三氧化硫的吸收设备与过程制造技术

本发明专利技术为一个将三氧化硫吸收在硫酸中的吸收塔，塔内有上，下填料吸收区，在塔内的下吸收区中，基本上所有的三氧化硫均被硫酸所吸收，而在上填料区内，贫化的三氧化硫气流被有效地冷却．酸料液以不同的温度和不同的注入速度进入此二区．此塔可提高能量的回收，并使排放符合环境可接受的排放标准．（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及从三氧化硫生产硫酸的设备和过程，特别是涉及改进上述过程的能量回收问题。在传统的用接触法从二氧化硫生产硫酸的过程中，先制取干燥的二氧化硫气体，然后把它通过一系列的催化床，在此床上基本上所有的二氧化硫均转变为三氧化硫。此三氧化硫再在一个或几个吸收塔中被吸收到硫酸中而产生加浓的硫酸液流。典型情况为：从催化转换床来的三氧化硫气流中含5-13%（体积）的三氧化硫，在吸收步骤以前一般要将它冷却到160-260℃。此三氧化硫一般是要在砖衬里的填料吸收塔中用硫酸逆流吸收而从气流中除去。由于酸吸收三氧化硫时放出大量的热，并考虑到与热的气体及酸相接触的塔材料的抗腐蚀性能，以及要避免在排出的气流中含有未吸收的三氧化硫，因此如果要避免产生过热的腐蚀性酸的话，在吸收塔中所用的吸收酸的流量要相当大。此外，也希望通过使用相当大的吸收酸流量，来避免酸的浓度范围变宽。在典型的情况中，产品酸流仅是在吸收塔的填料和辅助管道内所含的循环酸的5-10%。如果使用经济上合适的材料，酸的出口温度在120℃或120℃以下，而酸入口温度为70-90℃。一般地说，在酸吸收除去三氧化硫的过程中，必须满足两个互相矛盾的要求。其一是从气体中基本上全部除去三氧化硫而不使所用的硫酸的浓度和温度超过所规定的限制，另一个要求是要基本上除去气体中的全部三氧化硫，除去率要达到99.9%或者更高。在吸收塔中-->由硫酸所产生的热及硫酸所除去的热代表了硫酸液流所传递的总热量的主要部分。这样的热量一般是可用于生产高达100℃的热水的。但是所达到的水蒸汽温度不能达到生产可应用的或是可输送水平。在典型的使用熔融硫作原料的二次吸收硫酸工厂中，从各种热气流中直接把热量交换到可用于各种用途的高质量、高压的蒸汽中，而将整个硫酸制造过程中约60-65%热得到回收。剩下的热量则通过酸系统或工厂排出的烟道气而基本上完全排出。一般说来，总热量的25%是通过三氧化硫的吸收而转入硫酸中的。在一个2000STPD（短吨/每日）的硫酸工厂的吸收系统中所包含的热量可相当于140×106英热单位/小时-相当于41兆瓦热。以热水供热的形式来回收循环的硫酸吸收系统中的热量，在技术上是合理而实际的。这样的热水回收系统只在下列的酸温度下才有价值，即酸温度应在最常用的吸收塔操作的典型温度范围内。这样的温度使得目前的排放标准可以达到，而通常的防腐蚀的措施也可采用。典型的技术例子是：三氧化硫在砖衬里的填料塔中被硫酸所吸收，酸进入塔时的温度为75-90℃，而流出塔时的温度为100-120℃。浓度一般为97.5-99%的酸以与三氧化硫成逆流的方式进行循环。一般说来，在一次吸收工厂中的单吸收塔内和在二次吸收工厂的初级吸收塔内，吸收时酸浓度的上升不大于0.5-1.0%，而在二次吸收工厂的末级塔中则要小得多。在这两种情况下，最终离开吸收塔而排放的气体与进来的吸收酸相平衡，以产生低水平的三氧化硫和硫酸蒸气，而使周围环境保持良好。一个在工业上用于三氧化硫吸收的气体-酸接触系统，在吸收-->塔内采用许多洗涤器代替填料用于三氧化硫的吸收。此法中，在大量的三氧化硫被吸收的地方，将复式喷管串联排列，再与用冷硫酸注入的填料段相连，以保证吸收级的最终净化。此方法包括了一系列的并流接触级，在其中产生了较热的酸，这是由于在喷管洗涤器中可达到的液气比较低所产生的结果。但是，由于需要在进入喷管以前把酸冷却到较低的温度，故能量的回收仍是困难的。在工业上已证明了在通常的吸收操作中所发出的热产生了低于大气压的蒸汽。在一个已知的情况中，产生的蒸汽为70℃，绝对压力为234毫米汞柱，并在产生以后直接被使用。与一般的3绝对大气压的低压蒸汽相比，这种蒸汽的密度小于标准低压蒸汽的十分之一，因而很难以输送。虽然一种存在的可能性是把这种蒸汽压缩后再输送，但所需的能量及要被压缩的气体体积太大以至不可能实行。在已发表的欧洲申请130967号中，叙述了一个新近建议的流程，其中包括使用一个“热”的吸收塔，在其中三氧化硫被吸收在160-200℃的“热”酸中。在吸收过程中所产生的热是在热交换器中除去，在热交换器中水沸腾并直接产生低压蒸汽。此方法取决于多种不锈钢的应用，它满足特殊的组成式及浓度为100%左右的硫酸的要求。但是此方法的一个主要缺点在于，与正常的80℃的吸收操作相比，在发表的温度，与99%的酸相平衡的三氧化硫及硫酸的蒸气压仍相当高。在160℃时，与99%的酸相平衡的三氧化硫及硫酸的蒸气压分别为0.6767及3.994毫米泵柱，而在80℃时这些值仅分别为0.002和0.0425毫米汞柱。80℃时的蒸气压值使得排出的气体能符合目前的排放标准，而“热”塔过程则不适应环境保护的要求，因而需要出口处有净化装置。此外，被具有上述技术数-->据的三氧化硫及酸所饱和的气体的去除及处理，似乎对大多数金属的表面都要产生严重的腐蚀问题。“热”塔过程的另一缺点在于：在吸收系统内，当吸收酸流过填料层时，如前所述，吸收酸的浓度一般都有一个显著的变化，故在塔内填料层的两端，要保持99%以上的酸浓度是困难的。本专利技术的目的是在一个单吸收塔系统内，提供一个高水平能量回收的回路及保证气体排放达到环境许可的净化能力。本专利技术的另一个目的是避免在热吸收操作中操作湿热的三氧化硫气体的需要。所以，本专利技术提供了一个三氧化硫吸收的设备和过程，其中包括一个具有分开成上、下填料吸收区的单吸收塔，硫酸液流分别注入此二填料区内。在下填料区内，基本上全部的三氧化硫都被较热的硫酸所吸收，而在上填料区内则注入较少量的较冷的硫酸液流，以在不降低从下填料区回收能量的条件下，使气体冷却及排放控制成为可能。这些酸流在下填料区内混合、冷却，而大部分酸也可再循环到塔内。因此，本专利技术提供了一个从含三氧化硫的热气流生产浓硫酸的过程，此过程包括：（a）将上述气流输入到吸收塔的下填料区内;（b）将第一硫酸液流输入到上述的下填料区内，以把上述气流中的三氧化硫吸收到上述第一硫酸液流中，而产生出第一加浓硫酸液流及贫化的三氧化硫气流;（c）将上述贫化的三氧化硫气流引入到上述塔内的上填料区，此上填料区在上述下填料区的上方;（d）把第二硫酸液流输入到上述上吸收区中，以从上述贫化的三氧-->化硫气流中基本上全部吸收残留的三氧化硫，并产生出第二加浓硫酸液流和基本上无三氧化硫的气流，上述第二硫酸液流的初始温度低于上述第一硫酸液流，且注入上述上填料区的第二硫酸液流的量小于注入上述下填料区的第一硫酸液流的量;（e）将上述第二加浓硫酸液流注入到上述下吸收区，在其中与上述第一加浓硫酸液流相混合而产生混合硫酸液流;（f）收集上述混合硫酸液流;（g）冷却上述混合硫酸液流。分别注入上述下、上吸收区的第一和第二硫酸可以来自一个共同的酸源，也可以分别来自大规模硫酸制造厂中特定的、合适的酸源。例如，注入上填料区的酸可以从干燥的、初级或末级塔的酸回路中引出，也可以从它们的任意一个混合回路引出。而注入下填料区的酸可以从任何一个注入上填料区的酸源引出或是从一个另外的单个回路引出。较好的是这两种酸料液都取自同一循环酸源，而第一硫酸液流的体积大于第二硫酸液流的体积。但是第二硫酸液流的入口温度低于第一硫酸液流的入口温度乃是本专利技术的基本特点。所以，本专利技术提供了一个如上所述的流程，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个从含三氧化硫的热气流中生产浓硫酸的过程，包括：（ａ）将所述气流输送到一个吸收塔中的下填料吸收区；（ｂ）将第一硫酸液流输入到下吸收区，从气流中把三氧化硫吸收到第一硫酸液流中，从而产生第一加浓硫酸液流和贫化的三氧化硫气流；（ｃ） 将贫化的三氧化硫气流输送到塔内的上填料吸收区中，该区位于下吸收区的上方；（ｄ）把第二硫酸液流注入到上吸收区，基本上全部吸收残留在贫化的三氧化硫气流中的三氧化硫，从而产生第二加浓硫酸液流及基本上无三氧化硫的气流；第二硫酸液流的初始温度低于 第一硫酸液流的初始温度；而且注入上吸收区的第二硫酸液流的量小于注入下吸收区的第一硫酸液流的量；（ｅ）将第二加浓硫酸注入下吸收区，并在其中与第一加浓硫酸液流相混合而产生混合硫酸液流；（ｆ）收集上述混合硫酸液流；（ｇ）冷却上述混合硫 酸液流。

【技术特征摘要】
US 1986-1-15 819,1241、一个从含三氧化硫的热气流中生产浓硫酸的过程，包括：(a)将所述气流输送到一个吸收塔中的下填料吸收区；(b)将第一硫酸液流输入到下吸收区，从气流中把三氧化硫吸收到第一硫酸液流中，从而产生第一加浓硫酸液流和贫化的三氧化硫气流；(c)将贫化的三氧化硫气流输送到塔内的上填料吸收区中，该区位于下吸收区的上方；(d)把第二硫酸液流注入到上吸收区，基本上全部吸收残留在贫化的三氧化硫气流中的三氧化硫，从而产生第二加浓硫酸液流及基本上无三氧化硫的气流；第二硫酸液流的初始温度低于第一硫酸液流的初始温度；而且注入上吸收区的第二硫酸液流的量小于注入下吸收区的第一硫酸液流的量；(e)将第二加浓硫酸注入下吸收区，并在其中与第一加浓硫酸液流相混合而产生混合硫酸液流；(f)收集上述混合硫酸液流；(g)冷却上述混合硫酸液流。2、根据权利要求1要求的过程，其中第二硫酸液流注入到上吸收区，其用量足够冷却贫化的三氧化硫气流，且第二加浓硫酸液流的温度与第一硫酸液流的温度几乎相同。3、根据权利要求2要求的过程，其中第二加浓硫酸液流的温度在120-150℃范围内选择。4、根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：戈登默里卡梅伦，
申请(专利权)人：C—I—L公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]