[发明专利]一种高浓度SO2烟气制酸工艺

说明书

本发明公开了一种高浓度SO₂烟气控温转化器及其应用工艺，控温转化器包括长方体形的壳体及其支座，壳体内分为触媒层和瓷球层，瓷球层位于触媒层的两侧，触媒层埋设有换热管，壳体的侧壁设置有低温气体进、出口和高温气体进、出口，低温气体从换热管束中流过，可通过合理的换热管数量来保证换热面积，高浓度SO₂烟气从瓷球区和触媒区流过，低温气体和高温气体交叉流动换热。换热管埋入触媒层中，触媒的充填量大大增加，高温气体进入触媒转化，保证触媒温度在最合适的转化温度下反应。控温转化器的三种应用工艺能满足冶炼烟气浓度和气量的双层波动，可使SO₂的总转化率保持在99.75％‑99.95％的高水平状态。三种工艺各有优势，可根据实际情况选用。

技术领域

本发明涉及一种高浓度SO₂烟气制酸工艺。

背景技术

随着有色冶炼行业日渐趋向富氧熔炼、吹炼的不断发展，火法冶炼产生烟气的SO₂浓度越来越高，最高达到30％(v％)以上。其配套的烟气制酸工艺也逐步往高浓度SO₂制酸的方向发展，并出现了以下较为典型的几种高浓SO₂烟气制酸工艺。国外公司采用的技术主要有：1、奥图泰公司的LUREC循环转化工艺； 2、孟莫克公司的“预转化工艺”；3、拜耳技术公司的Bayqik高浓度二氧化硫烟气制酸工艺。针对拜耳技术公司的Bayqik工艺，国内有宜兴市化工成套设备有限公司提出了：“一种准等温文丘里热能置换转化器(CN 102910592 B)”和“一种卧式准等温转化器(CN 202880881 U)”。值得注意的是，除了奥图泰的LUREC 和孟莫克预转化工艺有过大型化制酸装置的成功运行案例外，拜耳公司的Bayqik 工艺尚未在30万吨/年以上的大型硫酸厂有过应用业绩。究其原因，主要是这种转化器在设计放大上尚存在一些问题。一方面，触媒被填充在换热管道内部使得单管触媒装填有限；另一方面，由于全部SO₂烟气进入这种转化器放出的大量热需要更大流量的冷气体进行冷却换热才能使触媒不被烧毁。从而导致这种转化器的制作体积巨大，其体积至少是一般高浓转化装置的2～3倍以上，给制造加工带来了较大困难。但尽管如此，就这种工艺本身而言，能够只经过一层触媒反应，就使转化率达到90％左右，可以简化整个转化流程和工艺设备，对于投资和运行来说其实有着不小的吸引力和较大的发展前景。那么该工艺需要克服的两个核心问题就是：1、如何方便地进行这种转化器的大型化制作；2、如何从转化工艺流程上设法减少这种转化器需要通入的烟气量。

发明内容

本发明针对拜耳公司的Bayqik工艺存在的上述两个核心问题，提供一种适合大型化制作，且能保证高浓SO₂烟气转化率在90％以上的控温转化器，及通过流程优化使进控温转化器的SO₂烟气量尽量小，从而使转化器的体积尽量小。

本发明提供的这种高浓度SO₂烟气控温转化器，包括长方体形的壳体及其支座，壳体内分为触媒层和瓷球层，瓷球层位于触媒层的两侧，触媒层埋设有换热管，壳体的侧壁设置有低温气体进、出口和高温气体进、出口，低温气体从换热管束中流过，高浓度SO₂烟气从瓷球区和触媒区流过，低温气体和高温气体交叉流动换热。

所述触媒层和瓷球层的四周分别用不锈钢金属筛板框住。

所述换热管沿所述壳体长度方向布置，有沿壳体高度方向的多排，相邻排换热管之间错位排布，换热管的直径在50-300mm之间。

所述壳体采用不锈钢材料制作，或者采用碳钢材料制作后内衬耐火砖砌层。

所述壳体的顶面设置有可开闭的触媒装填口和瓷球装填口，底面设置有可开闭的触媒卸料口和瓷球卸料口。

所述低温气体进、出口和高温气体进、出口均为外端口径小于内端口径的锥形接口。