一種用於硫酸裝置的熱回收塔的製作方法
2023-05-27 15:46:46
專利名稱：一種用於硫酸裝置的熱回收塔的製作方法
技術領域：
本發明涉及熱能回收技術，特別是一種從濃硫酸中回收熱量的塔。
背景技術：
在提出本發明之前的70年代初期，一個經典的硫磺制酸裝置能回收約55％反應熱作為可利用的能量，如用於工藝加熱或是在渦輪發電機中發電。約40％的反應熱在酸冷器冷卻水裡損失。其它如熱輻射損失，排放物和產品蒸汽所帶走的熱量為剩餘的5％。
能源價格的上升，促進了硫酸工廠設計的革新。在現代的硫酸工廠設計中，能源的經濟性已經提高到以採用渦輪發電機作為標準特點，由此也為額外蒸氣提供了出路。
80年代初，通過設計特性的優化可以使工藝氣體中的熱量被回收，硫酸工廠的熱效率已經由55％提高到70％。仍有超過25％的反應熱被酸冷器的冷卻水帶走。
發明內容
本發明的目的是為硫酸生產廠家提供一種從當前的酸冷卻器遺失的廢熱中回收中壓蒸氣的熱回收塔，使工藝氣體中的熱量被最大地回收。
實現本發明的具體技術方案這種用於硫酸裝置的熱回收塔，它至少包括塔體、下部填料、上部填料、進酸管、下酸管、分酸槽、除霧器和一個泵槽組成，所述的熱回收塔，它有一個帶側向煙氣出口的碟形塔頂，而且煙氣出口管道延伸至塔中並帶一個滴酸環，在塔中下部填料，上部填料之上各自設有分酸器及連接一體的進酸管、下酸管和分酸槽，同時在塔體內上部進酸管之上設有一個垂直於塔體的除霧器，其塔體內底部還設有一個臥式循環泵槽。
本發明所述的上部填料之上的分酸器連接的每一根下酸管中的管壁上都設有縱向開口的溢流槽來控制酸的流量，下部填料之上的分酸器連接的每一根下酸管都用浸入的非金屬管口插入下酸管中，並控制酸的流動和防腐。
本發明所述的分酸器採用鐵鉻合金，鐵鉻鎳合金、鉻鎳合金材料製成，所述的合金具有鐵素體和奧氏鐵素體雙重混雜結構。
本發明的優越性，經過反覆試驗證明，從濃硫酸中回收熱量，在回收氣體中的SO3在反應生成H2SO4所釋放出的反應熱並產生低壓蒸汽，替代了傳統的二級吸收流程中的中間吸收塔，適用於新建工廠、舊工廠改造、硫磺制酸工廠、冶煉煙氣制酸工廠，並能安裝於一轉一吸、二轉二吸裝置，它可非常經濟地產生壓力高達10巴的蒸汽，並把整個工廠的熱效率提高至95％。蒸汽可以被用來滿足產生過程中的熱量需要，或是在渦輪發電機中發電。
圖1，熱回收塔配套系統流程圖；圖2，熱回收塔整體結構示意圖；圖3，熱回收塔上部分酸器結構示意圖；圖4，上部分酸器下酸管溢流槽結構示意圖；圖5，熱回收塔下部分酸器結構示意圖；圖6，下部分酸器下酸管浸入非金屬管口剖示圖。
在各附圖中，熱回收塔-1，除霧器-2，上部填料-3，下部填料-4，臥式循環泵槽-5，稀釋器-6，鍋爐-7，煙氣出口-8，進氣管口-9，上部分酸器-10，下部分酸器-11，上部分酸器-12，下部分酸槽-13，上部下酸管-14，下部下酸管-15，溢流槽-16，浸入非金屬管口-17。
圖1是熱回收塔配套系統的簡化流程圖。這個系統基本是一個吸收裝置，它的操作溫度是攝氏200度，同時用一個鍋爐7轉移吸收熱產生水蒸氣(最高10.5公斤/平方釐米)，然後在第二級吸收被冷卻同時剩餘的SO3被吸收，離開熱回收塔的煙氣與離開傳統的中間塔的煙氣基本是一樣的。
進入熱回收塔1的硫酸濃度接近99％，溫度攝氏165度，吸收了SO3後，酸溫與酸濃增加，離塔時的濃度近於99.7％，溫度攝氏200度。離開鍋爐7的硫酸被冷卻至攝氏157度，同時產生壓力是10巴的蒸汽。另加的稀釋水通過稀釋器6把酸濃度降到99％，這完成了整個過程。
本發明的熱回收塔1是平底圓柱形塔，有兩部分填料3、4組成(見圖2)。它有一個帶側向煙氣出口8碟形頂。煙氣出口8管道須伸入塔中並帶一個滴酸環。熱回收塔1由下部分酸器11，上部10，除霧器2和一個泵槽5組成。它的下部的作用是從進口9煙氣中將SO3吸收到溫度足夠高的循環酸中，這樣的熱硫酸可以被用來作為加熱介質產生低中壓蒸氣。它的上部是用來使煙氣冷卻，冷凝硫酸蒸汽並吸收通過下部11的SO3。
除霧器2的作用是在煙氣離開塔之前除去夾帶的酸霧，泵槽5是用來做循環泵的集液槽。
熱回收塔的二個填料段3、4都有各自分開的分酸器10、11。如圖3和圖4，吸收塔上部的分酸器10是低流速類型的，每個下酸管中都有溢流槽16來控制酸的流量。下部的分酸器11用浸入的非金屬管口17，插入下酸管15，來更好的控制酸流動和防腐。見圖5和圖6。沒有為離開塔上部的酸另設一個再分酸器，它可以直接流到下部。
具體實施例方式
這個熱回收塔適用於新工廠，老工廠，硫磺制酸工廠和冶煉煙氣制酸廠，可用於一轉一吸或二轉二吸工廠。和其它的設備，鍋爐，稀釋器，預熱器和加熱器組合後，它能低成本的生產出高達10巴的蒸氣，把整個工廠的熱效率提高到95％。蒸氣可用來滿足工藝加熱需要或由渦輪發電機發電。
為防止在塔上部的分酸器的下酸管口附近產生渦流和腐蝕，採用了一種帶開槽溢流型的下酸管的分酸器，作為結果上部的分酸器中儘管酸的流速很低，但仍有很高的效率同時覆蓋面完整。塔下部分酸器的非金屬管口伸入下酸管(見圖6)，作為結果這樣能更好的控制酸流量並防止酸從塔上部填料、落下所造成局部腐蝕。
在選擇熱回收塔包括分酸器的材料時，在符合操作範圍的酸溫和酸濃的酸中進行靜止浸入實驗。下表列出了一些合金在實驗室中在攝氏200度酸溫與99％酸濃條件下腐蝕實驗的實驗結果。
在一個沒有中間吸收塔的冶煉煙氣制酸廠，熱回收塔安裝在是終吸收塔之前。
從熱回收塔底部進入的氣體流量2914標立方米/分鐘，溫度為攝氏166度，11.8％SO3。從塔頂部進入的硫酸流量為22670公斤/分鐘，濃度為98.6％，溫度為攝氏168度。
酸離開吸收塔時濃度是99.8％，溫度攝氏198度。煙氣中SO3總的吸收率接近97％。
酸離開吸收塔自流入一個泵槽，泵入鍋爐，產生壓力為377kpa，830公斤/分鐘的蒸氣。
權利要求
1.一種用於硫酸裝置的熱回收塔，它至少包括塔體、下部填料、上部填料，除霧器和一個泵槽組成，其特徵在於熱回收塔它有一個帶側向煙氣出口的碟形塔頂，而且煙氣出口管道延伸至塔中並帶一個滴酸環，在塔中下部填料，上部填料之上各自設有進酸管及連接一體的下酸管和分酸槽，同時在塔體內上部進酸管之上設有一個垂直於塔體的除霧器，其塔體內底部還設有一個臥式循環泵槽。
2.根據權利要求1所述的一種用於硫酸裝置的熱回收塔，其特徵在於上部填料之上的分酸器連接的每一根下酸管中的管壁上都設有縱向開口的溢流槽來控制酸的流量，下部填料之上的分酸器連接的每一根下酸管，都用浸入的非金屬管口插入下酸管中並控制酸的流動和防腐。
3.根據權利要求1或2所述的一種用於硫酸裝置的熱回收塔，其特徵在於上部，下部分酸器採用鐵鉻合金，鐵鉻鎳合金，鉻鎳合金材料製成，並具有鐵素體和奧氏鐵素體雙重混雜結構。
全文摘要
本發明涉及一種用於硫酸裝置的熱回收塔，特別是一種從濃硫酸中回收熱量的塔。該回收塔將SO
文檔編號C01B17/765GK1509981SQ02154139
公開日2004年7月7日 申請日期2002年12月26日 優先權日2002年12月26日
發明者趙傑, 洪濤, 多納·麥克阿里斯特, 史蒂文·澤伯, 澤伯, 趙 傑, 麥克阿里斯特 申請人:孟山都(上海)有限公司