硫铁矿制酸新型废热回收系统(1).pdf

·1 4 8 · 第2 9 届全国硫酸工业技术交流会论文集 硫铁矿制酸新型废热回收系统 申屠华德，张志孝 [ 中明( 湛江) 化机工程有限公司] 我国硫酸产量已达到约6 0o o ok t ／a ，其中硫 铁矿制酸大约有2 0M ∥a 硫铁矿制酸系统废热 利用水平大约为每吨酸生产蒸汽O ．9 —1 ．1 t ，新 型废热回收系统可达到1 ．5t ( 3 ．5M P a 、4 5 0 ℃蒸 汽) 带H R s 系统的硫磺制酸装置每吨酸蒸汽总 产量为1 ．7t ，其中0 ．4 —5t 为O ．6 —1M P a 饱和蒸 汽，且有O ．2 5t 蒸汽要用于熔融硫磺和除氧器 因此，硫铁矿制酸新型废热回收系统吨酸实际蒸 汽产量与带H R S 系统的硫磺制酸装置相近因 为本方案产的全是中压蒸汽，因而吨酸发电量高 于带H R s 系统的硫磺制酸装置 硫铁矿制酸新型废热回收系统是以焙烧炉出 口的锅炉为中心，利用净化、转化和干吸低中温废 热来进行给水和人炉空气的预热，以较大幅度地 提高蒸汽产量 1 新型废热回收系统的组成 a ．中压锅炉系统：主要包括产出4 ．0M P a 的 饱和蒸汽，采用低温过热器 b ．转化一段出口高温过热器。

c ．利用转化1 5 0 一1 6 0 ℃三氧化硫气体将进 沸腾炉的空气预热到9 0 ℃左右，接着利用电除尘 出口3 0 0 ℃左右的炉气将入炉空气进一步预热到 1 8 0 一2 0 0 ℃ d ．建立Y R H s 干吸热回收系统，将给水从 4 0 ℃预热到1 9 0 ℃，分二段预热，第一段将软水 预热到1 0 4 ℃进除氧器，第二段从1 0 4 ℃预热到 1 9 0 ℃ 2 实施新方案技术要点论述 a ．我们已经开发了利用电除尘出口炉气来 预热空气的板式换热器，将空气预热到1 3 0 ℃进 沸腾炉，这样可增加蒸汽产量7 ％一8 ％使用一 年半运行正常，平时不需人管理 b ．我们研究并实践过将进二吸塔三氧化硫 气体温度降至l l o —1 2 0 ℃这样做对吸收不仅 没有害，反而有利，因为温度已降低到接近三氧化 硫冷凝温度，不容易生成酸雾，尾气不冒白烟所 以二吸进口尚有5 0 ℃左右的热量可利用 c ．本来硫铁矿制酸在Ⅲ换出口或Ⅳ换出口 安装省煤器预热锅炉给水，现在只不过把位置移 一下，将热回收系统移到一段出口，在此安装高温 过热器而在转化一段出口安装高温过热器早已 是成熟的技术 d ．Y R H s 系统：( 干吸余热回收系统) 。

美国 M E C S 公司硫磺制酸在干吸系统开发了H R S 系统， 每吨酸可产o ．6 —1 - 0M P a 饱和蒸汽o ．4 ～0 ．5L ／t 其主要特点是将进吸收塔酸的温度提高到2 0 0 ℃， 出吸收塔酸的温度2 2 0 ℃；将酸浓提高到 埘( H 2 s 0 ．) 9 9 ％以上酸经过锅炉后温度降到1 9 2 ℃，然后在稀释器中加水稀释，由于稀释时放出热 量，酸温又升到2 0 0 ℃，再去吸收详见图1 硫铁矿制酸从基本原理E 看虽可以参照以上方 法，但要作较大的改进才能达到回收热量的目的，这 是因为硫铁矿制酸与硫磺制酸有较大的差别硫磺 制酸在应用H R s 系统时p ( S 0 2 ) 为1 1 ．O — 1 1 ．5 ％，而硫铁矿制酸只有8 ．5 ％左右，由于在 2 0 0 ℃下埘( H ：S O ) 9 9 ％酸液面上硫酸和三氧化 硫的平衡分压即p H ：s 0 4 + p S o ，一7 ．2 + 1 4 ．1 = 2 1 ．3 m m H g 是一定的，所以高气浓的硫磺制酸的吸收 率比硫铁矿制酸高得多，回收的热量也多这样 对硫铁矿制酸而言就要设法降低进塔的酸温和酸 浓，才能达到9 0 ％以上的吸收率，把热量交给循 环酸，以回收热量。

中屠华德等．硫铁矿制酸新型废热回收系统 ·1 4 9 · 1 9 4 ℃ 8 2 ℃扩 - 去最终吸收塔9 翻 一除雾嚣『nfi 瞄j蔓燕^ l U 州I 【r 『i 卜生q h × 气体 × 旦殳一孥I - 气体9 9 ℃ × × 甄有气体冷却器 一泵槽J 现有吸收塔 蠡省煤器 热量回收塔 L ⋯⋯⋯⋯⋯．一⋯⋯⋯⋯⋯⋯J 热量回牧系统 图lM E C S 公司设计的H R S 系统 另外，稀释器不一样硫磺制酸没有净化系统 且二氧化硫浓度高，所以空气带人系统的水量较 少，只有产叫( H ：S O ) 9 8 ％酸需水量的1 0 ％～2 0 ％， 因此，稀释器可以用水去稀释，并放出人量热量 因为是用水稀释，所以只有产品酸离开高温吸收系 统，并且是通过产蒸汽降温2 0 ℃后离开高温吸收 系统的这部分酸的热量还不够用来把水预热到 1 8 0 ℃，所以还可以允许有一部分加( H ：S O ) 9 8 ％酸 进入高温吸收系统，从而相应增加了流出高温吸收 系统的“成品酸”量，将给水预热到1 7 0 一1 8 0 ℃ 而硫铁矿制酸8 0 ％～1 0 0 ％的水是由炉气带 过来，这些水是由t ‘J ( H 2 S O 。

) 9 3 ％一9 4 ％的干燥酸 除下来的这样一来，高温吸收系统稀释器主要 靠埘( H ：S O ) 9 3 ％酸来稀释因为埘( H 2 S O ) 9 3 ％ 酸除带入水外还带人硫酸或说三氧化硫这部分 硫酸也要随同产品酸一起离开高温吸收系统例 如本方案中1 5 0k L ／a 制酸系统串人高温吸收系统 的加( H ：s O ) 9 4 ．5 ％的酸为3 7 ．ot ／h ，同时假定可 有10 ( ) ok g 水用于稀释，那末就可以加2 4 ．8 ∥h t c 『( H ：S O ) 9 8 ．3 ％酸进入高温吸收系统，以达到进 一步回收热能和吸收S O ，的目的而加( H ：S O ) 9 9 ．5 ％酸流出系统的量为7 6 ．3t ，是一吸产品酸 量的4 倍左右，这部分7 6 ．3L ／h 2 l O ℃的高温酸将 高温吸收系统的热带走，也可将3 0 ∥h 给水从4 0 ℃预热到1 8 2 ℃水可分二段预热，先从4 0 ℃预 热到1 0 4 ℃进除氧器，1 0 4 ℃水由给水泵经二段 高温预热后进锅炉而热回收系统稀释器中6 5 ℃的t ￡J ( H ：S O ) 9 4 ．5 ％酸与2 l o ℃剩余的酸在稀 释器内混合后温度达到1 8 0 ℃左右，达到进口高 温吸收酸的温度，详见计算书和2 图。

图2Y R H S 干吸余热回收系统 5 ％ ) ·1 5 0 · 第2 9 届全国硫酸工业技术交流会论文集 如果硫铁矿制酸要仿照H R S 系统来产蒸汽 的话，就只能产O ．1 一O ．2M P a 的蒸汽因为前 面提到的7 6 ．3L ／h 、温度为2 1 0 ℃的热酸，大约 1 4 0 一2 l O ℃温度段的热量是用来产蒸汽的这 一温度段的热量只能产0 ．1 一O ．2M P a 的蒸汽， 6 0 —1 4 0 ℃温度段的热量是用来预热给水的 0 ．1 一o ．2M P a 的蒸汽用途不广如用于预热给 水，这部分热量全变为3 ．5M P 8 、4 5 0 ℃的蒸汽 即把低位能提升到高位能，这本身是节能的重要 课题 3 回收热量组成 以1 5 0k L ／a ( 即1 8 ．7 5L ／h ) 硫酸产量为例进行 计算 a ．硫铁矿焙烧锅炉回收热量为： 5 ．9 3 ×1 0 7 l ∥h 1 64 7 2k w ( 按l ∥t 酸计) b ．空气预热器： 人炉空气2 0 0 ℃，空气量3 00 0 0m 3 ／h ，比4 0 ℃空气增加热量： 6 ．2 9 ×1 0 6l 【J ／hl7 4 8k W c ．转化一段出口蒸汽高温过热器： 8 ．3 6 ×1 0 6k J ／h23 2 2k W d ．Y R H s 干吸余热回收系统： 1 ．7 9 ×1 0 7k J ／h49 7 2k W 这部分热量相当70 0 0k g ／h 低压蒸汽，即每 吨酸产蒸汽0 ．3 7 5t ，比硫磺制酸少的主要原因就 是稀释器迸的主要是9 4 ．5 ％酸，发热量较少。

以上合计回收热量：9 ．1 9 ×1 07 砂h ( 2 55 2 8 k w ) ，相当于2 9 ．1 3 ∥h 蒸汽( 3 ．5M P a 4 5 0 ℃) ，折 合每吨酸产蒸汽1 ．5 5t 与常规制酸装置相比， 废热利用率增加了4 0 ％左右 4 结语 硫铁矿制酸整个制酸过程的放热量比硫磺制 酸多，但它变为低温的热量多，利用率低，所以产 汽率低现将电除尘出口炉气、二吸进口三氧化 硫等低温热量用来预热空气，在干吸设置Y R H S 系统回收吸收三氧化硫的热量来预热给水，转化 一段加高温过热器，使各部分热量合理利用，提高 总的产汽量。