專利名稱：硫酸生產(chǎn)中制酸低溫位熱能回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硫酸，具體來說涉及硫酸生產(chǎn)過程中制酸工序低溫位熱能回收方法。
背景技術(shù)：
硫酸生產(chǎn)過程中，制酸工段低溫位熱能絕大部分裝置采用循環(huán)冷卻水將其帶走，此熱量約占硫酸生產(chǎn)過程中總發(fā)熱量的30%，如此不僅消耗大量的循環(huán)水及相應(yīng)的動力，而且造成了低溫位熱能的損失。 為回收利用此熱量，國內(nèi)外科研工作者不斷嘗試各種有效途徑，至目前為止，較為成熟的制酸低溫位熱能回收工藝為美國孟山都公司開發(fā)的"HRS"系統(tǒng)，該系統(tǒng)可回收制酸低溫位熱能后產(chǎn)生0. 4 1. 0MPa的低壓飽和蒸汽，硫磺制酸裝置產(chǎn)汽率約0. 4 0. 6t/t酸，硫鐵礦制酸裝置產(chǎn)汽率約0. 2 0. 35t/t酸。但該系統(tǒng)具有如下缺點
1)投資巨大；400kt/a硫磺制酸裝置改造需5000萬元左右； 2)操作控制范圍太窄；該裝置要求制酸酸濃控制在99% 100%之間進(jìn)行操作，否則將產(chǎn)生劇烈腐蝕，而目前國內(nèi)硫酸生產(chǎn)中裝置負(fù)荷頻繁，難以達(dá)到如此之高的控制水平； 3)老系統(tǒng)改造需額外增加4kPa左右阻力損失，受到原裝置二氧化硫主風(fēng)機(jī)壓頭限制，多數(shù)硫酸廠難以實施改造； 4)應(yīng)用推廣極為緩慢，此技術(shù)為上世紀(jì)80年代左右出現(xiàn)的，至今國內(nèi)僅有蘇州一個硫磺制酸裝置引用了這一技術(shù)并達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行外，其余尚無相關(guān)運(yùn)用報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供硫酸生產(chǎn)中制酸低溫位熱能回收方法，以解決硫酸生產(chǎn)過程中制酸工序低溫位熱能很難回收的問題。 這個問題是在硫酸生產(chǎn)時，制酸工段干燥塔、第一吸收塔、第二吸收塔都要用酸進(jìn)行循環(huán)，循環(huán)酸帶出大量的反應(yīng)熱、氣體降溫釋放熱、稀釋熱、混合熱等，出塔酸溫分別為70°C 、 104°C 、86°C 。為了提高干燥率和吸收率，必須分別將循環(huán)酸溫降至50°C 、80°C 、70。C后入塔進(jìn)行干燥和吸收。既要使循環(huán)酸冷卻降溫，又要盡可能回收大量的低溫位熱能。
為此，發(fā)明人針對在硫酸生產(chǎn)時，制酸工段干燥塔、第一吸收塔、第二吸收塔循環(huán)酸熱量的回收提供了以下技術(shù)方案 本發(fā)明的硫酸生產(chǎn)中制酸低溫位熱能回收方法，是由螺桿膨脹動力機(jī)組4，循環(huán)用的管道泵6和脫鹽水加熱器1通過管道連接組成熱能回收裝置；其中脫鹽水加熱器1通過管道連接螺桿膨脹動力機(jī)組中的工質(zhì)加熱器8和循環(huán)用的管道泵6連接成一個回路，將從制酸工序吸收塔出塔的高溫循環(huán)酸引入脫鹽水加熱器，經(jīng)過熱交換，循環(huán)酸濃硫酸7通過脫鹽水加熱器1的管間，除氧脫鹽水2走管內(nèi)，濃硫酸7被降溫后回到系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)吸收，所放出的熱量被除氧脫鹽水帶出；除氧脫鹽水被加熱后進(jìn)入螺桿膨脹動力機(jī)組的循環(huán)工質(zhì)加熱器8，放熱后通過管道泵循環(huán)，實現(xiàn)循環(huán)換熱；低沸點工質(zhì)與脫鹽水采用間接換熱，或直接用低沸點工質(zhì)與硫酸間接換熱，低沸點工質(zhì)被加熱后蒸發(fā)、升壓，然后通過螺桿膨脹動 力機(jī)實現(xiàn)發(fā)電或直接拖動其它原動力設(shè)備，工質(zhì)繼續(xù)循環(huán)，從而達(dá)到對制酸低溫位熱能有 效的回收。 上述硫酸生產(chǎn)中制酸低溫位熱能回收方法，其中螺桿膨脹動力機(jī)組包括工質(zhì)加熱 器、工質(zhì)冷凝器、螺桿膨脹動力機(jī)、發(fā)電機(jī)及電儀控制系統(tǒng)。 上述硫酸生產(chǎn)中制酸低溫位熱能回收方法，其中的高溫循環(huán)酸的溫度為 104°C 士8t:，循環(huán)酸被降溫后的溫度為85°C ±8°C。 上述硫酸生產(chǎn)中制酸低溫位熱能回收方法，其中的除氧脫鹽水被加熱后的溫度為 80°C ±8°C。 上述硫酸生產(chǎn)中制酸低溫位熱能回收方法，其中低沸點工質(zhì)是氨水，或是二甲謎。
說明①目前，因干燥塔出塔循環(huán)酸溫度稍低，暫不考慮其循環(huán)酸熱量的回收；② 考慮到泄漏時產(chǎn)生的隱患和材質(zhì)選擇的難度，鑒于目前的設(shè)備水平，暫不考慮直接用低沸 點工質(zhì)與硫酸間接換熱；③螺桿膨脹動力機(jī)組可以從市場購置，只需按照設(shè)計的技術(shù)路線 及工藝流程進(jìn)行配管。
使用本發(fā)明的熱能回收裝置，應(yīng)按以下要點進(jìn)行操作 1)補(bǔ)充除氧脫鹽水直至灌滿脫鹽水加熱器及管路 2)啟動脫鹽水管道泵建正常循環(huán)，等待硫酸裝置投料開車。 3)硫酸裝置開車后當(dāng)脫鹽水加熱器進(jìn)口濃硫酸溫度上升至8(TC后，啟動工質(zhì)泵 開始工質(zhì)循環(huán)工作，之后系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。 本發(fā)明方法具有下列優(yōu)點，(1)有效回收硫酸生產(chǎn)過程中制酸工段低溫位熱能，同 時節(jié)省循環(huán)冷卻水動力消耗和減少循環(huán)水補(bǔ)水量，節(jié)能意義重大； (2)本發(fā)明非常便于原有的硫酸裝置節(jié)能改造，幾乎對原裝置不作大的改動，僅增
加部分設(shè)備，不影響原裝置的主要操作控制； (3)所選用的螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組可靠性極高。 本發(fā)明適用于以硫磺或硫鐵礦為原料的硫酸生產(chǎn)企業(yè)，既可用于新裝置的建設(shè)， 也可用于老裝置的技術(shù)改造。


圖1為本發(fā)明方法的流程示意圖。 圖中，l.脫鹽水加熱器，2.除氧脫鹽水，3.循環(huán)工質(zhì)(氨水或二甲謎等低沸點工 質(zhì))，4.螺桿膨脹動力機(jī)組，5.工質(zhì)冷凝器，6.管道泵，7.濃硫酸，8.工質(zhì)加熱器，9.發(fā)電機(jī)。
具體實施方式

實施例1 甕福(集團(tuán))公司硫酸廠裝置的全套雙循環(huán)螺桿膨脹動力機(jī)組，包括一臺脫鹽水 加熱器1、一套螺桿膨脹動力機(jī)組4及相關(guān)電儀控制系統(tǒng)、工質(zhì)冷凝器5、一臺管道泵6組成 熱能回收裝置。將從制酸工序吸收塔出塔的溫度為104t:的循環(huán)酸引入脫鹽水加熱器l，經(jīng)
過熱交換，循環(huán)酸被降溫至85t:后回到系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)吸收，所放出的熱量被除氧脫鹽水帶出；除氧脫鹽水被加熱至8(TC后進(jìn)入螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組4，放熱后通過管道循環(huán)泵6循環(huán)， 實現(xiàn)循環(huán)換熱；低沸點工質(zhì)與脫鹽水間接換熱；低沸點工質(zhì)被加熱后蒸發(fā)、升壓，然后通過 螺桿膨脹動力機(jī)組4，帶動發(fā)電機(jī)9實現(xiàn)發(fā)電，工質(zhì)繼續(xù)循環(huán)，從而有效回收循環(huán)酸的低溫
位熱能。相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下 螺桿機(jī)進(jìn)口壓力1 36MPa (絕)； 螺桿機(jī)進(jìn)口溫度57 °C ; 螺桿機(jī)進(jìn)口流量840t/h ; 干度0. 089 ; 螺桿機(jī)出口壓力0. 83MPa (絕)； 螺桿機(jī)出口溫度37 °C ; 裝機(jī)發(fā)電功率700kW ; 額定發(fā)電功率650kW ; 凈發(fā)電功率310kW(因自耗電功率工質(zhì)泵功率270kW，循環(huán)冷卻水泵功率70kW)。 所取得的經(jīng)濟(jì)效益如下 裝機(jī)發(fā)電功率(kW) 700kW ; 凈發(fā)電功率(kW)310kW ; 年發(fā)電量(8000h/a) 248萬度； 年發(fā)電效益(0. 50元/kW. h) 124萬元; 減少循環(huán)水泵功率(kW) 384度/小時； 年節(jié)電量(8000h/a) 307萬度； 年節(jié)電效益(0. 50元/kW. h) 153. 5萬元; 年總收益277. 5萬元。
權(quán)利要求
硫酸生產(chǎn)中制酸低溫位熱能回收方法，其特征是由螺桿膨脹動力機(jī)組(4)，循環(huán)用的管道泵(6)和脫鹽水加熱器(1)通過管道連接組成熱能回收裝置；其中脫鹽水加熱器(1)通過管道連接螺桿膨脹動力機(jī)組中的工質(zhì)加熱器(8)和循環(huán)用的管道泵(6)連接成一個回路，將從制酸工序吸收塔出塔的高溫循環(huán)酸引入脫鹽水加熱器，經(jīng)過熱交換，循環(huán)酸濃硫酸(7)通過脫鹽水加熱器(1)的管間，除氧脫鹽水(2)走管內(nèi)，濃硫酸(7)被降溫后回到系統(tǒng)再進(jìn)行循環(huán)吸收，所放出的熱量被除氧脫鹽水帶出；除氧脫鹽水被加熱后進(jìn)入螺桿膨脹動力機(jī)組(4)的循環(huán)工質(zhì)加熱器(8)，放熱后通過管道泵循環(huán)，實現(xiàn)循環(huán)換熱；低沸點工質(zhì)與脫鹽水采用間接換熱，或直接用低沸點工質(zhì)與硫酸間接換熱，低沸點工質(zhì)被加熱后蒸發(fā)、升壓，然后通過螺桿膨脹動力機(jī)組實現(xiàn)發(fā)電，或直接拖動其它原動力設(shè)備，工質(zhì)繼續(xù)循環(huán)，從而達(dá)到對制酸低溫位熱能有效的回收。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸生產(chǎn)中制酸低溫位熱能回收方法，其特征是其中螺桿膨脹動力機(jī)組包括工質(zhì)加熱器、工質(zhì)冷凝器、螺桿膨脹動力機(jī)、發(fā)電機(jī)(9)及電儀控制系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸生產(chǎn)中制酸低溫位熱能回收方法，其特征是其中的高溫循環(huán)酸濃硫酸(7)的溫度為104°C 士8t:，循環(huán)酸被降溫后的溫度為85t: ±8°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸生產(chǎn)中制酸低溫位熱能回收方法，其中的除氧脫鹽水被加熱后的溫度為8(TC ±8°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸生產(chǎn)中制酸低溫位熱能回收方法，其特征是其中低沸點工質(zhì)是氨水，或是二甲謎。
全文摘要
本發(fā)明公開的硫酸生產(chǎn)中制酸低溫位熱能回收方法，由螺桿膨脹發(fā)電機(jī)組、循環(huán)泵和脫鹽水加熱器組成的熱能回收裝置；將從制酸工序吸收塔出塔的高溫循環(huán)酸引入脫鹽水加熱器，經(jīng)過熱交換，循環(huán)酸被降溫后回到系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)吸收，所放出的熱量被除氧脫鹽水帶出，除氧脫鹽水被加熱后進(jìn)入工質(zhì)加熱器，放熱后通過管道泵循環(huán)換熱，低沸點工質(zhì)與脫鹽水采用間接換熱，或直接用低沸點工質(zhì)與硫酸間接換熱，工質(zhì)被加熱后蒸發(fā)、升壓，然后通過螺桿膨脹動力機(jī)實現(xiàn)發(fā)電或直接拖動其它設(shè)備，工質(zhì)繼續(xù)循環(huán)，回收循環(huán)酸的低溫位熱能。本發(fā)明可節(jié)省循環(huán)冷卻水動力消耗和減少循環(huán)水補(bǔ)水量，回收熱能，適用于以硫磺或硫鐵礦為原料的硫酸生產(chǎn)企業(yè)。
文檔編號F01C13/00GK101781998SQ20091010299
公開日2010年7月21日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者付勇, 劉立峰, 岑祖望, 楊毅, 邱祖軍 申請人:甕福(集團(tuán))有限責(zé)任公司