專利名稱：一種用于硫酸裝置的熱回收塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱能回收技術(shù)，特別是一種從濃硫酸中回收熱量的塔。
背景技術(shù)：
在提出本發(fā)明之前的70年代初期，一個經(jīng)典的硫磺制酸裝置能回收約55％反應(yīng)熱作為可利用的能量，如用于工藝加熱或是在渦輪發(fā)電機中發(fā)電。約40％的反應(yīng)熱在酸冷器冷卻水里損失。其它如熱輻射損失，排放物和產(chǎn)品蒸汽所帶走的熱量為剩余的5％。
能源價格的上升，促進了硫酸工廠設(shè)計的革新。在現(xiàn)代的硫酸工廠設(shè)計中，能源的經(jīng)濟性已經(jīng)提高到以采用渦輪發(fā)電機作為標(biāo)準(zhǔn)特點，由此也為額外蒸氣提供了出路。
80年代初，通過設(shè)計特性的優(yōu)化可以使工藝氣體中的熱量被回收，硫酸工廠的熱效率已經(jīng)由55％提高到70％。仍有超過25％的反應(yīng)熱被酸冷器的冷卻水帶走。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為硫酸生產(chǎn)廠家提供一種從當(dāng)前的酸冷卻器遺失的廢熱中回收中壓蒸氣的熱回收塔，使工藝氣體中的熱量被最大地回收。
實現(xiàn)本發(fā)明的具體技術(shù)方案這種用于硫酸裝置的熱回收塔，它至少包括塔體、下部填料、上部填料、進酸管、下酸管、分酸槽、除霧器和一個泵槽組成，所述的熱回收塔，它有一個帶側(cè)向煙氣出口的碟形塔頂，而且煙氣出口管道延伸至塔中并帶一個滴酸環(huán)，在塔中下部填料，上部填料之上各自設(shè)有分酸器及連接一體的進酸管、下酸管和分酸槽，同時在塔體內(nèi)上部進酸管之上設(shè)有一個垂直于塔體的除霧器，其塔體內(nèi)底部還設(shè)有一個臥式循環(huán)泵槽。
本發(fā)明所述的上部填料之上的分酸器連接的每一根下酸管中的管壁上都設(shè)有縱向開口的溢流槽來控制酸的流量，下部填料之上的分酸器連接的每一根下酸管都用浸入的非金屬管口插入下酸管中，并控制酸的流動和防腐。
本發(fā)明所述的分酸器采用鐵鉻合金，鐵鉻鎳合金、鉻鎳合金材料制成，所述的合金具有鐵素體和奧氏鐵素體雙重混雜結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的優(yōu)越性，經(jīng)過反復(fù)試驗證明，從濃硫酸中回收熱量，在回收氣體中的SO3在反應(yīng)生成H2SO4所釋放出的反應(yīng)熱并產(chǎn)生低壓蒸汽，替代了傳統(tǒng)的二級吸收流程中的中間吸收塔，適用于新建工廠、舊工廠改造、硫磺制酸工廠、冶煉煙氣制酸工廠，并能安裝于一轉(zhuǎn)一吸、二轉(zhuǎn)二吸裝置，它可非常經(jīng)濟地產(chǎn)生壓力高達10巴的蒸汽，并把整個工廠的熱效率提高至95％。蒸汽可以被用來滿足產(chǎn)生過程中的熱量需要，或是在渦輪發(fā)電機中發(fā)電。


圖1，熱回收塔配套系統(tǒng)流程圖；圖2，熱回收塔整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3，熱回收塔上部分酸器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4，上部分酸器下酸管溢流槽結(jié)構(gòu)示意圖；圖5，熱回收塔下部分酸器結(jié)構(gòu)示意圖；圖6，下部分酸器下酸管浸入非金屬管口剖示圖。
在各附圖中，熱回收塔-1，除霧器-2，上部填料-3，下部填料-4，臥式循環(huán)泵槽-5，稀釋器-6，鍋爐-7，煙氣出口-8，進氣管口-9，上部分酸器-10，下部分酸器-11，上部分酸器-12，下部分酸槽-13，上部下酸管-14，下部下酸管-15，溢流槽-16，浸入非金屬管口-17。
圖1是熱回收塔配套系統(tǒng)的簡化流程圖。這個系統(tǒng)基本是一個吸收裝置，它的操作溫度是攝氏200度，同時用一個鍋爐7轉(zhuǎn)移吸收熱產(chǎn)生水蒸氣(最高10.5公斤/平方厘米)，然后在第二級吸收被冷卻同時剩余的SO3被吸收，離開熱回收塔的煙氣與離開傳統(tǒng)的中間塔的煙氣基本是一樣的。
進入熱回收塔1的硫酸濃度接近99％，溫度攝氏165度，吸收了SO3后，酸溫與酸濃增加，離塔時的濃度近于99.7％，溫度攝氏200度。離開鍋爐7的硫酸被冷卻至攝氏157度，同時產(chǎn)生壓力是10巴的蒸汽。另加的稀釋水通過稀釋器6把酸濃度降到99％，這完成了整個過程。
本發(fā)明的熱回收塔1是平底圓柱形塔，有兩部分填料3、4組成(見圖2)。它有一個帶側(cè)向煙氣出口8碟形頂。煙氣出口8管道須伸入塔中并帶一個滴酸環(huán)。熱回收塔1由下部分酸器11，上部10，除霧器2和一個泵槽5組成。它的下部的作用是從進口9煙氣中將SO3吸收到溫度足夠高的循環(huán)酸中，這樣的熱硫酸可以被用來作為加熱介質(zhì)產(chǎn)生低中壓蒸氣。它的上部是用來使煙氣冷卻，冷凝硫酸蒸汽并吸收通過下部11的SO3。
除霧器2的作用是在煙氣離開塔之前除去夾帶的酸霧，泵槽5是用來做循環(huán)泵的集液槽。
熱回收塔的二個填料段3、4都有各自分開的分酸器10、11。如圖3和圖4，吸收塔上部的分酸器10是低流速類型的，每個下酸管中都有溢流槽16來控制酸的流量。下部的分酸器11用浸入的非金屬管口17，插入下酸管15，來更好的控制酸流動和防腐。見圖5和圖6。沒有為離開塔上部的酸另設(shè)一個再分酸器，它可以直接流到下部。
具體實施例方式
這個熱回收塔適用于新工廠，老工廠，硫磺制酸工廠和冶煉煙氣制酸廠，可用于一轉(zhuǎn)一吸或二轉(zhuǎn)二吸工廠。和其它的設(shè)備，鍋爐，稀釋器，預(yù)熱器和加熱器組合后，它能低成本的生產(chǎn)出高達10巴的蒸氣，把整個工廠的熱效率提高到95％。蒸氣可用來滿足工藝加熱需要或由渦輪發(fā)電機發(fā)電。
為防止在塔上部的分酸器的下酸管口附近產(chǎn)生渦流和腐蝕，采用了一種帶開槽溢流型的下酸管的分酸器，作為結(jié)果上部的分酸器中盡管酸的流速很低，但仍有很高的效率同時覆蓋面完整。塔下部分酸器的非金屬管口伸入下酸管(見圖6)，作為結(jié)果這樣能更好的控制酸流量并防止酸從塔上部填料、落下所造成局部腐蝕。
在選擇熱回收塔包括分酸器的材料時，在符合操作范圍的酸溫和酸濃的酸中進行靜止浸入實驗。下表列出了一些合金在實驗室中在攝氏200度酸溫與99％酸濃條件下腐蝕實驗的實驗結(jié)果。

在一個沒有中間吸收塔的冶煉煙氣制酸廠，熱回收塔安裝在是終吸收塔之前。
從熱回收塔底部進入的氣體流量2914標(biāo)立方米/分鐘，溫度為攝氏166度，11.8％SO3。從塔頂部進入的硫酸流量為22670公斤/分鐘，濃度為98.6％，溫度為攝氏168度。
酸離開吸收塔時濃度是99.8％，溫度攝氏198度。煙氣中SO3總的吸收率接近97％。
酸離開吸收塔自流入一個泵槽，泵入鍋爐，產(chǎn)生壓力為377kpa，830公斤/分鐘的蒸氣。
權(quán)利要求
1.一種用于硫酸裝置的熱回收塔，它至少包括塔體、下部填料、上部填料，除霧器和一個泵槽組成，其特征在于熱回收塔它有一個帶側(cè)向煙氣出口的碟形塔頂，而且煙氣出口管道延伸至塔中并帶一個滴酸環(huán)，在塔中下部填料，上部填料之上各自設(shè)有進酸管及連接一體的下酸管和分酸槽，同時在塔體內(nèi)上部進酸管之上設(shè)有一個垂直于塔體的除霧器，其塔體內(nèi)底部還設(shè)有一個臥式循環(huán)泵槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于硫酸裝置的熱回收塔，其特征在于上部填料之上的分酸器連接的每一根下酸管中的管壁上都設(shè)有縱向開口的溢流槽來控制酸的流量，下部填料之上的分酸器連接的每一根下酸管，都用浸入的非金屬管口插入下酸管中并控制酸的流動和防腐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于硫酸裝置的熱回收塔，其特征在于上部，下部分酸器采用鐵鉻合金，鐵鉻鎳合金，鉻鎳合金材料制成，并具有鐵素體和奧氏鐵素體雙重混雜結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于硫酸裝置的熱回收塔，特別是一種從濃硫酸中回收熱量的塔。該回收塔將SO
文檔編號C01B17/765GK1509981SQ02154139
公開日2004年7月7日 申請日期2002年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月26日
發(fā)明者趙杰, 洪濤, 多納·麥克阿里斯特, 史蒂文·澤伯, 澤伯, 趙 杰, 麥克阿里斯特 申請人:孟山都(上海)有限公司