用于提高硫酸浓度的酸再循环回路以及独立式硫酸浓缩器塔制造技术

本申请涉及用于提高硫酸浓度的酸再循环回路以及独立式硫酸浓缩器塔。酸再循环回路中通过在硫酸浓缩器塔中使硫酸与选自空气和工艺气体的汽提介质接触而从所述硫酸中汽提水以提高离开所述塔的酸的浓度，并且其中离开所述塔的一部分酸通过酸再循环回路被再循环返回到塔的上游位置，所述回路包括：酸泵，用于进料来自硫酸浓缩器塔的出口的热浓硫酸和任选的硫酸冷凝器流出物；酸加热器，在其中将来自塔的出口的一部分酸加热至200‑270℃的温度；管道，用于将加热的酸引导到浓缩器塔的入口或硫酸冷凝器的底部，以及位于酸泵上游的酸储液器，其一体化在所述浓缩器塔中或者为单独的储罐或容器形式。

【技术实现步骤摘要】
用于提高硫酸浓度的酸再循环回路以及独立式硫酸浓缩器塔
本专利技术涉及一种用于提高硫酸浓度的酸再循环回路以及独立式硫酸浓缩器塔。这种浓度的提高对于含硫烟气和废气的净化是有用的，其中硫以三氧化硫的形式存在，并且以由三氧化硫/含水气体的冷凝形成的酸的形式被除去。这个方法被称为湿气体硫酸(WSA)方法。
技术介绍
硫酸(H2SO4)是重要的日用化学品，其产量超过2亿吨/年。它主要用于化肥生产，但它也同样用于制造颜料、电池、冶金工业和炼油工业。硫酸的许多应用需要酸浓度为93wt％的H2SO4，其中剩余的7wt％是水。关于储存、运输和销售价值，买方和/或货运公司期望或甚至要求98wt％的浓度。这意味着对在硫酸装置中生产具有更高酸浓度的硫酸的需求在增加。在其中工艺气体也含有水的所谓的湿式硫酸装置中，通常难以获得98wt％的产物酸浓度。这是由于硫酸的强吸湿性和在约98.6wt％的H2SO4下存在共沸物。为了增加硫酸浓度，已开发了所谓的独立式硫酸浓缩装置。在许多提高硫酸浓度的方法中，将冷的稀酸加入到装置中，在那里酸被间接加热到非常接近酸的沸点的温度。蒸馏过程正在进行，即体系仅仅是H2SO4和H2O。为了达到高于98.0wt％的酸浓度，需要多于一个蒸馏步骤，并且至少最后的蒸馏步骤是在真空下操作以降低酸的沸点。Plinke工艺是最广泛使用的独立式硫酸浓缩技术的一个实例。存在一些直接燃烧的H2SO4浓缩装置，其中将稀硫酸与来自燃烧某种燃料获得的热(约600℃)工艺气体接触。这些装置的缺点是产生大量含有高浓度硫酸蒸气的工艺气体，并且产物酸浓度很少超过93wt％。浸没式燃烧过程和化学直接燃烧鼓式浓缩器是这种技术的实例。可用于提高来自湿式硫酸装置的产物酸浓度的另一种解决方案是在硫酸装置的设计中包括所谓的一体化硫酸浓缩器(ISAC)。ISAC可安装在硫酸冷凝器的液体出口处，其中硫酸通过直接或间接冷却含硫酸和水蒸气的工艺气体而从气相中冷凝。“一体化”意指ISAC的液体入口与硫酸冷凝器的液体出口流体连通，并且离开ISAC塔的热空气与硫酸冷凝器的气体入口接触。在ISAC中，来自冷凝器的热的已浓缩的硫酸与热的干燥空气接触，热的干燥空气与酸逆向流动，从而迫使水和少量硫酸从硫酸中蒸发，从而提高ISAC的出口处的硫酸浓度。干燥的空气在ISAC顶部离开，并且进入硫酸冷凝器的底部，在那里硫酸蒸气冷凝，同时酸返回到ISAC的顶部。这种方法在都归属于本申请人的EP0844211和US2011/0311433中有详细的描述。然而，虽然简洁，但ISAC装置不能总是将硫酸浓度提高至98wt％的期望水平。根据US2011/0311433，如果进入ISAC顶部的硫酸的浓度为93.0wt％，则出口处的浓度为约96.3wt％。硫酸浓缩能力受到热的干燥空气的允许流量限制，其反过来受限于进入ISAC的酸的流量。
技术实现思路
本专利技术是上述ISAC技术的改进，其中硫酸浓缩能力与目前技术相比显著提高。此外，提高了操作灵活性，并且降低了能量需求量。本专利技术涉及一种用于提高硫酸浓度的酸再循环回路，其中通过在硫酸浓缩器塔中使硫酸与选自空气和工艺气体的汽提介质接触而从所述硫酸中汽提水以提高离开所述塔的酸的浓度，并且其中离开所述塔的一部分酸通过酸再循环回路被再循环返回到塔的上游位置，所述回路包括：-酸泵(49)，用于进料来自硫酸浓缩器塔(55)的出口的热浓硫酸(48)和任选的硫酸冷凝器流出物(47)，-酸加热器(53)，在其中将来自塔的出口的一部分酸(56)加热至200-270℃的温度，-管道(54)，用于将加热的酸引导到浓缩器塔(55)的入口或硫酸冷凝器(11)的底部，以及-位于酸泵(49)上游的酸储液器，其一体化在所述浓缩器塔中或者为单独的储罐或容器形式。本专利技术还涉及一种用于提高硫酸浓度的独立式硫酸浓缩器塔，所述塔被连接到-产物酸冷却器(58)，用于通过与热浓硫酸产物流(51)进行热交换来预热冷硫酸进料流(57)，-酸泵(49)，用于进料来自浓缩器塔(55)的出口的热浓硫酸(48)，-位于酸泵(49)上游的酸储液器，其一体化在浓缩器塔中或者为单独的储罐或容器形式，和任选的-酸加热器(53)，其中在被进料到浓缩器塔(55)的入口或硫酸冷凝器(11)的底部之前，将混合有再循环产物酸(52)的预热酸进料(60)加热到200-270℃。更具体地，本专利技术涉及一种提高已浓缩硫酸(即90-98wt％)的浓度的方法，所述方法包括通过在硫酸浓缩器塔中使硫酸与选自空气和工艺气体的汽提介质接触来从硫酸汽提水以提高离开塔的酸的浓度的步骤，其中离开塔的一部分酸通过酸再循环回路被再循环返回到塔的上游位置。用于汽提的空气可以是环境空气或干燥空气。优选地，用于汽提的空气具有低于4vol％，最优选低于0.8vol％的水浓度。当工艺气体用于汽提时，其优选具有H2O(未水合)的浓度减去SO3(未水合)的浓度低于4.5vol％，最优选低于1vol％。汽提介质可具有100-700℃，优选为300-700℃，且最优选为350-600℃的温度。酸在其通过酸再循环回路期间任选地被加热。在酸通过酸再循环回路期间，优选将酸加热至200-270℃，优选为230-260℃的温度。优选地，已浓缩的硫酸是浓度为70-98wt％，优选为90-98wt％的硫酸冷凝器流出物。产物酸浓度在入口浓度和约98.6wt％之间的范围内，这代表共沸物浓度，即最大可获得的浓度。通过本专利技术，酸再循环比例、酸温度、汽提介质的流量和温度的调节允许装置的灵活和稳健的操作，从而允许产生98.0wt％的酸，其不依赖于来自硫酸冷凝器的酸浓度。可通过电加热或通过与饱和或过热蒸气、工艺气体、热空气、传热熔融盐或传热油的间接热交换来加热汽提介质。所提及的空气加热方法的任何组合也是适用的。优选地，当加热的汽提介质进入浓缩器塔时，它具有100-700℃的温度。本专利技术还涉及一种用于实施提高已浓缩的硫酸浓度的方法的酸再循环回路，其包括进料有来自硫酸浓缩器塔的出口的热浓硫酸的酸泵，任选的酸加热器，其中将来自浓缩器塔的出口的一部分酸加热至200-270℃的温度，和将加热的酸导向浓缩器塔的上游位置的管道。本专利技术还包括以下方案：方案1.一种用于提高已浓缩的硫酸浓度的方法，其包括通过在硫酸浓缩器塔中使硫酸与选自空气和工艺气体的汽提介质接触而从所述硫酸中汽提水以提高离开所述塔的酸的浓度的步骤，其中离开所述塔的一部分酸通过酸再循环回路被再循环返回到塔的上游位置。方案2.根据方案1所述的方法，其中所述空气是环境空气或干燥空气。方案3.根据方案1或2所述的方法，其中用于汽提的空气具有低于4vol％，优选为低于0.8vol％的水浓度。方案4.根据方案1所述的方法，其中用于汽提的工艺气体具有H2O(未水合)的浓度减去SO3(未水合)的浓度低于4.5vol％，优选为低于1vol％。方案5.根据方案1-4中任一项所述的方法，其中所述汽提介质具有100-700℃，优选为300-700℃，且最优选为350-600℃的温度。方案6.根据方案1所述的方法，其中所述酸在其通过所述酸再循环回路期间通过热交换被加热。方案7.根据方案6所述的方法，其中所述酸在其通过所述酸再循环回路期间被加热至200-270℃，优选为230-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于提高硫酸浓度的酸再循环回路，其中通过在硫酸浓缩器塔中使硫酸与选自空气和工艺气体的汽提介质接触而从所述硫酸中汽提水以提高离开所述塔的酸的浓度，并且其中离开所述塔的一部分酸通过酸再循环回路被再循环返回到塔的上游位置，所述回路包括：‑酸泵(49)，用于进料来自硫酸浓缩器塔(55)的出口的热浓硫酸(48)和任选的硫酸冷凝器流出物(47)，‑酸加热器(53)，在其中将来自塔的出口的一部分酸(56)加热至200‑270℃的温度，‑管道(54)，用于将加热的酸引导到浓缩器塔(55)的入口或硫酸冷凝器(11)的底部，以及‑位于酸泵(49)上游的酸储液器，其一体化在所述浓缩器塔中或者为单独的储罐或容器形式。

【技术特征摘要】
2016.12.12 DK PA2016007601.一种用于提高硫酸浓度的酸再循环回路，其中通过在硫酸浓缩器塔中使硫酸与选自空气和工艺气体的汽提介质接触而从所述硫酸中汽提水以提高离开所述塔的酸的浓度，并且其中离开所述塔的一部分酸通过酸再循环回路被再循环返回到塔的上游位置，所述回路包括：-酸泵(49)，用于进料来自硫酸浓缩器塔(55)的出口的热浓硫酸(48)和任选的硫酸冷凝器流出物(47)，-酸加热器(53)，在其中将来自塔的出口的一部分酸(56)加热至200-270℃的温度，-管道(54)，用于将加热的酸引导到浓缩器塔(55)的入口...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·莫勒霍杰，
申请(专利权)人：托普索公司，
类型：新型
国别省市：丹麦,DK