专利名称：一种卧式准等温转化器的制作方法
技术领域：
本发明涉及硫酸生产及其他余热回收技术领域，特别涉及于硫磺制酸、冶炼烟气制酸、硫铁矿制酸及其他用S02烟气制取硫酸的换热设备。
背景技术：
硫酸生产中高浓度转化技术一直是行业难题，随着冶炼技术的进步，富氧冶炼技术的发展，目前许多冶金炉窑都提高了冶炼尾气二氧化硫的浓度。现代冶炼炉生产的二氧化硫浓度高达30% 60%，如此高的二氧化硫浓度难以进入常规制酸系统的转化及干吸工段，会造成热量不平衡，系统难以将热量很好的移出，会导致催化剂失效、设备高温变形、干吸酸温过高，这些都严重影响系统的正常生产。目前奥图泰、孟莫克等国外公司均有高浓度转化的相关技术，都是通过工艺设计来达到转化高浓度二氧化硫的目的。奥图泰的技术为循环烟气转化技术，利用一段转化生成的S03以一定量返回一段来抑制一段转化的进行，降低一段转化率，同时也控制了一层出口温度。但该技术中使用的高温风机价格昂贵，易损坏，而且能耗较高；孟莫克的高浓度转化技术是一种双原料法转化工艺，即采用两种不同的原料气，高浓度气体和稀释空气，让所有稀释空气都加到一小部分高浓度烟气中，混合后的气体在一层反应，其余的高浓度气体在一层出口和预转化后的气体混合，这种工艺不会超过催化剂能承受的温度，可得到一个较为适宜转化系统生产的浓度，但该工艺无法处理二氧化硫浓度超过18%的烟气，实际该种工艺是由法国人Ugine Kuhlmann在1935年已申请过专利，以上两种方法都有一定局限性且不利于热能回收，有待改进。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供一种有效解决由于进入转化器的二氧化硫浓度过高导致的系统热量不平衡，系统难以将热量很好的移出，催化剂失效，设备高温变形，干吸酸温过高等问题、大大提高单层转化率，并且很好地回收系统热能副产蒸汽的卧式准等温转化器。本发明为解决上述技术问题，提供了以下技术方案一种卧式准等温转化器，其特征在于包括空气预热器、卧式反应器，所述空气预热器包括壳体，壳体顶端设置有空气进口，壳体通过上下两块管板分隔成上、中、下三个舱室，所述的两块管板上对应均匀开设有若干个管束通孔，中舱室内设置有若干根换热管束，换热管束两端伸入上下管板上通孔内密封固定连接，下舱室外壳上设置有空气出口与卧室反应器前端空气进气口连接，所述中舱室外壳上设置有预热器夹套、连通中舱室，预热器夹套一端开设有烟气出气口 ；所述的卧式反应器包括壳体，壳体左右两端分别设置有空气进气口、空气出气口，通过设置左右两块管板将壳体分隔成前中后三个舱室，所述两块管板上对应开设有若干个管束通孔，中舱室顶部外壳上设置有烟气入口管，中舱室内设置有若干根换热管束，换热管束两端伸入管板对应的通孔内、固定密封连接，所述中舱室换热管束间填充有反应触媒，换热管束下方设置有支撑格栅，支撑格栅下方壳体上设置有一出气管道连接空气预热器的中舱室。作为本发明的进一步改进，烟气入口管内设置有气体分布板。作为本发明的进一步改进，烟气入口管为上端为圆形接管，下端为方形接管，两者逐渐扩大连接。圆形接管经扩大后变为方形接口与设备壳体上部相接，以使气体能更好地在设备内分布均匀。作为本发明的进一步改进，所述的气体分布板为一悬挂在入口管下部的圆形孔板，圆形孔板上开有气流分布孔。根据气流流入量大小，在圆形板不同区域开不同面积的孔。
本发明利用化学反应平衡原理在硫酸生产中二氧化硫与氧气进行氧化反应，即硫酸生产过程中的转化反应，该反应是典型的放热反应，气体体积缩小的反应，根据反应平衡原理降低温度和提高压力有利于转化向正反应方向进行，利于提高转化率，但放热反应在反应过程中会不断放出热量提高反应气体的温度，这样会抑制反应的进行，本发明的设备正是解决了反应过程中反应气体温度不断升高的问题，即通过设备巧妙设计利用外界空气对反应的气体持续进行冷却，使反应不但能持续向正反应方向进行，还能持续将反应产生的热量移出，促进反应不断向右进行，能有效提高系统转化率，单层转化率比传统的转化器一层提高近1. 4倍。而通过提高压力来推动反应向正反应方向进行是不可取的，因为那样需提高鼓风机压力，会消耗大量电能，极不经济。为更好的解释本发明的技术方案以下详细介绍本发明的工作原理来自外界420°C左右的含二氧化硫的烟气从卧式反应器壳体上的烟气入口管进入，通过气体分布板进入卧式准等温转化器的中舱室与触媒进行反应，经过支撑格栅过滤后，通过中舱室壳体上的出气管道通入空气预热器中舱室(即预热器壳程)，对从空气预热器顶端空气进口进入中舱室换热管(即管程)的空气进行预热，然后通过预热器夹套上的烟气出气口进入下一设备，预热后的空气进入空气预热器下舱室，通过下舱室壳体上的空气出口进入卧式反应器的前舱室，并继续流入卧式反应器的中舱室内的换热管束对不断放出热量的反应烟气进行冷却，同时空气自身被加热，从后舱室的空气出气口排出，送去副产蒸汽的工段，有效回收热能。由预热器夹套送出去下一设备。从空气鼓风机来的空气先经预热器被反应烟气预热后送往的换热管束的管内，用来冷却反应段不断放出热量的反应烟气，同时被加热，
本发明具有如下优点一是该发明设备的应用可大大减少制酸传统工艺转化工段的换热器及相关管道配置，既可以节省设备投资，又缩小了占地面积；二是该发明设备基本不受二氧化硫浓度限制，可用于很高浓度的二氧化硫气体；三是该发明设备中的反应热是通过换热管间流通的是空气，连接到锅炉，不仅能最大限度地回收系统热量，还防止了换热管的腐蚀。四是该发明设备可通过空气的鼓入量来平衡系统热量的波动，也就是说可以适应二氧化硫浓度在较大浓度波动范围，操作弹性大，具有极大的操作灵活性。五是该发明设备配置灵活，可利用该设备设计成套工艺用于新建高浓度烟气制酸的酸厂；也可用于对现有酸厂进行改造，为现有转化系统增加一台该发明设备来降低高浓度烟气中的部分烟气的浓度，再与未降低浓度的烟气混合成适应原有转化工艺的烟气浓度后进入系统原有转化器。
图1是本发明的结构示意图。图2为图1所述气体分布板结构示意图。
具体实施例方式一种卧式准等温转化器，包括空气预热器001、卧式反应器002，所述空气预热器001包括壳体011，壳体011顶端设置有空气进口 012，壳体011通过上下两块管板013分隔成上、中、下三个舱室(014、015、016)，所述的两块管板013上对应均匀开设有若干个管束通孔，中舱室015内设置有若干根换热管束017，换热管束017两端伸入上下管板013上通孔内密封固定连接，下舱室016外壳上设置有空气出口 018与卧室反应器002前端空气进气口 022连接，所述中舱室015外壳上设置有预热器夹套003、连通中舱室015，预热器夹套003 —端开设有烟气出气口 031 ;所述的卧式反应器002包括壳体021，壳体021左右两端分别设置有空气进气口 022、空气出气口 023，通过设置左右两块管板024将壳体021分隔成前中后三个舱室(025、026、027)，所述两块管板024上对应开设有若干个管束通孔，中舱室026顶部外壳上设置有烟气入口管028，中舱室026内设置有若干根换热管束029，换热管束029两端伸入管板024对应的通孔内、固定密封连接，所述中舱室026换热管束间填充有反应触媒，换热管束029下方设置有支撑格栅004，支撑格栅004下方壳体021上设置有一出气管道005连接空气预热器001的中舱室015，烟气入口管028内设置有气体分布板281，烟气入口管028为烟气入口管为上端为圆形接管，下端为方形接管，两者逐渐扩大连接，圆形接管经扩大后变为方形接管与壳体011上部相接，以使气体能更好地在设备内分布均匀，所述的气体分布板281为一悬挂在入口管下部的圆形孔板，圆形孔板上开有气流分布孔282，根据气流流入 量大小，在圆形板不同区域开不同面积的孔。
权利要求
1.一种卧式准等温转化器，其特征在于包括空气预热器、卧式反应器，所述空气预热器包括壳体，壳体顶端设置有空气进ロ，壳体通过上下两块管板分隔成上、中、下三个舱室，所述的两块管板上对应均匀开设有若干个管束通孔，中舱室内设置有若干根换热管束，换热管束两端伸入上下管板上通孔内密封固定连接，下舱室外壳上设置有空气出口与卧室反应器前端空气进气ロ连接，所述中舱室外壳上设置有预热器夹套、连通中舱室，预热器夹套ー端开设有烟气出气ロ ；所述的卧式反应器包括壳体，壳体左右两端分别设置有空气进气ロ、空气出气ロ，通过设置左右两块管板将壳体分隔成前中后三个舱室，所述两块管板上对应开设有若干个管束通孔，中舱室顶部外壳上设置有烟气入口管，中舱室内设置有若干根换热管束，换热管束两端伸入管板对应的通孔内、固定密封连接，所述中舱室换热管束间填充有反应触媒，换热管束下方设置有支撑格栅，支撑格栅下方壳体上设置有一出气管道连接空气预热器的中舱室。
2.根据权利要求1所述的ー种卧式准等温转化器，其特征在于烟气入口管内设置有气体分布装置。
3.根据权利要求1所述的ー种卧式准等温转化器，其特征在于烟气入口管为上端为圆形接管，下端为方形接管，两者逐渐扩大连接。
4.根据权利要求1所述的ー种卧式准等温转化器，其特征在于所述的气体分布板为ー悬挂在入口管下部的圆形孔板，圆形孔板上开有气流分布孔。
全文摘要
一种卧式准等温转化器,硫酸生产中高浓度转化技术一直是行业难题，现代冶炼炉生产的二氧化硫浓度高达30%～60%，如此高的二氧化硫浓度难以进入常规制酸系统的转化及干吸工段，单层转化率过低，会造成热量不平衡，系统难以将热量很好的移出，会导致催化剂失效、设备高温变形、干吸酸温过高，这些都严重影响系统的正常生产，卧式准等温转化器是一种以反应平衡为原理依托开发的适用于高浓度二氧化硫烟气制取硫酸酸的设备，该换热器在设计上做到了在二氧化硫氧化反应进行的同时能持续将转化器内的热量持续移出，单层转化率提高近1.4倍，不仅有助于放热反应持续向右进行，还起到了保护催化剂及设备的作用，该设备主要由壳体、气体分布装置、预热器、预热器夹套、卧式反应器、冷却风管、格栅、支撑梁、进出风管等部分构成。
文档编号C01B17/80GK103043626SQ20121042433
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者宋小良, 李淑全, 冯拥军, 郭效英 申请人:宜兴市化工成套设备有限公司