一種富氧助燃的廢硫酸裂解系統及工藝的製作方法

2023-07-20 14:13:41

本發明屬於能源轉化設備領域，具體為一種富氧助燃的廢硫酸裂解系統及工藝。

背景技術：

目前，國內化工生產過程中，產生大量含有機物廢棄硫酸。這不僅在資源上造成了大量的浪費，也對環境構成了巨大的破壞。

由於廢硫酸濃度不高，目前國內外使用的裂解制酸工藝需要消耗大量的燃料，將廢硫酸裂解才能夠製得商品級的產品硫酸。

ZL200910212787 .7公開了一種低濃度硫酸裂解製取高濃度硫酸的方法。本發明屬於廢棄物綜合利用化工技術領域，涉及以含低濃度硫酸混合物裂解法製取高濃度硫酸的方法。是以含硫酸重量百分濃度大於８０％的硫酸混合物為原料，通過裂解法製取高濃度硫酸的方法，即利用熱源，如天然氣、煤氣或瓦斯氣和空氣燃燒來加熱裂解含硫酸的混合物，經過裂解，得到主要含ＳＯ２、ＳＯ３、ＣＯ２和水蒸氣的高溫爐氣，此氣體經過餘熱回收、封閉酸洗淨化降溫除溼、爐氣乾燥、採用兩轉兩吸工藝生產工業級硫酸。

該發明僅考慮了如何製得硫酸，並未考慮燃料的消耗和燃燒的效率，及整個系統運行的成本。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種富氧助燃的廢硫酸裂解系統及工藝，不僅環保而且具有加工經濟價值。

實現上述目的的技術方案是：

一種富氧助燃的廢硫酸裂解系統，包括裂解爐、制氧機組、緩衝罐、空氣預熱器和制酸系統；

所述緩衝罐分別設置有空氣進口、高富氧空氣進口以及低富氧空氣出口，緩衝罐的空氣進口連通大氣，緩衝罐的高富氧空氣進口連接制氧機組，緩衝罐的低富氧空氣出口通過風機與空氣預熱器連接，通過空氣預熱器加熱富氧空氣；

所述裂解爐設置有燃燒器、廢硫酸噴槍和煙氣出口，廢硫酸原料通過廢硫酸噴槍噴入裂解爐，煙氣出口依次連接空氣預熱器和制酸系統，使裂解爐產生的高溫煙氣作為空氣預熱器的熱源；所述燃燒器設置有燃料氣入口和富氧空氣入口，可燃氣體通過燃料氣入口進入燃燒器，燃燒器的富氧空氣入口連接空氣預熱器，使空氣預熱器加熱後的低富氧空氣通過燃燒器的富氧空氣入口進入燃燒器。

作為本發明的優選，所述裂解爐的煙氣出口與空氣預熱器之間還串接有餘熱鍋爐。

作為本發明的優選，空氣預熱器的煙氣出口連接有氧表。

作為本發明的優選，該廢硫酸裂解系統還包括將制酸系統轉化工段產生的高溫氣體作為熱源的餘熱利用系統。

一種富氧助燃的廢硫酸裂解工藝，制氧機組製取氧氣的體積濃度為30%~99%的高富氧空氣與進入緩衝罐內的空氣混合後得到氧氣的體積濃度為25%以上的低富氧空氣，低富氧空氣經過空氣預熱器加熱後供給裂解爐燃燒器噴出的燃料，燃料在裂解爐中燃燒，燃燒產生的高溫煙氣經過餘熱鍋爐、空氣預熱器換熱降溫，經換熱過降溫後的高溫煙氣進入制酸系統製取濃硫酸，制酸系統的轉化工段產生的高溫氣體輸送至餘熱利用系統作為熱源。

作為本發明的優選，經過空氣預熱器加熱後的低富氧空氣的溫度為200-700℃。

作為本發明的優選，燃燒產生的高溫煙氣的溫度為700-1200℃，經過餘熱鍋爐、空氣預熱器換熱後的溫度為200-450℃。

作為本發明的優選，所述裂解後的煙氣進入制酸系統製取濃硫酸的質量濃度＞ 98％ 。

作為本發明的優選，裂解爐的煙氣出口連接的氧表保持裂解爐的出爐煙氣中氧氣的體積濃度含量為 1-9％。

本發明的有益效果：普通廢酸裂解，燃料燃燒使用的是普通空氣，同時裂解本身是吸熱而不是放熱反應，需要超過1000℃以上的溫度才能有效裂解。這就需要消耗大量的燃料。此外由於裂解時，燃料燃燒不易完全，帶來結碳、升華硫等問題，嚴重的由於生成 CO，甚至在制酸系統引起爆炸。本發明不僅大幅度降低燃料消耗、裝置投資及系統能耗，還會大幅度提高燃燒效率，從而帶來的經濟效益是非常明顯的 ；並且還提高了系統的安全性。

低富氧空氣進入裂解爐的燃燒器前通過空氣預熱器加熱，可以有效降低燃料的消耗量。

附圖說明

圖1為本發明的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作具體說明：

如1圖所示，本發明包括裂解爐1、制氧機組2、緩衝罐3、空氣預熱器4、制酸系統5、餘熱鍋爐6、氧表7、風機8、餘熱回收利用系統9；

緩衝罐3分別設置有空氣進口、高富氧空氣進口以及低富氧空氣出口，緩衝罐3的空氣進口連通大氣，緩衝罐3的高富氧空氣進口連接制氧機組2，緩衝罐3的低富氧空氣出口通過風機8與空氣預熱器4連接，通過空氣預熱器4加熱富氧空氣；

裂解爐1設置有燃燒器1-1、廢硫酸噴槍1-2和煙氣出口1-3，廢硫酸原料通過廢硫酸噴槍1-2噴入裂解爐1，煙氣出口1-3依次連接餘熱鍋爐6、空氣預熱器4、氧表8和制酸系統5，使裂解爐產生的高溫煙氣作為餘熱鍋爐6、空氣預熱器4的熱源；燃燒器1-1設置有燃料氣入口和富氧空氣入口，可燃氣體通過燃料氣入口進入燃燒器1-1，燃燒器1-1的富氧空氣入口連接空氣預熱器4，使空氣預熱器4加熱後的低富氧空氣通過燃燒器1-1的富氧空氣入口進入燃燒器1-1。

該廢硫酸裂解系統還包括將制酸系統5轉化工段產生的高溫氣體作為熱源的餘熱利用系統9。

下面以2萬噸/年規模的烷基化廢硫酸裂解系統為例對其工藝作具體說明：

制氧機組2製取氧氣的體積濃度為30%~99%的高富氧空氣與進入緩衝罐3內的空氣混合後得到氧氣的體積濃度為25%以上的低富氧空氣；

低富氧空氣經過空氣預熱器4加熱至200-700℃後供給裂解爐1的燃燒器1-1，燃燒器1-1在裂解爐中燃燒，燃燒產生的700-1200℃高溫煙氣，高溫煙氣經過餘熱鍋爐6、空氣預熱器4換熱降溫至200-450℃，餘熱鍋爐6每小時可副產蒸汽2.2噸，同時空氣預熱器4的煙氣出口連接的氧表7保持裂解爐1的出爐煙氣中氧氣的體積濃度含量為 1-9％。

經換熱過降溫後的高溫煙氣進入制酸系統5製取濃硫酸，每年可產質量濃度98%以上的硫酸1.76萬噸，制酸系統5的轉化工段產生的高溫氣體輸送至餘熱利用系統9作為熱源。

以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發 明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。