[发明专利]一种转化SO2浓度的装置及SO2转化系统及转化方法

说明书

技术领域

本发明涉及烟气处理领域，尤指一种转化SO₂浓度的装置及包括该装置的SO₂转化系统及转化方法。

背景技术

SO₂氧化生成SO₃的反应在实际化工生产中应用非常广泛，通常用于制备硫酸等工业生产环节中，而SO₂的来源可以是有色金属冶炼，石油化工尾气，煤燃烧尾气等。

国家规定的SO₂的转化率标准在99.6％以上，要求排放到大气中的SO₂含量必须极低。所以SO₂在转化器中发生氧化反应生成SO₂，其转化率必须达标，并且在低成本下正常运行。

SO₂氧化成SO₃通常采用的方法为，将SO₂通入转化器中，在钒催化剂存在下进行催化氧化：

SO₂+(1/2)O₂＝SO₃ΔH＝-99.0kJ

钒催化剂是典型的液相负载型催化剂，它以五氧化二钒为主要活性组分，碱金属氧化物为助催化剂，硅藻土为催化剂载体，有时还加入某些金属或非金属氧化物，以满足强度和活性的特殊需要。

钒催化剂须在某一温度以上才能有效地发挥催化作用，此温度称为起燃温度，通常略高于400℃。近年来，研制成功的低温活性型钒催化剂，其起燃温度降低到370℃左右，因而提高了二氧化硫转化率。转化器进口的原料气温度保持在钒催化剂的起燃温度之上，通常为410～440℃。

二氧化硫经氧化反应放出的热量，会使催化剂层温度升高，同时二氧化硫的平衡转化率也会随之降低，当温度超过650℃时，将使催化剂损坏。为此，将转化器分成3～5层，层间进行间接或直接冷却，使每一催化剂层保持适宜反应温度，以同时获得较高的转化率和较快的反应速度。

一般进入转换器的SO₂浓度是转化操作中的最重要的条件之一，它的波动，引起转化温度、反应转化率的变化。当经过第一段钒催化剂的SO₂浓度过高时，反应最强烈释放的热量也会最大，可能出现钒催化剂过热并失去活性的情况，甚至烧坏。具体地，一般钒催化剂的温域在410～620℃，烟气中SO₂的进气浓度只能在4％—8％之间，而当进气浓度为13％或以上时，其通过转化器的第一段催化剂床程时放热量最强烈，床程出口温度就会达到700℃以上，这个温度远远的超过了催化剂的温域，会对催化剂造成严重的损害，使其失去活性。为了能够使转化反应正常进行，只有通过稀释SO₂的方法进行反应，但是这样一来不仅增加了生产成本，增大了生产的繁琐性，而且加大了转换器的处理量，降低了对SO₂的转换速度，SO₂的转换器的工作效率非常低。同时如果稀释不均的话还会降低SO₂的转化率，超出国家排放标准。

目前国内采用的转换器大部分为五段转化流程，即转换器的第一、二段床层之间用冷激气，其余的床层之间采用间壁换热式，虽然这样可以节省催化剂用量，但是如果在高浓度进气条件下，转化反应释放的热量仍非常大，而由于其冷激气都没有穿过第一、二层催化剂床层，整体催化剂床层所处的热域仍温度较高，所以SO₂的转化率就会降低，一般会低至97％以下，不能达到国家规定的SO₂排放标准。

发明内容

本发明的目的是提供一种转化SO₂浓度的装置及SO₂转化系统及转化方法，能够降低SO₂进入转化器的浓度，使SO₂进入转化器后，在保证高转化率及催化剂活性的前提下可以直接转化，并有效保证达到国家规定的SO₂排放标准。

本发明提供的技术方案如下：

一种转化SO₂浓度的装置，包括：

壳体、第一进气口、第一出气口、第一催化剂层、换热器；

其中，所述第一催化剂层设置在所述壳体内部并靠近于所述第一进气口，所述换热器设置在所述壳体内部并靠近于所述第一出气口，以使气体依次流过所述第一进气口、所述第一催化剂层、所述换热器、所述第一出气口；

其中，所述第一催化剂层的长度尺寸为600-3200mm。

进一步优选地，所述第一催化剂层的长度尺寸为900-1800mm。