[发明专利]操作硫酸设备的方法

说明书

本发明涉及操作用于生产硫酸的设备的方法，其中将含三氧化硫的气体供给到中间吸收系统，或者供给到最终吸收器，以至少部分地吸收在硫酸中，其中中间吸收系统包括第一级并流吸收器和第二级逆流吸收器，和其中该设备进一步包括热回收系统以通过使用由硫酸中三氧化硫的放热吸收产生的热来产生低压蒸汽。

硫酸通常由所谓的双吸收方法来生产，如Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry，第5版，第A25卷，第635-700页中所述。作为冶炼设备的废气或者通过燃烧硫获得的二氧化硫(SO₂)，依靠例如以五氧化二钒为活性组分的固体催化剂在多级转化器中转化为三氧化硫(SO₃)。在转化器的接触阶段之后将获得的SO₃取出，并供给到中间吸收器，或者在转化器的最终接触阶段之后供给至最终吸收器，在这里引导含SO₃气体与浓硫酸逆流或并流，并吸收在浓硫酸中。

SO₃在硫酸中的吸收是强放热过程，因此酸被加热，并且需要再次冷却。同时，酸的热，其明显>140℃，可以用来产生蒸汽和回收能量。本领域中已知和应用各种热回收系统，例如由本申请人实施的所谓HEROS系统(参见例如WO2005/095272A或WO2011/091950A)或者EP0499290B1中所述的Monsanto的所谓HRS系统。在HEROS系统中，中间吸收系统包括文丘里吸收器和中间吸收塔，其中在文丘里吸收器中通常供应的SO₃的主要量(80-90％)吸收在硫酸中，并且仅剩余量的SO₃进料至中间吸收塔中。

但是，硫酸设备的中间吸收阶段中现有的热回收系统，在不使用加压蒸汽时，或者在热回收系统失效时，存在不足。如果这发生在HRS系统中，整个硫酸设备必须关闭。在HEROS系统中，文丘里吸收器可以用作气道，没有硫酸引入该气道中，但是由于中间吸收塔中的低灌注速率(irrigation rate)，必须降低设备容量。

发明概述

本发明的目的是使硫酸设备即使在热回收系统不运转的情况中也能满负荷操作。

根据本发明，这个问题通过根据权利要求1所述的方法来解决，该方法允许硫酸设备的双模式操作。当热回收系统在操作中并且产生低压蒸汽时，将从第一阶段吸收器和从第二阶段取出的全部酸循环到第一阶段吸收器的酸回路中，而当热回收系统没有运转时，不将酸进料到第一阶段吸收器，并且第二阶段优选地专门从独立的酸循环系统进料，例如最终吸收器的酸循环系统或者常规硫酸设备中具有的干燥塔的交叉流。

根据本发明的优选实施方案，第一阶段设计为文丘里型吸收器，和第二阶段设计为填料床吸收器。

当热回收系统运转时，优选将第二阶段吸收器的灌注速率调节为吸收供应到中间吸收系统的含三氧化硫的气体中所含的全部SO₃所需的总酸流的5-30％，优选10-20％。在这种操作模式中，根据本发明，从最终吸收器的酸回路取出供应到第二阶段吸收器的酸。第二阶段吸收器的酸泵优选没有运转。填料下面的温度高于130℃，优选高于150℃。在热回收系统中回收中间吸收系统中产生的全部热能。

另一方面，如果热回收系统没有运转，第二阶段吸收器的灌注速率增大到吸收供应到中间吸收系统的含三氧化硫的气体中所含的全部SO₃所需的总酸流的>90％，优选100％，而不将硫酸供应到第一阶段吸收器。

如果第一阶段吸收器未起作用，在现有技术设备中，第二阶段吸收器中不会提供足够的硫酸来吸收进料到该吸收器中的全部SO₃。所以，设备容量必须降低。与此相反，本发明计划保持设备容量。出于此目的，将全部SO₃进料到第二阶段吸收器，增加向第二阶段吸收器的酸供应，由此甚至大量的SO₃仍能够被吸收。由此，即使热回收系统没有运转，硫酸装置也能够继续满负荷操作。

本发明还涉及根据权利要求8所述的生产硫酸的设备，其适于实施如上所述的方法。该设备由中间吸收系统和用于产生低压蒸汽的热回收系统组成，中间吸收系统具有第一阶段吸收器，优选为文丘里型吸收器，和第二阶段吸收器，优选为填料床吸收器，其中第二阶段吸收器包括用于将硫酸供应到填料上的分配器系统，在该填料中酸与含三氧化硫的气体逆流地从顶部滴流到底部。分配器系统包括用于将酸供应到第二阶段吸收器的两个单独的集管，其中第一集管的尺寸大于第二集管，以向第二阶段吸收器供应更大量的酸。