一种含SO2气体制备硫酸的装置的制作方法

本实用新型属于化工领域，具体涉及一种含SO2气体制备硫酸的装置。

背景技术：

SO2是大气主要污染物，煤炭、石油和天然气燃烧过程中、硫化物矿石焙烧、冶炼过程中都会有大量的SO2烟气产生。其中，燃煤电厂、有色金属冶炼厂、炼油厂、硫酸厂及燃煤燃油的工业锅炉、炉窑等是SO2主要的排放源。我国硫资源紧缺而同时却又饱受SO2污染。

传统湿法制备硫酸工艺，转化气采用熔盐或蒸汽间接换热降温。采用熔盐间接换热，流程复杂且熔盐容易堵塞设备、管道；近年来改用蒸气换热后由于床间冷却器和气体冷却器结构设计不合理，极易发生泄漏且检查、维修困难，而且用4.0～6.0MPa高压蒸汽作为换热介质时，高压蒸汽对冷却管的材质有很高要求。

技术实现要素：

本实用新型针对上述存在的问题提供一种含SO2气体制备硫酸的装置。利用该装置可以有效的处理含SO2气体，且对气体中的SO2浓度适用范围较宽，解决现有技术中的脱硫产物的二次污染问题，同时又实现硫资源循环使用，有效的避免硫资源的浪费。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种含SO2气体制备硫酸的装置，该装置包括SO2气体加热器、反应器以及换热器，所述的SO2气体加热器的输出管道、空气换热器的输出管道以及水蒸气的输出管道均与第 I换热器相连，所述的第I换热器的输出端通过反应器一段依次与第I换热器、反应器二段、第II换热器、反应器三段、气体冷却器、冷凝器、尾气吸收塔和烟囱相连。

本实用新技术方案中：空气的输出管道依次通过冷却风机和冷凝器后分别与SO2气体加热器和水加热器相连。

本实用新型技术方案中：空气的输出管道依次通过冷却风机和冷凝器后与空气加压风机相连，所述的空气加压风机的输出端通过气体冷却器、第II换热器后分别与空气换热器和空气加压风机相连。

本实用新型技术方案中：水的输出端依次与水加热器和空气换热器相连。

本实用新型技术方案中：所述的冷凝器的输出端依次与循环酸槽、循环酸泵和酸冷却器相连。

本实用新型技术方案中：所述反应器采用三段催化床层，床层之间通过换热器连接。

本实用新型技术方案中：所述装置的第II换热器、气体冷却器和冷凝器均采用空气作为热媒介质换热。

本实用新型技术方案中：所述装置的第I换热器冷侧进口前、空气加压风机前均设置了气体混合结构。

本实用新型技术方案中：所述装置的气体冷却器、第II换热器和空气加压风机之间设置了空气循环回路。

本实用新型的有益效果：

该装置可以有效的处理含SO2气体，且对气体中的SO2浓度适用范围较宽，解决了现有技术中的脱硫产物的二次污染问题，同时又实现了硫资源循环使用，有效的避免了硫资源的浪费；该工艺系统不需要外部热源，装置自身能实现自热平衡，还能富裕部分热量用于水的加热；该工艺系统除水加热器和空气换热器外均为常压设备，危险性小；该工艺系统流程简单，设备均为常用设备，可靠性高；该工艺系统根据反应工艺气体露点高达～ 260℃的特点在气体冷却器空气侧进口前设置气体混合结构，使冷侧空气的温度高于热工艺气体的露点温度，可避免露点腐蚀；该工艺系统可高效回收利用硫，充分利用制硫酸过程的余热资源，使得生产成本更低、资源利用效率更高。

附图说明

图1是本实用新型的含SO2气体制备硫酸的装置示意图。

其中：1为含SO2气体加热器、2为反应器一段、2-1为反应器二段，2-2为反应器三段，3为第I换热器、4为第II换热器、5为气体冷却器、6为冷凝器、7为尾气吸收塔、 8为烟囱、9为水加热器、10为空气换热器、11为空气加压风机、12为冷却风机、13为循环酸槽，14为循环酸泵、15为酸冷却器。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型的保护范围不限于此：

一种含SO2气体制备硫酸的装置，该装置包括SO2气体加热器(1)、反应器以及换热器，所述的SO2气体加热器(1)的输出管道、空气换热器(10)的输出管道以及水蒸气的输出管道均与第I换热器(3)相连，所述的第I换热器(3)的输出端通过反应器一段 (2)依次与第I换热器(3)、反应器二段(2-1)、第II换热器(4)、反应器三段(2-2)、气体冷却器(5)、冷凝器(6)、尾气吸收塔(7)和烟囱(8)相连。

空气的输出管道依次通过冷却风机(12)和冷凝器(6)后分别与SO2气体加热器(1) 和水加热器(9)相连。空气的输出管道依次通过冷却风机(12)和冷凝器(6)后还与空气加压风机(11)相连，所述的空气加压风机(11)的输出端通过气体冷却器(5)、第II 换热器(4)后分别与空气换热器(10)和空气加压风机(11)相连。

水的输出端依次与水加热器(9)和空气换热器(10)相连。所述的冷凝器(6)的输出端依次与循环酸槽(13)、循环酸泵(14)和酸冷却器(15)相连。所述反应器一段 (2)采用三段催化床层，床层之间通过换热器连接。

含SO2气体通过管路连接所述SO2气体加热器(1)的加热通道后与水蒸气和热空气混合，混合后热工艺气进入第I换热器(3)加热通道后依次连接所述反应器一段(2)、第I换热器(3)、反应器二段(2-1)、第II换热器(4)、反应器三段(2-2)、气体冷却器 (5)、冷凝器(6)、尾气吸收塔(7)和烟囱(8)，来自大气中的空气经所述冷却风机(12) 加压后进入所述冷凝器(6)加热通道，冷凝器(6)的冷却空气出口分别连接所述含SO2气体加热器(1)、水加热器(9)、空气加压风机(11)前气体混合结构，空气加压风机(11) 后热空气依次经气体冷却器(5)和第II换热器(4)加热通道加热，加热后空气部分返回空气加压风机(11)前气体混合结构，其余空气去空气换热器(10)降温，降温后空气与含SO2气体和水蒸气混合。

工作时，含SO2气体经含SO2加热器1的加热通道加热至～160℃后与水蒸气和来自空气换热器10的热空气混合，混合后工艺气温度～263℃，混合后工艺气进入第I换热器 3加热通道加热至～405℃，然后进入反应器一段，在反应器一段～90％的SO2被氧化为 SO3，生成反应热将工艺气升温至～540℃，反应器一段出口工艺气进入第I换热器3换热降温至～400℃后进入反应器二段，在反应器二段～96％的SO2被氧化为SO3，生成反应热将工艺气升温至～405℃，反应器二段出口工艺气进入第II换热器4换热降温至～400℃后进入反应器三段，在反应器三段～99.5％的SO2被氧化为SO3，生成反应热将工艺气升温至～402℃，反应器三段出口工艺气进入气体冷却器5降温至～290℃后进入冷凝器6。气体冷却器5出口的工艺气体(温度高于露点20～30℃)进入冷凝器6的管程，被壳程中来自冷却风机10的冷空气逆流冷却，工艺气体中的硫酸蒸汽及部分水蒸气冷凝为液体而从气体中分离出来，不凝气体经尾气吸收塔脱硫后送入烟囱排放。

冷凝器6壳程出口空气～180℃分为三股，一股送入含SO2气体加热器1加热含SO2气体，一股送入水加热器加热水，另外一股空气与循环空气混合至～280℃送入空气加压风机11，空气经加压后送入依次送入气体冷却器5和第II换热器4换热，气体冷却器5 和第II换热器4出口空气温度分别为～327℃、～329℃，第II换热器4出口空气部分循环回空气加压风机11，剩余空气送入空气换热器换热降温，降温至～280℃与含SO2气体和水蒸气混合。