硫酸生產中制酸低溫位熱能回收方法
2023-12-09 14:48:26 1
專利名稱：硫酸生產中制酸低溫位熱能回收方法
技術領域：
本發明涉及硫酸，具體來說涉及硫酸生產過程中制酸工序低溫位熱能回收方法。
背景技術：
硫酸生產過程中，制酸工段低溫位熱能絕大部分裝置採用循環冷卻水將其帶走，此熱量約佔硫酸生產過程中總發熱量的30%，如此不僅消耗大量的循環水及相應的動力，而且造成了低溫位熱能的損失。 為回收利用此熱量，國內外科研工作者不斷嘗試各種有效途徑，至目前為止，較為成熟的制酸低溫位熱能回收工藝為美國孟山都公司開發的"HRS"系統，該系統可回收制酸低溫位熱能後產生0. 4 1. 0MPa的低壓飽和蒸汽，硫磺制酸裝置產汽率約0. 4 0. 6t/t酸，硫鐵礦制酸裝置產汽率約0. 2 0. 35t/t酸。但該系統具有如下缺點
1)投資巨大；400kt/a硫磺制酸裝置改造需5000萬元左右； 2)操作控制範圍太窄；該裝置要求制酸酸濃控制在99% 100%之間進行操作，否則將產生劇烈腐蝕，而目前國內硫酸生產中裝置負荷頻繁，難以達到如此之高的控制水平； 3)老系統改造需額外增加4kPa左右阻力損失，受到原裝置二氧化硫主風機壓頭限制，多數硫酸廠難以實施改造； 4)應用推廣極為緩慢，此技術為上世紀80年代左右出現的，至今國內僅有蘇州一個硫磺制酸裝置引用了這一技術並達到穩定運行外，其餘尚無相關運用報導。
發明內容
本發明的目的在於提供硫酸生產中制酸低溫位熱能回收方法，以解決硫酸生產過程中制酸工序低溫位熱能很難回收的問題。 這個問題是在硫酸生產時，制酸工段乾燥塔、第一吸收塔、第二吸收塔都要用酸進行循環，循環酸帶出大量的反應熱、氣體降溫釋放熱、稀釋熱、混合熱等，出塔酸溫分別為70°C 、 104°C 、86°C 。為了提高幹燥率和吸收率，必須分別將循環酸溫降至50°C 、80°C 、70。C後入塔進行乾燥和吸收。既要使循環酸冷卻降溫，又要儘可能回收大量的低溫位熱能。
為此，發明人針對在硫酸生產時，制酸工段乾燥塔、第一吸收塔、第二吸收塔循環酸熱量的回收提供了以下技術方案 本發明的硫酸生產中制酸低溫位熱能回收方法，是由螺杆膨脹動力機組4，循環用的管道泵6和脫鹽水加熱器1通過管道連接組成熱能回收裝置；其中脫鹽水加熱器1通過管道連接螺杆膨脹動力機組中的工質加熱器8和循環用的管道泵6連接成一個迴路，將從制酸工序吸收塔出塔的高溫循環酸引入脫鹽水加熱器，經過熱交換，循環酸濃硫酸7通過脫鹽水加熱器1的管間，除氧脫鹽水2走管內，濃硫酸7被降溫後回到系統進行循環吸收，所放出的熱量被除氧脫鹽水帶出；除氧脫鹽水被加熱後進入螺杆膨脹動力機組的循環工質加熱器8，放熱後通過管道泵循環，實現循環換熱；低沸點工質與脫鹽水採用間接換熱，或直接用低沸點工質與硫酸間接換熱，低沸點工質被加熱後蒸發、升壓，然後通過螺杆膨脹動 力機實現發電或直接拖動其它原動力設備，工質繼續循環，從而達到對制酸低溫位熱能有 效的回收。 上述硫酸生產中制酸低溫位熱能回收方法，其中螺杆膨脹動力機組包括工質加熱 器、工質冷凝器、螺杆膨脹動力機、發電機及電儀控制系統。 上述硫酸生產中制酸低溫位熱能回收方法，其中的高溫循環酸的溫度為 104°C 士8t:，循環酸被降溫後的溫度為85°C ±8°C。 上述硫酸生產中制酸低溫位熱能回收方法，其中的除氧脫鹽水被加熱後的溫度為 80°C ±8°C。 上述硫酸生產中制酸低溫位熱能回收方法，其中低沸點工質是氨水，或是二甲謎。
說明①目前，因乾燥塔出塔循環酸溫度稍低，暫不考慮其循環酸熱量的回收；② 考慮到洩漏時產生的隱患和材質選擇的難度，鑑於目前的設備水平，暫不考慮直接用低沸 點工質與硫酸間接換熱；③螺杆膨脹動力機組可以從市場購置，只需按照設計的技術路線 及工藝流程進行配管。
使用本發明的熱能回收裝置，應按以下要點進行操作 1)補充除氧脫鹽水直至灌滿脫鹽水加熱器及管路 2)啟動脫鹽水管道泵建正常循環，等待硫酸裝置投料開車。 3)硫酸裝置開車後當脫鹽水加熱器進口濃硫酸溫度上升至8(TC後，啟動工質泵 開始工質循環工作，之後系統轉入正常運行。 本發明方法具有下列優點，(1)有效回收硫酸生產過程中制酸工段低溫位熱能，同 時節省循環冷卻水動力消耗和減少循環水補水量，節能意義重大； (2)本發明非常便於原有的硫酸裝置節能改造，幾乎對原裝置不作大的改動，僅增
加部分設備，不影響原裝置的主要操作控制； (3)所選用的螺杆膨脹發電機組可靠性極高。 本發明適用於以硫磺或硫鐵礦為原料的硫酸生產企業，既可用於新裝置的建設， 也可用於老裝置的技術改造。
圖1為本發明方法的流程示意圖。 圖中，l.脫鹽水加熱器，2.除氧脫鹽水，3.循環工質(氨水或二甲謎等低沸點工 質)，4.螺杆膨脹動力機組，5.工質冷凝器，6.管道泵，7.濃硫酸，8.工質加熱器，9.發電機。
具體實施方式
實施例1 甕福(集團)公司硫酸廠裝置的全套雙循環螺杆膨脹動力機組，包括一臺脫鹽水 加熱器1、一套螺杆膨脹動力機組4及相關電儀控制系統、工質冷凝器5、一臺管道泵6組成 熱能回收裝置。將從制酸工序吸收塔出塔的溫度為104t:的循環酸引入脫鹽水加熱器l，經
過熱交換，循環酸被降溫至85t:後回到系統進行循環吸收，所放出的熱量被除氧脫鹽水帶出；除氧脫鹽水被加熱至8(TC後進入螺杆膨脹發電機組4，放熱後通過管道循環泵6循環， 實現循環換熱；低沸點工質與脫鹽水間接換熱；低沸點工質被加熱後蒸發、升壓，然後通過 螺杆膨脹動力機組4，帶動發電機9實現發電，工質繼續循環，從而有效回收循環酸的低溫
位熱能。相關技術參數如下 螺杆機進口壓力1 36MPa (絕)； 螺杆機進口溫度57 °C ; 螺杆機進口流量840t/h ; 幹度0. 089 ; 螺杆機出口壓力0. 83MPa (絕)； 螺杆機出口溫度37 °C ; 裝機發電功率700kW ; 額定發電功率650kW ; 淨髮電功率310kW(因自耗電功率工質泵功率270kW，循環冷卻水泵功率70kW)。 所取得的經濟效益如下 裝機發電功率(kW) 700kW ; 淨髮電功率(kW)310kW ; 年發電量(8000h/a) 248萬度； 年發電效益(0. 50元/kW. h) 124萬元; 減少循環水泵功率(kW) 384度/小時； 年節電量(8000h/a) 307萬度； 年節電效益(0. 50元/kW. h) 153. 5萬元; 年總收益277. 5萬元。
權利要求
硫酸生產中制酸低溫位熱能回收方法，其特徵是由螺杆膨脹動力機組(4)，循環用的管道泵(6)和脫鹽水加熱器(1)通過管道連接組成熱能回收裝置；其中脫鹽水加熱器(1)通過管道連接螺杆膨脹動力機組中的工質加熱器(8)和循環用的管道泵(6)連接成一個迴路，將從制酸工序吸收塔出塔的高溫循環酸引入脫鹽水加熱器，經過熱交換，循環酸濃硫酸(7)通過脫鹽水加熱器(1)的管間，除氧脫鹽水(2)走管內，濃硫酸(7)被降溫後回到系統再進行循環吸收，所放出的熱量被除氧脫鹽水帶出；除氧脫鹽水被加熱後進入螺杆膨脹動力機組(4)的循環工質加熱器(8)，放熱後通過管道泵循環，實現循環換熱；低沸點工質與脫鹽水採用間接換熱，或直接用低沸點工質與硫酸間接換熱，低沸點工質被加熱後蒸發、升壓，然後通過螺杆膨脹動力機組實現發電，或直接拖動其它原動力設備，工質繼續循環，從而達到對制酸低溫位熱能有效的回收。
2. 根據權利要求1所述的硫酸生產中制酸低溫位熱能回收方法，其特徵是其中螺杆膨脹動力機組包括工質加熱器、工質冷凝器、螺杆膨脹動力機、發電機(9)及電儀控制系統。
3. 根據權利要求1所述的硫酸生產中制酸低溫位熱能回收方法，其特徵是其中的高溫循環酸濃硫酸(7)的溫度為104°C 士8t:，循環酸被降溫後的溫度為85t: ±8°C。
4. 根據權利要求1所述的硫酸生產中制酸低溫位熱能回收方法，其中的除氧脫鹽水被加熱後的溫度為8(TC ±8°C。
5. 根據權利要求1所述的硫酸生產中制酸低溫位熱能回收方法，其特徵是其中低沸點工質是氨水，或是二甲謎。
全文摘要
本發明公開的硫酸生產中制酸低溫位熱能回收方法，由螺杆膨脹發電機組、循環泵和脫鹽水加熱器組成的熱能回收裝置；將從制酸工序吸收塔出塔的高溫循環酸引入脫鹽水加熱器，經過熱交換，循環酸被降溫後回到系統進行循環吸收，所放出的熱量被除氧脫鹽水帶出，除氧脫鹽水被加熱後進入工質加熱器，放熱後通過管道泵循環換熱，低沸點工質與脫鹽水採用間接換熱，或直接用低沸點工質與硫酸間接換熱，工質被加熱後蒸發、升壓，然後通過螺杆膨脹動力機實現發電或直接拖動其它設備，工質繼續循環，回收循環酸的低溫位熱能。本發明可節省循環冷卻水動力消耗和減少循環水補水量，回收熱能，適用於以硫磺或硫鐵礦為原料的硫酸生產企業。
文檔編號F01C13/00GK101781998SQ20091010299
公開日2010年7月21日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者付勇, 劉立峰, 岑祖望, 楊毅, 邱祖軍 申請人:甕福(集團)有限責任公司