一种提升硫酸装置燃烧炉出口过程气体中SO2浓度的工艺的制作方法

一种提升硫酸装置燃烧炉出口过程气体中so2浓度的工艺
技术领域
1.本发明属于焦炉煤气净化技术领域，具体地说是涉及一种提升硫酸装置燃烧炉出口过程气体中so2浓度的工艺。


背景技术：

2.frc法(苦味酸法)、hpf法[h(对苯二酚)、p(双核钛氰钴磺酸铵)、f(硫酸亚铁)]法、栲胶法等焦炉煤气脱硫工艺，脱除焦炉煤气中的硫化氢(h2s)，同时产生硫浆。硫浆燃烧后，生成含有二氧化硫(so2)的过程气体，再经余热锅炉冷却、干燥、转化、吸收等工序，制取产品硫酸。
[0003]
在助燃煤气和雾化空气的作用下，硫浆在燃烧炉中同送入燃烧空气发生反应进行燃烧，生成含有二氧化硫(so2)的过程气体。燃烧空气在送入燃烧炉前，通常采用蒸气加热，将空气温度从常温加热到大约200℃，从而减少助燃气体和燃烧空气的用量，以提高燃烧产生的过程气体中二氧化硫(so2)的浓度，该方法得到的过程气体中二氧化硫(so2)的浓度约5.0％，含量比较低，转化工艺中热平衡严重不足，给装置运行带来非常大的困难。
[0004]
后来，采用富氧燃烧(氧气浓度在30％～35％)的办法，能够将过程气体中二氧化硫(so2)的浓度提高到7％，但由于富氧燃烧时，使燃烧炉中心温度偏高(﹥1135℃)，从而导致在燃烧过程中，燃烧空气中部分氮气(n2)转化为氮氧化物(no
x
)，硫酸尾气中no
x
超标。尾气中氮氧化物含量一般在200-250mg/m3。
[0005]
因此，需要有一种新的工艺，既能够提高燃烧炉出口过程气体中二氧化硫(so2)浓度，又不会导致制酸尾气中氮氧化物(no
x
)超标。


技术实现要素：

[0006]
本发明旨在提供一种提升硫酸装置燃烧炉出口过程气体中so2浓度的新工艺，能够有效提升燃烧炉出口过程气体中二氧化硫(so2)浓度，又能解决富氧燃烧工艺导致制酸尾气中氮氧化物(no
x
)超标的问题。
[0007]
本发明的技术方案是，一种提升硫酸装置燃烧炉出口过程气体中so2浓度的工艺，包括燃烧炉，与燃烧炉连接的余热锅炉，所述余热锅炉出口与过程气体管道连接，
[0008]
在余热锅炉出口与换热器连接，所述换热器出口连接有过程气体管道，所述换热器设有与所述燃烧炉连通的管道；
[0009]
(1)用蒸汽将燃烧空气加热到180-220℃，然后燃烧空气引入换热器；
[0010]
(2)燃烧空气在所述换热器中同余热锅炉出口的380-420℃高温过程气体进行换热；
[0011]
(3)经换热升温后燃烧空气达到300-340℃，引入燃烧炉进行燃烧反应；燃烧炉出口过程气体中二氧化硫的浓度为6.5％～7.0％。
[0012]
步骤(2)的过程气体成分主要是so2、少量so3和no
x
。步骤(2)的过程气体是从燃烧炉出口的过程气体经余热锅炉后的过程气体，成分一致，只是温度有变化。
[0013]
步骤(2)的过程气体成分和步骤(3)的过程气体成分一致。燃烧炉出口处的过程气体，和换热器出口处的过程气体，其成分是一样的，只是温度有变化，二氧化硫的浓度都为6.5％～7.0％。
[0014]
换热时，燃烧空气和过程气体不混合，是间接换热；换热后，过程气体送至下工序(干燥、转化、吸收)，吸收完成后通过尾气处理设施外排至大气。
[0015]
根据本发明的一种提升硫酸装置燃烧炉出口过程气体中so2浓度的工艺，优选的是，步骤(1)中，用蒸汽将燃烧空气加热到190-210℃。
[0016]
根据本发明的一种提升硫酸装置燃烧炉出口过程气体中so2浓度的工艺，优选的是，步骤(2)中，燃烧空气在所述换热器中同余热锅炉出口的390-410℃高温过程气体进行换热。
[0017]
根据本发明的一种提升硫酸装置燃烧炉出口过程气体中so2浓度的工艺，优选的是，步骤(3)中，经换热升温后燃烧空气达到310-330℃。
[0018]
根据本发明的一种提升硫酸装置燃烧炉出口过程气体中so2浓度的工艺，优选的是，步骤(3)所述燃烧炉中燃烧反应的温度在1080-1125℃。
[0019]
进一步地，步骤(3)所述燃烧炉中燃烧反应的温度在1090-1115℃。更优选的是，步骤(3)所述燃烧炉中燃烧反应的温度在1095-1115℃。
[0020]
燃烧空气是指用于燃烧炉煤气燃烧用的助燃空气(也就是空气)，主要是氮气和氧气。氮氧化物是燃烧空气中的氮气和氧气在燃烧炉内结合产生的，氮氧化物主要成分是一氧化氮(no和no2)，进入燃烧炉前的燃烧空气中是没有氮氧化物的。
[0021]
根据本发明的一种提升硫酸装置燃烧炉出口过程气体中so2浓度的工艺，优选的是，燃烧炉出口的过程气体进后续工艺得到的制酸尾气中氮氧化物(no
x
)含量≤150mg/m3。
[0022]
制酸尾气是燃烧炉出口含有so2、no
x
过程气体中的so2经过后续转化(so2转化成so3)、吸收工序(so3被吸收制成浓硫酸)后残余的少量未转化的so2、少量未被吸收的so3以及no
x
。no
x
是在步骤(3)的燃烧过程中生成的。后续工艺即指后续转化及制备硫酸的工艺。
[0023]
根据本发明的一种提升硫酸装置燃烧炉出口过程气体中so2浓度的工艺，优选的是，所述步骤(1)在空气加热器中进行，所述空气加热器分别设有供燃烧空气和加热蒸汽进入的管道。设有供燃烧空气和加热蒸汽进出的管道。
[0024]
进一步地，所述空气加热器与换热器通过管道连通。
[0025]
本发明不是富氧燃烧；对照附图1和附图2可以发现，本发明旨在通过增加换热器，将蒸汽加热后的燃烧空气，在新增加的换热器中同余热锅炉出口高温气体进行二期热交换，以进一步提升燃烧空气进入加热炉时的空气温度，这样，不仅降低助燃气体的用量，也减少了燃烧空气的用量，能够加速硫浆燃烧反应的进行，从而提升燃烧炉出口过程气体中二氧化硫(so2)的浓度至6.5％～7.0％。该工艺降低了助燃气体的用量，避免了燃烧炉过氧燃烧，保持中心温度在1100℃左右，减少燃烧过程氮氧化物(no
x
)的产生，解决了制酸尾气中氮氧化物(no
x
)超标的问题。
[0026]
经过换热器换热后，只是在原有方式基础上，进一步提高了进入燃烧炉的空气温度，燃烧空气温度升高，能够加速燃烧反应进行，同时因降低了燃烧空气用量，进而提升了燃烧反应气体产物中二氧化硫(so2)的浓度至6.5％～7.0％。故经过二次换热处理后的燃烧空气中氧气浓度同初始燃烧空气中的氧气浓度是相同的。
[0027]
本发明的有益效果是：
[0028]
先用蒸气将燃烧空气加热到180-220℃，再将热空气同余热锅炉出口的380-420℃的过程气体换热，将燃烧空气的温度升至300-340℃左右(目的是防止酸性过程气体结露，对换热器产生腐蚀)，300-340℃的热空气送到燃烧炉内作为燃烧浆液使用。这样，热空气的使用，不仅降低助燃气体的用量，也减少了燃烧空气的用量，能够加速硫浆燃烧反应的进行，从而提升燃烧炉出口过程气体中二氧化硫(so2)的浓度至6.5％～7.0％。该工艺降低了助燃气体的用量，避免了燃烧炉过氧燃烧，保持中心温度在1100℃左右，减少燃烧过程氮氧化物(no
x
)的产生，解决了制酸尾气中氮氧化物(no
x
)超标的问题，制酸尾气中氮氧化物≤150mg/m3。
附图说明
[0029]
图1为现有工艺示意图。
[0030]
图2为本发明的一种提升硫酸装置燃烧炉出口过程气体中so2浓度的新工艺示意图。
[0031]
图中，1为助燃煤气，2为硫浆液，3为雾化空气，4为燃烧空气，5为过程气体，5’为进入后续工艺的过程气体，6为余热锅炉，7为空气加热器，8为蒸气冷凝水，9为加热蒸气，10为燃烧炉，11为换热器。
具体实施方式
[0032]
实施例1
[0033]
本发明所述的一种提升硫酸装置燃烧炉出口过程气体中so2浓度的新工艺，见图2，包括助燃煤气1，硫浆液2，雾化空气3，燃烧空气4，过程气体5，进入后续工艺的过程气体5’，余热锅炉6，空气加热器7，蒸气冷凝水8，加热蒸气9，燃烧炉10，新增设换热器11。
[0034]
该处理工艺的具体实施方式为：
[0035]
1、在余热锅炉6出口过程气体管路5上增设换热器11；
[0036]
2、将经过空气加热器7加热的200℃的燃烧空气，引入新增设的换热器11；
[0037]
3、燃烧空气4在新增设的换热器11中同余热锅炉6出口的390℃的过程气体进行换热；
[0038]
4、经换热升温后的燃烧空气4达到320℃，引入燃烧炉10进行燃烧反应。
[0039]
通过新工艺的具体实施，可将燃烧空气的温度自200℃提升至320℃，进一步降低了助燃气体的用量，同时加速硫浆燃烧反应进行，将燃烧炉出口过程气体(亦即换热器出口的过程气体)中二氧化硫(so2)的浓度从5.0％提升至6.5％～7.0％。避免了燃烧炉过氧燃烧，保持中心温度在1100℃左右，确保后续工艺中制酸尾气中氮氧化物(no
x
)合格。
[0040]
实施例2
[0041]
本发明所述的一种提升硫酸装置燃烧炉出口过程气体中so2浓度的新工艺，见图2，包括助燃煤气1，硫浆液2，雾化空气3，燃烧空气4，过程气体5，余热锅炉6，空气加热器7，蒸气冷凝水8，加热蒸气9，燃烧炉10，新增设换热器11。
[0042]
该处理工艺的具体实施方式为：
[0043]
1、在余热锅炉6出口过程气体管路5上增设换热器11；
[0044]
2、将经过空气加热器7加热的192℃的燃烧空气，引入新增设的换热器11；
[0045]
3、燃烧空气4在新增设的换热器11中同余热锅炉6出口的400℃的过程气体进行换热；
[0046]
4、经换热升温后的燃烧空气4达到325℃，引入燃烧炉10进行燃烧反应。
[0047]
通过新工艺的具体实施，可将燃烧空气的温度自192℃提升至325℃，进一步降低了助燃气体的用量，同时加速硫浆燃烧反应进行，将燃烧炉出口过程气体中二氧化硫(so2)的浓度从5.0％提升至6.70％。避免了燃烧炉过氧燃烧，保持中心温度在1095℃左右，确保后续工艺中制酸尾气中氮氧化物(no
x
)合格。
[0048]
实施例3
[0049]
本发明所述的一种提升硫酸装置燃烧炉出口过程气体中so2浓度的新工艺，见图2，包括助燃煤气1，硫浆液2，雾化空气3，燃烧空气4，过程气体5，余热锅炉6，空气加热器7，蒸气冷凝水8，加热蒸气9，燃烧炉10，新增设换热器11。
[0050]
该处理工艺的具体实施方式为：
[0051]
1、在余热锅炉6出口过程气体管路5上增设换热器11；
[0052]
2、将经过空气加热器7加热的205℃的燃烧空气，引入新增设的换热器11；
[0053]
3、燃烧空气4在新增设的换热器11中同余热锅炉6出口的410℃的过程气体进行换热；
[0054]
4、经换热升温后的燃烧空气4达到327℃，引入燃烧炉10进行燃烧反应。
[0055]
通过新工艺的具体实施，可将燃烧空气的温度自205℃提升至327℃，进一步降低了助燃气体的用量，同时加速硫浆燃烧反应进行，将燃烧炉出口过程气体中二氧化硫(so2)的浓度从5.0％提升至6.87％。避免了燃烧炉过氧燃烧，保持中心温度在1118℃左右，确保后续工艺中制酸尾气中氮氧化物(no
x
)合格。
[0056]
上述实施例中，采用得到的过程气体进入后续工艺制备硫酸，制酸尾气中氮氧化物均≤150mg/m3。
[0057]
凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的技术保护范围。