[发明专利]一种接触法硫酸工艺用多级转化塔

说明书

本发明提供一种接触法硫酸工艺用多级转化塔，包括转化塔本体、导热油蒸发器、导热油泵；所述转化塔本体内自下而上交错设置若干填充催化剂的转化反应区和放热缓冲区，所述转化塔本体底部设有进气口、顶部设有出气口；所述放热缓冲区内设有设置一组换热管；所述导热油蒸发器内设置换热管道，换热管道两端分别与设于导热油蒸发器表面的换热管道进口、换热管道出口相连；所述转化塔本体的换热管、导热油蒸发器的换热管道、导热油泵连接成环。本发明提供的接触法硫酸工艺用多级转化塔结构简单、管理方便，所有的转化反应及热量传输均可以在转化塔内完成，无需如现有转化塔当反应过程中气体温度上升到550℃时必须引出进入换热器。

技术领域

本发明提供了一种接触法硫酸工艺用多级转化塔，属于化工设备领域。

背景技术

目前，制造硫酸的方法包括接触法和消化法。消化法制得的硫酸浓度低；而接触法硫酸工艺，无论是硫铁矿制酸还是硫磺制酸，或是各种其他矿石的冶炼制酸，最终得到的硫酸浓度大于98％，是最常用的方法。

接触法制硫酸，主要分三个阶段：SO₂制备、SO₂转化为SO₃、SO₃吸收。SO₂转化为SO₃的反应，须在催化剂的作用下才能完成。该转化反应是放热反应，催化剂通常是以V₂O₅为主要活性成分的钒催化剂，同时加入碱金属氧化物作为助催化剂，加入金属或非金属的氧化物来增加强度和活性的硅藻土作为催化剂的载体。催化剂被制成直径 4～6mm、长度5～15mm的柱状颗粒，近年来为了降低气体流过催化剂的床层阻力降低能耗，催化剂也有被制成球状或环状颗粒。

硫酸工艺转化催化剂的起燃温度，通常略高于400℃。低温活性型钒催化剂的起燃温度可以到370℃左右。进入转化塔的原料气(SO₂+O₂)温度必须大于催化剂的起燃温度，通常为410～450℃。由于矿石冶炼制酸的原料气经过湿法净化后降温至40℃左右，必须经过换热器加热，通常以转化反应后的热气体将原料气间接加热至反应所需温度，再进入转化塔。

由于SO₂转化成SO₃的反应是放热反应(放热量Q为：在25℃时，每生成1mol SO₃的放出热量为98.4kJ。钒催化剂的转化反应，在400℃时，反应速度更快，转化率更高)，会使催化剂床层温度升高，如超过650℃，则损坏催化剂。转化塔一般分成3～5层，层间进行间接或直接冷却，使得催化剂和反应气体保持适宜温度和高转化率、高反应速度。

现代硫酸生产两次转化工艺，经过两层或三层催化剂的气体，先进入中间吸收塔，吸收掉其中的SO₃，余气再次加热后通过后面的催化剂层二次转化，再进入吸收塔最终吸收。由于中间吸收移除了反应生成物，提高了二次转化率，总转化率＞99.5％。然而，由于为两次转化工艺，生产设备较复杂，需要设置两个以上的转化塔和吸收塔，不仅成本高，而且安装设置不方便。

发明内容

技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种接触法硫酸工艺用多级转化塔。

技术方案：本发明提供一种接触法硫酸工艺用多级转化塔，包括转化塔本体、导热油蒸发器、导热油泵；所述转化塔本体内自下而上交错设置若干填充催化剂的转化反应区和放热缓冲区，所述转化塔本体底部设有进气口、顶部设有出气口；所述放热缓冲区内设有设置一组换热管；所述导热油蒸发器内设置换热管道，换热管道两端分别与设于导热油蒸发器表面的换热管道进口、换热管道出口相连；所述转化塔本体的换热管、导热油蒸发器的换热管道、导热油泵连接成环。

作为改进，所述转化塔本体的换热管、导热油蒸发器的换热管道、导热油泵形成的环状管道内充满导热油作为换热介质。

作为另一种改进，还包括控制阀和温度检测器；所述控制阀与导热油蒸发器并联，所述温度检测器设于导热油泵出口端，且温度检测器发送温度信号至控制阀。