本发明专利技术公开了一种转化SO2浓度的装置及包括该装置的SO2转化系统及转化方法，其在包含SO2的气体进入转换器之前，先经过一个转化SO2浓度的装置进行预处理。这个预处理设备包括进气口，设备壳体，短段的催化剂层，换热器，出气口。从而解决高浓度SO2进入转换器后因放热量过大损害催化剂而无法进行反应的难题，可以在提高转化率的同时达到国家规定的SO2含量排放标准。同时，本发明专利技术还能够应用于冶金、制备H2SO4等在生产程中需要通过高浓度SO2氧化生成SO3的转化反应，也可应用于其他反应物在反应过程中浓度较高放热较强烈，且热量太大会损害催化剂活性的情况。
【技术实现步骤摘要】
一种转化so2浓度的装置及so2转化系统及转化方法
本专利技术涉及烟气处理领域，尤指一种转化so2浓度的装置及包括该装置的so 2转化 系统及转化方法。
技术介绍
S02氧化生成S03的反应在实际化工生产中应用非常广泛，通常用于制备硫酸等工 业生产环节中，而so 2的来源可以是有色金属冶炼，石油化工尾气，煤燃烧尾气等。 国家规定的S02的转化率标准在99. 6%以上，要求排放到大气中的S02含量必须 极低。所以302在转化器中发生氧化反应生成S0 2，其转化率必须达标，并且在低成本下正 常运行。 so2氧化成so3通常采用的方法为，将so2通入转化器中，在钒催化剂存在下进行催 化氧化： S02+ (1/2) 02 = S03 Δ Η = -99. OkJ 钒催化剂是典型的液相负载型催化剂，它以五氧化二钒为主要活性组分，碱金属 氧化物为助催化剂，硅藻土为催化剂载体，有时还加入某些金属或非金属氧化物，以满足强 度和活性的特殊需要。 钒催化剂须在某一温度以上才能有效地发挥催化作用，此温度称为起燃温度，通 常略高于400°c。近年来，研制成功的低温活性型钒催化剂，其起燃温度降低到370°C左右， 因而提高了二氧化硫转化率。转化器进口的原料气温度保持在钒催化剂的起燃温度之上， 通常为410?440°C。 二氧化硫经氧化反应放出的热量，会使催化剂层温度升高，同时二氧化硫的平衡 转化率也会随之降低，当温度超过650°C时，将使催化剂损坏。为此，将转化器分成3?5 层，层间进行间接或直接冷却，使每一催化剂层保持适宜反应温度，以同时获得较高的转化 率和较快的反应速度。 -般进入转换器的S02浓度是转化操作中的最重要的条件之一，它的波动，引起转 化温度、反应转化率的变化。当经过第一段钒催化剂的S0 2浓度过高时，反应最强烈释放的 热量也会最大，可能出现钒催化剂过热并失去活性的情况，甚至烧坏。具体地，一般钒催化 剂的温域在410?620°C，烟气中S0 2的进气浓度只能在4% - 8%之间，而当进气浓度为 13%或以上时，其通过转化器的第一段催化剂床程时放热量最强烈，床程出口温度就会达 到700°C以上，这个温度远远的超过了催化剂的温域，会对催化剂造成严重的损害，使其失 去活性。为了能够使转化反应正常进行，只有通过稀释S0 2的方法进行反应，但是这样一来 不仅增加了生产成本，增大了生产的繁琐性，而且加大了转换器的处理量，降低了对30 2的 转换速度，S02的转换器的工作效率非常低。同时如果稀释不均的话还会降低S02的转化率， 超出国家排放标准。 目前国内采用的转换器大部分为五段转化流程，即转换器的第一、二段床层之间 用冷激气，其余的床层之间采用间壁换热式，虽然这样可以节省催化剂用量，但是如果在高 浓度进气条件下，转化反应释放的热量仍非常大，而由于其冷激气都没有穿过第一、二层催 化剂床层，整体催化剂床层所处的热域仍温度较高，所以so2的转化率就会降低，一般会低 至97%以下，不能达到国家规定的S02排放标准。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种转化so2浓度的装置及so2转化系统及转化方法，能够降 低so 2进入转化器的浓度，使so2进入转化器后，在保证高转化率及催化剂活性的前提下可 以直接转化，并有效保证达到国家规定的so 2排放标准。 本专利技术提供的技术方案如下： 一种转化S02浓度的装置，包括： 壳体、第一进气口、第一出气口、第一催化剂层、换热器； 其中，所述第一催化剂层设置在所述壳体内部并靠近于所述第一进气口，所述换 热器设置在所述壳体内部并靠近于所述第一出气口，以使气体依次流过所述第一进气口、 所述第一催化剂层、所述换热器、所述第一出气口； 其中，所述第一催化剂层的长度尺寸为600-3200mm。 进一步优选地，所述第一催化剂层的长度尺寸为900-1800mm。 进一步优选地，所述壳体为筒状壳体； 和/或； 所述第一进气口设置于所述壳体的顶部，所述第一出气口设置于所述壳体的底 部，所述第一催化剂层设置于所述换热器的上方。 进一步优选地，所述第一催化剂层处的催化剂通过栅板进行支撑； 进一步优选地，所述换热器为管板式换热器，包括换热列管、上管板、下管板； 进一步优选地，所述第一进气口处设置入口分布器； 进一步优选地，所述第一出气口处设置出口气体收集器。 本专利技术还提供了一种S02转化系统，包括如前述的转化S02浓度的装置，还包括转 化器； 所述转化器包括第二进气口，第二出气口，多个第二催化剂层，其中所述第二进气 口与所述第一出气口相连通。 进一步优选地，多个所述第二催化剂层沿坚直方向叠加设置； 所述转化S02浓度的装置置于顶层的所述第二催化剂层的上方。 进一步优选地，所述第一催化剂层及多个所述第二催化剂层处的催化剂为钒催化 剂或铯催化剂。 本专利技术还提供了一种如前述的S02转化系统所使用的转化方法，包括： 将S02在所述转化S02浓度的装置中进行预转化处理； 再将未转化的S02在所述转化器中进行转化处理，得到要求的S02含量。 进一步优选地，气体以空速2000-3500/h流过所述第一进气口； 和 / 或； 气体以空速3000-5000/h流过所述第一催化剂层； 和 / 或； 气体以空速1500-2000/h流过所述第二进气口。 进一步优选地，气体以第一温度流过所述第一进气口，在所述转化S02浓度的装置 中经过预转化处理后，以第二温度从所述第一出气口流出； 所述第二温度与所述第一温度的差值为-10°C?10°C。 进一步优选地，所述第一温度为408°C?412°C，所述第二温度为405°C?413°C。 通过本专利技术提供的转化S02浓度的装置及转化系统及转化方法，能够带来以下至 少一种有益效果： 1.能够降低so2进入转化器的浓度，使so2进入转化器后，在保证高转化率及催化 剂活性的前提下可以直接转化。转化so 2浓度的装置为一预处理装置，其内部的催化剂层长 度尺寸较短，当so2以较高速度通入时，可只转化部分的so 2，因而可对包含so2的气体进行 预转化处理，使其中的部分so2被转化。由于so 2在转化反应后会使气体温度升高，可通过 换热器对气体进行换热降温，使从预处理装置中排出的气体温度范围与进入预处理装置中 的气体温度范围大致相同，在降低so 2浓度的基础上同时还可有效保护催化剂的活性。本 专利技术提供的转化so2浓度的装置可以与转化器组合使用，组成一 so2转化系统，在预处理装 置中转化了一部分so2的气体，由于其so2的浓度已有较大幅度的降低，之后再进入转化器 进行反应，则可以有效保证转化器内部的催化剂活性，同时还可保证so 2的较高转化率，使 其达到国家规定的so2的排放标准。本专利技术的转化so2浓度的装置（预反应器）如果直接 通入高浓度的S0 2 (10 -15% mol)，则通过催化剂床层时将发生剧烈反应，快速放热，导致反 应温度超过催化剂床层耐受的最高温度而破坏催化剂，导致催化剂永久性失活。而将预反 应器内部设置为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种转化SO2浓度的装置，其特征在于，包括：壳体、第一进气口、第一出气口、第一催化剂层、换热器；其中，所述第一催化剂层设置在所述壳体内部并靠近于所述第一进气口，所述换热器设置在所述壳体内部并靠近于所述第一出气口，以使气体依次流过所述第一进气口、所述第一催化剂层、所述换热器、所述第一出气口；其中，所述第一催化剂层的长度尺寸为600‑3200mm。
【技术特征摘要】
1. 一种转化so2浓度的装置，其特征在于，包括： 壳体、第一进气口、第一出气口、第一催化剂层、换热器； 其中，所述第一催化剂层设置在所述壳体内部并靠近于所述第一进气口，所述换热器 设置在所述壳体内部并靠近于所述第一出气口，以使气体依次流过所述第一进气口、所述 第一催化剂层、所述换热器、所述第一出气口； 其中，所述第一催化剂层的长度尺寸为600-3200mm。2. 根据权利要求1所述的转化S02浓度的装置，其特征在于： 所述第一催化剂层的长度尺寸为900-1800mm。3. 根据权利要求1所述的转化S02浓度的装置，其特征在于： 所述壳体为筒状壳体； 和/或； 所述第一进气口设置于所述壳体的顶部，所述第一出气口设置于所述壳体的底部，所 述第一催化剂层设置于所述换热器的上方； 和/或； 所述第一催化剂层处的催化剂通过栅板进行支撑； 和/或； 所述换热器为管板式换热器，包括换热列管、上管板、下管板； 和/或； 所述第一进气口处设置入口分布器； 和/或； 所述第一出气口处设置出口气体收集器。4. 一种S02转化系统，其特征在于： 包括权利要求1-3任一项所述的转化S02浓度的装置，还包括转化器； 所述转化器包括第二进气口，第二出气口，多个第二催化剂层，其中所述第二进气口与 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄锐，薛联军，李正雄，康少峰，岑龙，汪浩，王小健，
申请(专利权)人：科洋环境工程上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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