一种含磷酸的废硫酸高温裂解装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种裂解装置，尤其涉及一种含磷酸的废硫酸高温裂解装置，属于废硫酸回收处理技术领域。


背景技术：

2.废硫酸高温裂解再生技术是基于高温下废硫酸及其他有机﹑无机杂质发生分解或燃烧，最终生成含so2的烟气，这部分烟气采用接触法工艺生产洁净的浓硫酸（或发烟硫酸）或其它硫化工产品。高温裂解再生技术具有能耗相对较低﹑最终产品纯度高﹑无二次污染等优点，特别适合处理流量大﹑浓度较高的废硫酸。近年来，废硫酸高温裂解再生制硫酸技术在国内推广较快，应用领域不断发展。尽管废硫酸高温裂解再生制硫酸技术已经取得了一定程度的进展，但并不适用于两种以上混合废酸的处理，尤其是混有磷酸的废硫酸处理。
3.我国乙炔生产包括电石法乙炔和天然气乙炔两种，近几年电石干法乙炔技术在国内得到较快推广应用。电石干法乙炔采用浓硫酸清净技术具有投资少﹑工艺简单﹑产品质量高等优点。乙炔净化过程产生大量废硫酸。乙炔净化废硫酸是一种黏度较大的胶状液体，呈黑红色，散发特殊臭味。该废硫酸组分复杂，其中：ω(h2so4)75%～80%，ω(有机物)3%～5%，ω(h3po4)0.7%~1.2%，ω(h2o)12%~20%。该废硫酸中混有少量磷酸，导致该废酸极难处理。乙炔是聚氯乙烯主要原料，由聚氯乙烯产量可推算乙炔净化废酸产量。2016年全国聚氯乙烯产量16692kt,废酸产量约500kt。这部分废酸一般采用浓缩氧化﹑裂解再生﹑电石渣中和等方式处理，存在偷排和污染转移问题。
4.根据文献介绍，采取高温裂解法再生含磷酸的废硫酸时，锅炉频繁出现爆管现象，换热管等与炉气接触部位容易腐蚀及堵塞，影响装置长周期稳定生产运行。磷酸h3po4﹑焦磷酸h4p2o7及偏磷酸hpo3在设备表面的黏附是造成锅炉频繁爆管及换热管等与炉气接触部位容易腐蚀及堵塞的主要原因。
5.磷酸h3po4，是一种常见的无机酸，不易挥发，不易分解，几乎没有氧化性。废硫酸中磷酸在高温下裂解时发生多种反应，生成焦磷酸h4p2o7及偏磷酸hpo3等，这几种物质在产生过程中互相转换。磷酸h3po4熔点42℃，沸点261℃；焦磷酸h4p2o7熔点71.5℃，沸点305℃；偏磷酸hpo3熔点73.6℃，沸点200℃。磷酸h3po4﹑焦磷酸h4p2o7及偏磷酸hpo3均属强酸。当温度大于熔点低于沸点时，磷酸h3po4﹑焦磷酸h4p2o7及偏磷酸hpo3呈现熔融态，有黏附性。在熔点以上，随着温度升高，磷酸h3po4﹑焦磷酸h4p2o7及偏磷酸hpo3呈黏附性减小，流动性增加。


技术实现要素：

6.针对上述缺陷，本实用新型的目的在于提供结构简单，炉管不易频繁爆管，减少设备腐蚀，延长设备使用寿命的一种含磷酸的废硫酸高温裂解装置。
7.为此本实用新型所采用的技术方案是：
8.包括助燃风机、裂解炉、辐射换热器、热空气预热器、冷空气预热器和防腐蚀空气预热器，助燃风机输出端与防腐蚀空气预热器壳程相连，防腐蚀空气预热器壳程输出端与
冷空气预热器壳程相连，冷空气预热器壳程输出端与防腐蚀空气预热器管程相连，防腐蚀空气预热器管程输出端与热空气预热器壳程相连，热空气预热器壳程输出端与裂解炉相连，裂解炉输出端与辐射换热器相连，辐射换热器输出端与热空气预热器管程相连，热空气预热器管程输出端与冷空气预热器管程相连。
9.作为上述技术方案的进一步改进，所述辐射换热器为衬浇筑料膜式壁锅炉或热辐射式炉气冷却器。
10.作为上述技术方案的进一步改进，所述热空气预热器和防腐蚀空气预热器均为逆流换热，冷空气预热器为顺流换热。
11.作为上述技术方案的进一步改进，所述热空气预热器和冷空气预热器均为管壳式换热器且卧式布置，其换热管水平倾斜角度大于5度。
12.作为上述技术方案的进一步改进，所述热空气预热器和冷空气预热器的前后分别设置有大空腔集灰箱，所述大空腔集灰箱的最低点设置有排液阀。
13.作为上述技术方案的进一步改进，所述冷空气预热器出口炉气温度≥400℃。
14.作为上述技术方案的进一步改进，所述防腐蚀空气预热器为管壳式换热器，空气在防腐蚀空气预热器中被预热至≥200℃。
15.本实用新型的优点是：
16.1.本实用新型设置辐射换热器冷却炉气，而非选用常规火管锅炉冷却炉气，可避免现有含磷酸的废硫酸高温裂解装置锅炉炉管频繁爆管的问题。衬浇筑料膜式壁锅炉可避免熔融态磷酸h3po
4﹑
焦磷酸h4p2o7及偏磷酸hpo3黏附在膜式壁锅炉炉壁表面，避免出现膜式壁锅炉爆管现象；热辐射式炉气冷却器可维持设备表面温度始终处于高温状态，此时磷酸h3po
4﹑
焦磷酸h4p2o7及偏磷酸hpo3有较好的流动性，减少在设备表面黏附，从而减少设备腐蚀。
17.2.本实用新型通过优化工艺换热流程和工艺参数调整控制设备与炉气接触部位温度，增加磷酸h3po4﹑焦磷酸h4p2o7及偏磷酸hpo3的流动性，并从设备设计和布置上减少以上酸积聚的可能性，降低以上酸在设备表面的黏附量，从而减小设备腐蚀。
18.3.本实用新型热空气预热器和冷空气预热器设置大空腔集灰箱，可实现在线清灰，避免堵塞，集灰箱最低点设置排液阀可避免磷酸在裂解装置内累积。
19.4.本实用新型解决了含磷酸的废硫酸高温裂解普遍存在的问题，且装置配置简单，均为常规设备，可操作性强，可靠性高，可有效提高装置开车率，保证装置长周期稳定运行。
附图说明
20.图1是本实用新型的结构示意图。
21.图中1是助燃风机、2是裂解炉、3是辐射换热器、4是热空气预热器、5是冷空气预热器、6是防腐蚀空气预热器。
具体实施方式
22.一种含磷酸的废硫酸高温裂解装置，包括助燃风机1、裂解炉2、辐射换热器3、热空气预热器4、冷空气预热器5和防腐蚀空气预热器6，助燃风机1输出端与防腐蚀空气预热器6
壳程相连，防腐蚀空气预热器6壳程输出端与冷空气预热器5壳程相连，冷空气预热器5壳程输出端与防腐蚀空气预热器6管程相连，防腐蚀空气预热器6管程输出端与热空气预热器4壳程相连，热空气预热器4壳程输出端与裂解炉2相连，裂解炉2输出端与辐射换热器3相连，辐射换热器3输出端与热空气预热器4管程相连，热空气预热器4管程输出端与冷空气预热器5管程相连。
23.作为上述技术方案的进一步改进，所述辐射换热器为衬浇筑料膜式壁锅炉或热辐射式炉气冷却器。
24.作为上述技术方案的进一步改进，所述热空气预热器和防腐蚀空气预热器均为逆流换热，冷空气预热器为顺流换热。
25.作为上述技术方案的进一步改进，所述热空气预热器和冷空气预热器均为管壳式换热器且卧式布置，其换热管水平倾斜角度大于5度。
26.作为上述技术方案的进一步改进，所述热空气预热器和冷空气预热器的前后分别设置有大空腔集灰箱，所述大空腔集灰箱的最低点设置有排液阀。
27.作为上述技术方案的进一步改进，所述冷空气预热器出口炉气温度≥400℃。
28.作为上述技术方案的进一步改进，所述防腐蚀空气预热器为管壳式换热器，空气在防腐蚀空气预热器中被预热至≥200℃。
29.工作过程为：空气经助燃风机加压后进入防腐蚀空气预热器壳程加热，空气被加热至~200℃进入冷空气预热器壳程加热，空气被加热至~380℃进入防腐蚀空气预热器加热冷空气，空气降温至~190℃进入热空气预热器壳程加热，空气被加热至~550℃进入裂解炉，含磷酸的废硫酸经压缩空气雾化后喷入裂解炉内与进入裂解炉的的空气混合燃烧，在裂解炉中补充燃料气燃烧补充热量，控制裂解炉内温度~1150℃，裂解炉出口炉气进入衬浇筑料膜式壁锅炉降温至~690℃，衬浇筑料膜式壁锅炉出口炉气进入热空气预热器管程降温至~500℃，热空气预热器管程炉气经冷空气预热器管程降温至~400℃送下游装置。
30.在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。