專利名稱：一種硫化氫與硫磺聯(lián)合制酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硫化氫與硫磺聯(lián)合制酸的方法。
背景技術(shù)：
硫酸是重要的基礎(chǔ)化工原料之一，是化學(xué)工業(yè)中最重要的產(chǎn)品，主要用于制造無機(jī)化學(xué)肥料，其次作為基礎(chǔ)化工原料，用于有色金屬的冶煉、石油精煉、石油化工、紡織印染等，用途十分廣泛。
目前，硫酸生產(chǎn)由于其原材料來源不同生產(chǎn)工藝也各不相同，主要有硫磺制酸工藝、硫鐵礦制酸工藝、冶煉煙氣制酸工藝、硫化氫制酸工藝和石膏制酸工藝。以上方法都需要采用釩催化劑，使SO2直接氧化為SO3，統(tǒng)稱為“接觸法”制酸生產(chǎn)工藝。其中硫化氫制酸工藝生成反應(yīng)水，如果將水份帶入轉(zhuǎn)化過程，叫做“濕接觸法”；如果除去水份之后再進(jìn)入轉(zhuǎn)化過程，叫做“干接觸法”。
硫化氫和硫磺聯(lián)合制酸采用的是干、濕法相結(jié)合的生產(chǎn)工藝，即在轉(zhuǎn)化器的前三段采用的是濕法轉(zhuǎn)化，后兩段采用的是干法轉(zhuǎn)化。在濕法轉(zhuǎn)化工藝中，主要存在的問題是轉(zhuǎn)化器第三段出口、中溫過熱器后的省煤器容易出現(xiàn)露點(diǎn)腐蝕。由于經(jīng)過轉(zhuǎn)化后的氣體中含有大量反應(yīng)水，當(dāng)氣體溫度降低時(shí)，SO3首先與水蒸氣結(jié)合成硫酸蒸氣，在露點(diǎn)溫度時(shí)冷凝成酸。在轉(zhuǎn)化器第三段出口氣體中，硫酸蒸氣的露點(diǎn)溫度較高，雖然中溫過熱器可以避開露點(diǎn)，但之后的省煤器由于其除氧水側(cè)的操作溫度過低，使得轉(zhuǎn)化氣體一側(cè)的熱管壁溫很難保證在露點(diǎn)溫度以上，造成硫酸沿管壁冷凝下來形成腐蝕。
在硫酸生產(chǎn)裝置中使用的省煤器大多是熱管省煤器，主要分為軸向熱管、徑向熱管兩種結(jié)構(gòu)形式。熱管省煤器在干法轉(zhuǎn)化工藝中的應(yīng)用情況比較理想，但在濕法轉(zhuǎn)化工藝中，由于露點(diǎn)腐蝕及設(shè)備結(jié)構(gòu)形式的不合理，存在著故障率高、使用壽命短、換熱效果差等問題。原因是熱管省煤器的進(jìn)口氣體溫度一般在280 420°C，在此高溫下，氣體中SO3與蒸汽化合生成的硫酸蒸氣不會(huì)對(duì)金屬造 成腐蝕，但隨著氣體的流動(dòng)，氣體溫度和省煤器管壁的溫度進(jìn)一步降低，當(dāng)降至露點(diǎn)溫度時(shí)，硫酸蒸氣就會(huì)逐漸凝結(jié)在省煤器的管壁上，產(chǎn)生強(qiáng)烈的低溫露點(diǎn)腐蝕。
根據(jù)熱管省煤器的氣體露點(diǎn)測試可知，濕法制酸時(shí)氣體中硫酸露點(diǎn)約為245°C， 為了防止硫酸蒸氣的冷凝，熱管省煤器管壁的溫度要高于氣體中硫酸的露點(diǎn)。由于熱管管壁溫度接近于熱阻小即傳熱系數(shù)大的一側(cè)流體的溫度，熱管水側(cè)傳熱系數(shù)約為IOOOw / (m2 · K)，氣側(cè)傳熱系數(shù)約為60w / (m2 · K)，則管壁溫度接近進(jìn)水的溫度。當(dāng)熱管省煤器出口氣體溫度約300 °C、進(jìn)水溫度約104 °C時(shí)，由計(jì)算可知熱管平均管壁溫度為106. 8°C， 遠(yuǎn)低于氣體中硫酸的露點(diǎn)溫度(245°C )。所以熱管省煤器頻繁出現(xiàn)腐蝕泄漏，經(jīng)常造成裝置非計(jì)劃停車。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于將火管鍋爐應(yīng)用在硫化氫與硫磺聯(lián)合制酸生產(chǎn)工藝中，達(dá)到避免露點(diǎn)腐蝕，延長設(shè)備的使用效率和回收熱量的效果。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的在硫化氫和硫磺聯(lián)合制酸生產(chǎn)工藝中，在轉(zhuǎn)化器第三段出口、中溫過熱器后采用火管鍋爐；火管鍋爐為自然循環(huán)式鍋爐，分上下鍋筒和前后煙箱。上鍋筒為汽包，通過上升、下降管與下鍋筒連接，汽包內(nèi)設(shè)置汽水分離器，下鍋筒內(nèi)布置蒸發(fā)受熱面；考慮濕法和干法兩種制酸工況，采用兩臺(tái)火管鍋爐串聯(lián)運(yùn)行；第一臺(tái)鍋爐的前煙箱與中溫過熱器的出口煙氣管道相連，第二臺(tái)鍋爐的后煙箱與進(jìn)入吸收系統(tǒng)的煙氣管道相連；兩臺(tái)火管鍋爐獨(dú)立給水，第一臺(tái)鍋爐所產(chǎn)蒸汽并入裝置中壓蒸汽管網(wǎng)，第二臺(tái)鍋爐所產(chǎn)蒸汽一根并入裝置中壓蒸汽管網(wǎng)、一根并入裝置低壓蒸汽管網(wǎng)；濕法制酸時(shí)，控制兩臺(tái)鍋爐的蒸發(fā)壓力在5.1 5. 6Mpa，飽和溫度為265 271°C，來提高火管內(nèi)壁溫度(計(jì)算火管壁溫為265. 5 271. 4°C)，保證火管的壁溫高于氣體中硫酸的露點(diǎn)溫度(全硫化氫工況，計(jì)算露點(diǎn)溫度為263°C )，從而避免露點(diǎn)腐蝕。干法制酸時(shí)，(根據(jù)氣體露點(diǎn)測試，氣體中硫酸露點(diǎn)約為155°C)，兩臺(tái)鍋爐分開運(yùn)行，第一臺(tái)鍋爐的蒸發(fā)壓力控制在4. O 4. 8Mpa，第二臺(tái)鍋爐的蒸發(fā)壓力控制在1. O 1. 8Mpa，直接產(chǎn)生低壓蒸汽，進(jìn)一步回收熱量。
在本發(fā)明中，火管鍋爐適用于硫化氫制酸生產(chǎn)工藝，特別是在硫化氫和硫磺聯(lián)合制酸生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用。
在本發(fā)明中，濕法制酸時(shí)，控制鍋爐的蒸發(fā)壓力在5.1 5. 6Mpa，飽和溫度為 265 271。。。
在本發(fā)明中，干法制酸時(shí)，兩臺(tái)鍋爐分開運(yùn)行，第一臺(tái)鍋爐的蒸發(fā)壓力控制在 4. O 4. 8Mpa,第二臺(tái)鍋爐的蒸發(fā)壓力控制在L O L 8Mpa。
本發(fā)明將火管鍋爐應(yīng)用在硫化氫制膠生產(chǎn)工藝中，特別是應(yīng)用在硫化氫和硫磺聯(lián)合制酸生產(chǎn)工藝中，在轉(zhuǎn)化器第三段出口，中溫過熱器后采用兩臺(tái)火管鍋爐串聯(lián)運(yùn)行；濕化制酸時(shí)，兩臺(tái)鍋爐蒸發(fā)壓力控制在5.1 5. 6Mpa (飽和溫度為265 271 °C)來提高火管內(nèi)壁溫度(計(jì)算火管壁溫為265. 5 271. 4°C)，保證火管的壁溫高于氣體中硫酸的露點(diǎn)溫度 (全硫化氫工況，計(jì)算露點(diǎn)溫度為263°C),從而避免露點(diǎn)腐蝕；干法制酸時(shí)，(根據(jù)氣體露點(diǎn)測試，氣體中硫酸露點(diǎn)約為155°C)，兩臺(tái)鍋爐分開運(yùn)行，第一臺(tái)鍋爐生產(chǎn)的蒸發(fā)壓力控制在4. O 4. 8Mpa,第二臺(tái)鍋爐生產(chǎn)的蒸發(fā)壓力控制在1. O 1. 8Mpa,直接產(chǎn)生低壓蒸汽,進(jìn)一步回收熱量。
由于本發(fā)明的方法避免了露點(diǎn)腐蝕，大大提高了工藝設(shè)備的使用效率，同時(shí)可回收熱量。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的方法進(jìn)行詳述，但不以任何形式限制本發(fā)明。
實(shí)施例1 :在150kt/a的硫化氫和硫磺聯(lián)合制酸工業(yè)裝置上，含25%硫化氫氣體的投入量是 1500Nm3/h，硫磺投入量是5. 2t/h，此時(shí)為濕法制酸工藝。在轉(zhuǎn)化器第三段出口、中溫過熱器后的兩臺(tái)火管鍋爐，其蒸汽壓力均控制在5. 6MPa。在此生產(chǎn)負(fù)荷及工況下，兩臺(tái)火管鍋爐運(yùn)行良好，從設(shè)備的排冷凝酸管進(jìn)行排氣檢查，無冷凝酸排出。裝置連續(xù)生產(chǎn)15天，兩臺(tái)鍋爐運(yùn)行狀況穩(wěn)定，無冷凝酸排出，無腐 蝕泄漏點(diǎn)，無一次非計(jì)劃停車。
實(shí)施例2:在150kt/a的硫化氫和硫磺聯(lián)合制酸工業(yè)裝置上，含25%硫化氫氣體的投入量是 1500Nm3/h，硫磺投入量是5. 2t/h，此時(shí)為濕法制酸工藝。在轉(zhuǎn)化器第三段出口、中溫過熱器后的兩臺(tái)火管鍋爐，其蒸汽壓力均由5. 6 MPa降至5.1MPa控制。在此生產(chǎn)負(fù)荷及工況下， 兩臺(tái)火管鍋爐運(yùn)行良好，從設(shè)備的排冷凝酸管進(jìn)行排氣檢查，無冷凝酸排出。裝置連續(xù)生產(chǎn) 15天，兩臺(tái)鍋爐運(yùn)行狀況穩(wěn)定，無冷凝酸排出，無腐蝕泄漏點(diǎn)，無一次非計(jì)劃停車。
實(shí)施例3:在150kt/a的硫化氫和硫磺聯(lián)合制酸工業(yè)裝置上，提含25%硫化氫氣體的投入量到 2000Nm3/h，硫磺投入量是5. 2t/h，此時(shí)為濕法制酸工藝。在轉(zhuǎn)化器第三段出口、中溫過熱器后的兩臺(tái)火管鍋爐，其蒸汽壓力均控制在5.1MPa。在此生產(chǎn)負(fù)荷及工況下，兩臺(tái)火管鍋爐運(yùn)行良好，從設(shè)備的排冷凝酸管進(jìn)行排氣檢查，無冷凝酸排出。裝置連續(xù)生產(chǎn)15天，兩臺(tái)鍋爐運(yùn)行狀況穩(wěn)定，無冷凝酸排出，無腐蝕泄漏點(diǎn)，無一次非計(jì)劃停車。
實(shí)施例4:在150kt/a的硫化氫和硫磺聯(lián)合制酸工業(yè)裝置上，無含硫化氫氣體的投入，硫磺投入量是5. 6t/h，此時(shí)為干法制酸工藝。在轉(zhuǎn)化器第三段出口、中溫過熱器后的兩臺(tái)火管鍋爐， 第一臺(tái)鍋爐的蒸汽壓力控制在4. 0MPa，第二臺(tái)鍋爐的蒸汽壓力控制在1. 0MPa，兩臺(tái)鍋爐分開產(chǎn)汽。在此生產(chǎn)負(fù)荷及工況下，兩臺(tái)火管鍋爐運(yùn)行良好，從設(shè)備的排冷凝酸管進(jìn)行排氣檢查，無冷凝酸排出。裝置連續(xù)生產(chǎn)30天，兩臺(tái)鍋爐運(yùn)行狀況穩(wěn)定，無冷凝酸排出，無腐蝕泄漏點(diǎn)，無一次非計(jì)劃停車。
權(quán)利要求
1.一種硫化氫與硫磺聯(lián)合制酸的方法，其特征在于在硫化氫和硫磺聯(lián)合制酸生產(chǎn)工藝中，在轉(zhuǎn)化器第三段出口、中溫過熱器后采用兩臺(tái)火管鍋爐串聯(lián)運(yùn)行第一臺(tái)鍋爐的前煙箱與中溫過熱器的出口煙氣管道相連，第二臺(tái)鍋爐的后煙箱與進(jìn)入吸收系統(tǒng)的煙氣管道相連；兩臺(tái)火管鍋爐獨(dú)立給水，第一臺(tái)鍋爐所產(chǎn)蒸汽并入裝置中壓蒸汽管網(wǎng)，第二臺(tái)鍋爐所產(chǎn)蒸汽一根并入裝置中壓蒸汽管網(wǎng)、一根并入裝置低壓蒸汽管網(wǎng)；濕法制酸時(shí)，控制兩臺(tái)鍋爐的蒸發(fā)壓力在5.1 5. 6Mpa，飽和溫度為265 271°C;干法制酸時(shí)，兩臺(tái)鍋爐分開運(yùn)行，第一臺(tái)鍋爐的蒸發(fā)壓力控制在4. O 4. 8Mpa，第二臺(tái)鍋爐的蒸發(fā)壓力控制在1. O 1. 8Mpa， 直接產(chǎn)低壓蒸氣，進(jìn)一步回收熱量。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于濕法制酸時(shí)，控制鍋爐的蒸發(fā)壓力在5.1 5. 6Mpa，飽和溫度為265 271 °C;其火管壁溫為265. 5 271 °C;全硫化氫工況露點(diǎn)溫度為263°C。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于干法制酸時(shí)，兩臺(tái)鍋爐分開運(yùn)行，第一臺(tái)鍋爐的蒸發(fā)壓力控制在4. O 4. 8Mpa，第二臺(tái)鍋爐的蒸發(fā)壓力控制在1. O 1. 8Mpa，汽體中硫酸露點(diǎn)溫度為155°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硫化氫與硫磺聯(lián)合制酸的方法。其特征在于在硫化氫和硫磺聯(lián)合制酸生產(chǎn)工藝中，在轉(zhuǎn)化器第三段出口、中溫過熱器后采用火管鍋爐，控制鍋爐的蒸發(fā)壓力在5.1～5.6Mpa(飽和溫度為265～271℃)，來提高火管內(nèi)壁溫度(計(jì)算火管壁溫為265.5～271.4℃)，保證火管的壁溫高于氣體中硫酸的露點(diǎn)溫度(全硫化氫工況，計(jì)算露點(diǎn)溫度為263℃)，從而避免露點(diǎn)腐蝕。同時(shí)考慮到濕法和干法兩種制酸工況，采用兩臺(tái)火管鍋爐串聯(lián)運(yùn)行濕法制酸時(shí)，兩臺(tái)鍋爐壓力控制在5.1～5.6Mpa；干法制酸時(shí)(根據(jù)氣體露點(diǎn)測試，氣體中硫酸露點(diǎn)約為155℃)，兩臺(tái)鍋爐分開運(yùn)行，第一臺(tái)鍋爐壓力控制在4.0～4.8Mpa，第二臺(tái)鍋爐壓力控制在1.0～1.8Mpa，直接產(chǎn)低壓蒸氣，進(jìn)一步回收熱量。本發(fā)明的方法避免了露點(diǎn)腐蝕，大大提高了工藝設(shè)備的使用效率。
文檔編號(hào)C01B17/74GK103030115SQ20111029559
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者張向東, 李育新, 李燁鵬, 盛榮華, 劉莉, 胡繼承, 陳又興 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司