蒸汽后溫度降到43(TC士30'C左右；降溫后的工藝氣體F3-l進入轉(zhuǎn)化器3的I
段入口，工藝氣體在I段催化劑V20s的作用下部分S02氧化成為S03并釋放大量熱量，溫
度升高至60(TC士3(TC的含S03的工藝氣體F3-2進入高溫高壓蒸汽過熱器4，加熱來自低溫 高壓過熱器10的高壓蒸汽，含S03的工藝氣體F3-2溫度降至44(TC士3(TC后進入轉(zhuǎn)化器3 的II段入口 ，工藝氣中S02的在II段中催化劑V205的作用下繼續(xù)部分氧化為S03并釋放 熱量，溫度升高至500'Ci3(TC成為工藝氣F3-3進入熱熱換熱器5中，加熱經(jīng)冷熱換熱器6 預(yù)熱的第一吸收器7出口的工藝氣F3-5,溫度下降至440。C士4(TC后進入轉(zhuǎn)化器3的III段
入口，工藝氣中的S02在III段中催化劑V20s的作用下繼續(xù)部分氧化為S03并釋放熱量,
溫度升高至45(TC士4(TC成為工藝氣F3-4從III段出來后依次進入冷熱換熱器6和省煤器8-2 中加熱從第一吸收器7出來的工藝氣F3-5和鍋爐給水后溫度下降至170°C±40°C，進入第 一吸收器7下部，將含S03的工藝氣體F3-4自下而上與來自第一吸收器7頂部的98% 99.5X的濃硫酸逆流接觸，工藝氣中的S03被濃硫酸吸收，溫度降至約8(TC成為工藝氣F3-5 從第一吸收器7頂部出來，經(jīng)冷熱換熱器6和熱熱換熱器5加熱后溫度升高至420°C±20°C 的工藝氣F3-5進入轉(zhuǎn)化器3的IV段；工藝氣中的S02在轉(zhuǎn)化器3的IV段中催化劑V205 的作用下繼續(xù)氧化為S03釋放熱量，溫度升高至45(TC土2(TC的工藝氣F3-6從IV段出來后 依次進入低溫過熱器10和省煤器8-1中分別加熱高壓飽和蒸汽和加熱鍋爐給水，工藝氣溫 度降低至160。Ci40。C后進入第二吸收器9下部，使自下而上與來自第二吸收器9頂部的
698% 98.5%的濃硫酸逆流接觸，工藝氣中的S03被濃硫酸吸收，溫度降至約70'C后經(jīng)煙 囪排入大氣。
其次說明硫酸的工藝流程，98% 99.5%硫酸由第一吸收器7頂部噴入，第一吸收器 7內(nèi)設(shè)多層板，硫酸在塔內(nèi)自上而下與來自塔底的工藝氣體逆流接觸，吸收工藝氣中的S03 后，濃度升高0.4% 1.0%，溫度升高1(TC 3(TC，根據(jù)S03濃度控制第一吸收器7出口 濃硫酸F7-l的濃度在99.9%以下，溫度在225°C以下；濃硫酸F7-l經(jīng)酸循環(huán)泵16送入低 壓鍋爐11加熱鍋爐給水后酸溫降低，降溫后的濃硫酸分為兩部分，其中大部分濃硫酸F7-2 進入混合器20中加水或稀硫酸F4調(diào)節(jié)濃度為98 99.5X后進入第一吸收器7中循環(huán)吸收， 一小部分濃硫酸F7-3經(jīng)給水加熱器19-2加熱低壓鍋爐給水和給水加熱器19-1中加熱脫鹽 水后溫度降至約70°C，降溫后的濃硫酸F7-3作為產(chǎn)品外供。
再次說明蒸汽和水的工藝流程，脫鹽水F6在給水加熱器19-1中由濃硫酸F7-3加熱后 進入除氧器15進行除氧，除氧水經(jīng)高壓鍋爐給水泵18加壓后依次送入省煤器8-1的低溫 段、省煤器8-2和省煤器8-1高溫段中分別用工藝氣F3-4和F3-6加熱，升溫后的鍋爐給水 送入高壓鍋爐2中吸收高溫工藝氣體F3-l的熱量而氣化，產(chǎn)生高壓4.9MPa 10MPa飽和 蒸汽，高壓飽和蒸汽經(jīng)低溫高壓過熱器10和高溫高壓過熱器4分別用工藝氣F3-6和F3-2 過熱后產(chǎn)生左右高壓過熱蒸汽，高壓過熱蒸汽進入汽輪機12中驅(qū)動汽輪發(fā)電機組 發(fā)電；除氧器15中的另一部分除氧水經(jīng)低壓鍋爐給水泵17先送入給水加熱器19-2用濃硫 酸加熱，而后進入低壓鍋爐11中吸收高溫濃硫酸F7-1的熱量而氣化，產(chǎn)生低壓飽和蒸汽 (l.OMPa)約到50t/h左右，低壓飽和蒸汽進入背壓式汽輪機補汽口驅(qū)動汽輪機發(fā)電機組 發(fā)電；進入汽輪機12的高壓過熱蒸汽和低壓飽和蒸汽總共可發(fā)電38000kW左右，汽輪機 出口的乏汽經(jīng)冷凝器14冷凝為凝結(jié)水后進入除氧器15中循環(huán)使用。
實施例2
硫酸生產(chǎn)采用"3 + l"兩轉(zhuǎn)兩吸年產(chǎn)80萬噸硫磺制酸裝置為例，如圖2所示，其高壓 過熱蒸汽和低壓飽和蒸汽生產(chǎn)的工藝方法及原理同實施例1。每生成1噸硫酸副產(chǎn)1.2噸 左右高壓過熱蒸汽，通過冷凝式汽輪發(fā)電機組可發(fā)電30000kW左右，副產(chǎn)的0.5噸左右低 壓飽和蒸汽外供。
權(quán)利要求
1. 一種硫酸生產(chǎn)能量回收及利用工藝，其特征在于在硫酸生產(chǎn)中利用硫磺燃燒生成含SO2工藝氣體及該工藝氣體中的SO2氧化為SO3所釋放的熱量作為熱源生產(chǎn)4.9～10MPa的高壓過熱蒸汽；利用SO3被硫酸吸收所產(chǎn)生的熱量作為熱源生產(chǎn)小于等于1.6MPa的低壓飽和蒸汽；將所得的高壓過熱蒸汽和低壓飽和蒸汽送入汽輪發(fā)電機組發(fā)電或外供。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸生產(chǎn)能量回收及利用工藝，其特征在于是用高壓鍋爐回收 硫磺燃燒所釋放的熱量產(chǎn)生高壓飽和蒸汽，用低溫高壓過熱器和/或高溫高壓蒸汽過熱器回收S02氧化成S03所釋放的熱量加熱高壓飽和蒸汽成為高壓過熱蒸汽，以及用省煤器回收 S02氧化成S03所釋放的熱量加熱高壓鍋爐給水。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸生產(chǎn)能量回收及利用工藝，其特征在于含S02工藝氣體中 的S02氧化成S03后生成含so3的工藝氣體，該工藝氣體中的S03被硫酸吸收后釋放熱量，再用低壓鍋爐回收S03被硫酸吸收所釋放的熱量產(chǎn)生低壓飽和蒸汽。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的硫酸生產(chǎn)能量回收及利用工藝，其特征在于用4.9 10.0MPa的 高壓鍋爐回收硫磺燃燒生成的80(TC 1200'C含S02工藝氣體的熱量產(chǎn)生高壓飽和蒸汽， 用一臺或多臺省煤器回收S02氧化成S03所釋放的熱量加熱鍋爐給水，用低溫高壓過熱器 或/和高溫高壓蒸汽過熱器回收S02氧化成S03所釋放的熱量加熱高壓飽和蒸汽成為高壓過熱蒸汽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的硫酸生產(chǎn)能量回收及利用工藝，其特征在于將含S03的工藝氣 體由下而上通過第一吸收器，第一吸收器內(nèi)設(shè)一層或兩層填料或多層板，氣體在第一吸收 器內(nèi)與從上面噴入的濃度為98% 99.5%的濃硫酸充分接觸，S03被濃硫酸吸收同時釋放 熱量，吸收S03后硫酸的濃度和溫度都會升高，其濃度增加0.4% 1%，溫度增加10'C 30°C，再將濃度和溫度都升高的濃硫酸送入低壓鍋爐加熱給水產(chǎn)生小于等于1.6MPa的低 壓飽和蒸汽。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸生產(chǎn)能量回收及利用工藝，其特征在于產(chǎn)生的高壓過熱蒸 汽和低壓飽和蒸汽全部用于發(fā)電或部分用于發(fā)電，部分外供；其中，發(fā)電是通過冷凝式、 補汽冷凝式、抽汽冷凝式、抽汽背壓式或背壓式汽輪發(fā)電機組來實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硫酸生產(chǎn)能量回收及利用工藝，本發(fā)明在硫酸生產(chǎn)中利用硫磺燃燒生成含SO₂工藝氣體及該工藝氣體中的SO₂氧化為SO₃所釋放的熱量作為熱源生產(chǎn)4.9～10MPa的高壓過熱蒸汽；以及利用SO₃被硫酸吸收所產(chǎn)生的熱量作為熱源生產(chǎn)小于等于1.6MPa的低壓飽和蒸汽；將所得的高壓過熱蒸汽和低壓飽和蒸汽送入汽輪發(fā)電機組發(fā)電或外供。利用此技術(shù)每生產(chǎn)1噸硫酸的產(chǎn)汽能力從傳統(tǒng)的1.2t提高到1.7t左右。如將這些蒸汽全部用于發(fā)電，則每生產(chǎn)1噸酸的發(fā)電能力從可以傳統(tǒng)的260kW·h提高到380kW·h左右，發(fā)電能力提高約46％。
文檔編號C01B17/69GK101481095SQ200910028269
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月5日
發(fā)明者群 俞, 俞向東, 孫正東, 凱 師, 鄒玉霜 申請人:中國石化集團南京設(shè)計院