按环境保护要求，不许可将含ＳＯ－［２］的废气放入大气。将ＳＯ－［２］氧化成为ＳＯ－［３］并与水蒸汽反应成为Ｈ－［２］ＳＯ－［４］蒸汽，然后于外部冷却的竖向玻璃管中冷凝并向下流动（与进料气逆流）至管底收集。冷却过程中还形成极小Ｈ－［２］ＳＯ－［４］液滴，即酸雾，它们会逸出而进入大气。本发明专利技术减少酸雾逸出的方法是让离开管子的气体通过与管顶部紧密相接的气溶胶过滤器，所回收的硫酸具高纯度和高浓度。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种在基本上竖向耐酸材料（通常用玻璃）的管中制取硫酸同时冷凝硫酸蒸汽的方法。其目的是保证将硫酸小液滴（酸雾）捕集在一个特殊过滤器中。冷凝的硫酸沿该管向下流，并于靠近其底端处收集。本专利技术还涉及用于此方法的一种设备。本方法特别适用于从焙烧过程和锅炉及电站的烟气中除掉二氧化硫，从而以浓硫酸形式从气体中回收二氧化硫，也适用于从含各种氧化硫不超过10%的气体生产硫酸。在原理上属于此种一般类型的从烟气中脱硫并同时除去NOx的装置在以下文献中有所描述：P.Schoubye，DanskKemi（DanishChemistry），11，1985，327-330;P.Schoubye等，“ProcessingandUtilizationofHighSulfurCoalsⅡ”，Chugh等（ed.），Elsevier1987;USP-A-924，621。一般情况下，这些管子的内径为25-60毫米，有效冷却长度是内径的120-150倍。管子的数目取决于该装置的规模。对于容量为300兆瓦的电站而言，管数目的数量级为60000。长期以来人所熟知，在空气中和在含有水汽（水蒸汽）的空气中使硫酸蒸汽冷凝，形成硫酸雾，也就是硫酸微细液滴的气溶胶。在USP2017676中提出，通过在竖向细陶瓷管中冷却含SO3、H2SO4蒸汽和H2O的气体来制止生成酸雾，陶瓷管外围绕一层砂，其作用是延迟该气体的冷却，其外再围绕一个外层金属管;优选的冷却介质是水，水和金-->属的外表面接触。采用这种方式只可以得到低浓度的硫酸，并且从管顶逸出的气体中所含酸雾量要超过现行环境保护要求的标准。在丹麦专利145，457（相应于USP4348373）中披露了从含SO3和过量H2O的气体制取浓硫酸的方法。将该气体冷却并在含有填充物的吸收塔中以两段法将硫酸冷凝并浓缩。在其最低一段，进料气体通入并向上流，与已冷凝的酸成逆流流动，从而使该硫酸的浓度提高。在其后的一段中硫酸的蒸汽被通过含有填充物那一层再循环的硫酸所吸收。通过对该再循环酸离开塔的温度进行特别调节，使硫酸雾的含量保持在低水平。按照此专利技术，用吸收段后面所设置的气溶胶过滤器来除掉余下的酸雾。该过滤器是一种“低速度”过滤器，其线速度是低于1米/秒，压力降约为20-30毫巴。在丹麦专利申请1361/82（相当于英国专利2117368）中，披露了在该专利所述的一种硫酸塔中制备硫酸的方法。该塔的构造似一个管式热交换器，有两个水平向花板和一个竖向管束，由耐酸的管子伸入位于下部花板之下的进料室。这项已知方法与本专利技术相似，可参照附图1来说明，这图代表此
的现有技术水平。在各附图中：图1是实施英国专利2117368所披露方法的设备示意图。图2是实施按本专利技术方法的实验所用的实验装置示意图。图3和图4是按本专利技术方法所用气溶胶过滤器的两种不同实施方案。图5是气体中分别含1ppm和2ppm硫酸蒸汽时的硫酸露点与该气体中水蒸汽含量的函数关系。从英国专利2117368（见图1）的方法可知，一个240-330℃的热气流，其中含不超过10%（体积）SO3和50%H2O（体积）并且（H2O%（体积）/SO3%（体积））＞1，从室2向上流动通过耐酸管7，管7外部用空气冷却，冷却-->的方式是使硫酸冷凝成为沿管内壁向下流的液膜。冷却用空气通过此设备时是与管内的含硫酸气体呈逆流方式，亦即在12处通入冷却用空气，然后从顶部向下方向逐段逆流通过各个段，各段是由水平向挡板9所分开。为了不使离开管子的气体中生成大量酸雾，要使离开塔的冷却用空气温度（TA2）满足下列条件。TA2＞125+6α+β+0.2（T1-Td）℃（4）其中α是浓度，即在送入塔内的气体中SO3+H2SO4蒸汽的浓度，%（体积）;β也是浓度，即在同一进塔气体中水蒸汽的浓度，%（体积）;T1是同一进塔气体的温度，℃;Td是同一进塔气体中硫酸蒸汽的露点，℃。在图1中，1表示带耐酸衬里的进料管。管子7的在上下花板5和10之间的那段是冷凝区，该管的内径一般为25-50毫米;制管材料的导热率至少为0.5千卡/米·小时·℃，实用中玻璃的导率约为1.1千卡/米·小时·℃。冷却空气通过一个入口12送入，从各管排出的气体经过一个集合室16，通过管15而排出。冷却用空气由挡板9导向，呈横跨方向和向下交替流至排出口13，14，这些口按需要打开或关闭。T2是气体从各管子出口时的温度。此处所讨论的从英国专利2117368（丹麦专利申请号1361/82）所知的方法与USP 4348373相比包含数方面优点，最主要是由气体冷却和硫酸冷凝所放出的热量被用于预热空气或气体，而在USP 4348373的方法中，这一大批热量浪费在冷却水中。然而，此方法也有某些短处。第一，当采用所述的方法时，应用内径约30毫米或更粗的管，就不能使酸雾（硫酸小液滴）浓度达到约25ppmH2SO4以下（100毫克H2SO4/标准立方米），而由于结构和经济的原因，最好使用内径35-40毫米和外径40-45毫米的管子，特别是在大型装置。另外还发现，按该专利的表格中报告，经过重复性测定，在相同实验条件下经过该玻璃管之后的酸雾含量有时要高于表中所示值的2倍以上。-->第二，正如该专利中所述，当将内径36毫米的管长度增至6米来增大热交换面积以求达到所需T2和TA2值时，若管内的线速度从所述的5米/秒例如增至8米/秒，则该排出气体中硫酸小液滴含量增加。对于内径36毫米管的进料量从约9标准立方米/小时例如增至17标准立方米/小时是十分需要的，因为如图1所示一个塔的造价在很大程度上取决于塔的总截面积，而把管子加长来增加管子的进料量所花费用是很少的。第三，业已发现，当在进料气体中的硫酸蒸汽含量下降至1%H2SO4（体积）以下时，从管子排出气体中酸雾含量增加。因此，在0.1%H2SO4（体积）或更低时，气体中所含硫酸的主要部分是以小液滴形式与排出气体一起排出，甚至温度条件满足（4）式的要求时也是这样。由于按英国专利2117368的方法对于烟气脱硫十分重要（见USP-A-924621），所以一项重要要求就是如何将之改进使得排出气体中所含硫酸小液滴量低于约40毫克H2SO4/标准立方米（相当于约9ppmH2SO4），这个值已是环境保护要求规定的最高值。从丹麦专利145457（USP 4348373）已知的在这些管子之后除掉酸雾（硫酸小液滴）的方法包括在一个对图1所示塔中全部玻璃管是公用的气溶胶过滤器中过滤该排出气体。在一个填料塔中冷凝了硫酸蒸汽之后所含残余的酸雾再在一个“低速度”气溶胶过滤器中除掉。这种气溶胶过滤器一般用于普通硫酸工厂中，要求能除掉小于1微米的液滴。一个低速度过滤器一般包含有由直径小于0.05微米的纤维或单丝所制的纱线，操作时气体线速度低于1米/秒，产生的压力降高于20-30毫巴。使用这种气溶胶过滤器来净化从那些管子出来的气体将带来不方便，因为这种过滤器的尺寸太大，也由于带来额外的压力降。此外，在该过滤器中所分离出的酸浓度约为75%，在实施中不能再循环并分配到该等管子中。这将引起另外两项严重缺点，一是在该过滤器中分离的酸（当处理贫气例如烟气时，可能构成所产酸的大部分）还需要在另一套装置中浓本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种冷凝硫酸蒸汽和捕集硫酸小液滴的方法，该方法是将含有０．０１－１０％（体积）Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］蒸汽和０－５０％（体积）Ｈ↓［２］Ｏ蒸汽的气体在基本上竖向的耐酸管子中进行冷凝和捕集，该含硫酸的气体是以高于该气体中硫酸的露点０－１００℃的温度从管底部导入管内，并于管内向上流动过程中被冷却，达到出口时的温度Ｔ↓［２］是低于与该管顶部出口处的水蒸汽分压成平衡的Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］蒸汽压是约２×１０↑［－６］巴应有的温度，这些管子外部由一种气体介质冷却，该介质的流向基本上与该含硫酸气体成逆流方向，于是该气体介质从进口温度ＴＡ↓［１］为０－５０℃被加热到出口温度ＴＡ↓［２］℃并满足下述条件：ＴＡ↓［２］＞Ｔ↓［ｄ］－３０－１０α℃（１）Ｔ↓［２］－ＴＡ↓［１］＜９０℃（３）其中Ｔ↓［ｄ］是通过该管子的含 硫酸气体中硫酸的露点，℃，α是Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］％（体积）并在计算时是假定ＳＯ↓［３］已完全水合，在冷却过程中，冷凝的硫酸经过该管子而流下，所述方法的特征在于：ｉ）离开每一条管子的气体通过一个气溶胶过滤器，该过滤器是利用气密方式连接 在该管子的顶部，在该气溶胶过滤器中的过滤介质是由直径为０．０４－０．７毫米的纤维或单丝所组成，该纤维或单丝材料的存在量是使其厚度和构型能保证通过该气溶胶过滤器的压力降保持在低于２０毫巴；ｉｉ）使该气溶胶过滤器内捕集的硫酸再流回至该管内并 与进料气成逆流而向下流过该管子。...
【技术特征摘要】
DK 1988-6-2 2989/881、一种冷凝硫酸蒸汽和捕集硫酸小液滴的方法，该方法是将含有0.01-10%(体积)H2SO4蒸汽和0-50%(体积)H2O蒸汽的气体在基本上竖向的耐酸管子中进行冷凝和捕集，该含硫酸的气体是以高于该气体中硫酸的露点0-100℃的温度从管底部导入管内，并于管内向上流动过程中被冷却，达到出口时的温度T2是低于与该管顶部出口处的水蒸汽分压成平衡的H2SO4蒸汽压是约2×10-6巴应有的温度，这些管子外部由一种气体介质冷却，该介质的流向基本上与该含硫酸气体成逆流方向，于是该气体介质从进口温度TA1为0-50℃被加热到出口温度TA2℃并满足下述条件：TA2＞Td-30-10α℃(1)T2-TA1＜90℃(3)其中Td是通过该管子的含硫酸气体中硫酸的露点，℃，α是H2SO4%(体积)并在计算时是假定SO3已完全水合，在冷却过程中，冷凝的硫酸经过该管子而流下，所述方法的特征在于：i)离开每一条管子的气体通过一个气溶胶过滤器，该过滤器是利用气密方式连接在该管子的顶部，在该气溶胶过滤器中的过滤介质是由直径为0.04-0.7毫米的纤维或单丝所组成，该纤维或单丝材料的存在量是使其厚度和构型能保证通过该气溶胶过滤器的压力降保持在低于20毫巴；ii)使该气溶胶过滤器内捕集的硫酸再流回至该管内并与进料气成逆流而向下流过该管子。2、权利要求1的方法，其特征在于应用一种过滤器，包括一个基本上竖向的圆筒形外壳，其中放置一种过滤介质，所述介质是由耐酸单丝的针织材料所组成，这些单丝的厚度为0.2-0.7毫米，针织组织宽度为1-10毫米，所述针织材料经过螺卷或折叠而形成一个圆柱状塞形，其高度为20-300毫米，其横截面积相当于气流线速度为2-5米/...
【专利技术属性】
技术研发人员：彼得绍拜，
申请(专利权)人：赫多特普索化工设备公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]
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