一种采用低氮燃烧的废硫酸裂解炉的制作方法
【专利摘要】一种采用低氮燃烧的废硫酸裂解炉，其特征在于：裂解炉为卧式结构，炉体长度和管口的开孔尺寸由整个制酸系统的规模确定；裂解炉腔体内部分为前段、中段、后段三部分，前段为低氮燃烧室、中段为炉气混合室、后段为高温氧化室；裂解炉包括外保温层、壳体、隔热保温层、耐火耐酸层；裂解炉壳体包括筒体、端板和支座。本实用新型最大的优点在于节能、环保、高效和安全稳定。
【专利说明】
一种采用低氮燃烧的废硫酸裂解炉
技术领域
[0001]本发明属于化工环保技术领域，具体涉及一种采用低氮燃烧技术的废硫酸裂解工艺所用的废酸裂解炉。
【背景技术】
[0002]我国的各类相关化工装置，如涉及到磺化、烷基化、水合水解、净化及脱水等工艺，每年都会副产大量废硫酸，尤其是国内众多炼厂的烷基化装置在生产异辛烷过程中，每生产I吨烃基化油要产生80?10kg的废硫酸，该废硫酸黏度大，色质差，难处理，除含有80?85%的硫酸外，还含有8?14%的有机物和水。目前废硫酸的处理方法主要有以下几种:1.碱中和法，让硫酸跟各种无机碱进行中和反应，制取硫酸铵、硫酸镁、硫酸钙等。2.脱除杂质后浓缩，通过吸附、过滤、氧化、蒸馏、气提、萃取等方式脱除废硫酸中的有机和无机杂质，然后对除杂后的稀硫酸进行浓缩得到工业用浓硫酸。3.还原分解法，用烃类将废硫酸还原分解为二氧化硫，然后进一步处理。4.高温裂解法，将废硫酸高温分解回收二氧化硫、三氧化硫或硫磺。这些处理方法都存在工艺繁复、处理成本高、产品质量参差不齐、处理不彻底等问题。同以上处理方法相比，废硫酸裂解制硫酸的方法可以从根本上解决废硫酸的处理问题，但废硫酸裂解要消耗天然气，具有一定的处理成本，本发明就是为了燃烧石化企业产生的含氨废气作为热源，而且尾气NOx能够达到环保要求，又减少天然气的用量，降低废酸处理成本。
[0003]本发明的主要特点就是能够处理含氨废气，尾气NOx不超标，减少天然气的用量，降低废酸处理成本，并且产品收率高、产品质量好，生产过程绿色环保等优点，并且副产大量蒸汽，可以用来发电或供给厂区其他需要蒸汽的设备，具有很好的环境效益和经济效益。
【发明内容】
[0004]本发明是针对上述现状，而提出的一种采用低氮燃烧技术的废硫酸裂解工艺所用的裂解炉，以适宜处理各种化工装置副产的废硫酸，尤其适用于炼油厂烷基化装置产生的大量高浓度、高有机物含量的废硫酸，通过使废硫酸在裂解炉中裂解制取含二氧化硫的烟气，继而进入后续制酸系统制取成品硫酸。
[0005]本发明中的裂解炉是这样来实现的:采用低氮燃烧的废硫酸裂解炉，其特征在于:裂解炉为卧式结构，炉体长度和管口的开孔尺寸由整个制酸系统的规模确定;裂解炉腔体内部分为前段、中段、后段三部分，前段为低氮燃烧室、中段为炉气混合室、后段为高温氧化室;裂解炉包括外保温层、壳体、隔热保温层、耐火耐酸层;炉头端板上设有废硫酸喷枪、主燃烧器、手孔;炉体上设有防爆孔、火焰监视器、视镜、副燃烧器、测温点、测压点、人孔、排气孔;炉内中部交替设置上开孔挡火墙和下开孔挡火墙，形成炉气混合室，并设有空气进口，炉气出口设置在裂解炉尾部;裂解炉壳体包括筒体、端板和支座。
[0006]—般地，裂解炉基础的预埋钢板上焊接有若干组支座滚子，每组支座滚子对应一个裂解炉的支座。
[0007]裂解炉设有外保温层，外保温层采用复合硅酸盐纤维毡、陶瓷纤维毡或岩棉保温材料。
[0008]筒体为钢板制作，筒体外设有数道加强圈；筒体内侧焊接有龟甲网或锚固钉结构，用于固定隔热保温层;锚固钉的结构形式Y型、V型、S型或Ω型；筒体内侧设有防腐隔热层；筒体上设有防爆孔、火焰监视器、视镜、人孔、副燃烧器、测温点和测压点；筒体由支座支撑，支座由钢板焊接而成;支座的个数为至少4个;每组支座滚子由至少2根圆钢制成。
[0009]裂解炉的前后两端为端板，端板为钢板制作;端板外侧焊接加强角钢，内侧结构与筒体相同；炉头端板设有至少一个废酸喷枪，至少一个燃烧器，一个手孔，炉体尾部的端板设有炉气出口。
[0010]隔热保温层为I?3层；隔热保温层的横向和纵向上每隔I?3m设置一道伸缩缝;伸缩缝宽度为5?40_;隔热保温层之间，以及隔热保温层和耐火耐酸层之间的伸缩缝错缝设置，错缝距离大于100mm;隔热保温层引入至少一道加强筋，挡火墙下的隔热保温层内埋入承重结构;加强筋和承重结构的材质为高铝砖或与耐火耐酸层材质相同的砖。
[0011 ]耐火耐酸层采用预制好的异型耐火耐酸砖砌筑，砖缝间用耐火胶泥填实;耐火耐酸层每隔I?4m设置一道宽度为5?40_的环形伸缩缝，伸缩缝内填塞硅酸铝纤维。
[0012]裂解炉的中部设置至少2道挡火墙;挡火墙用砖的材质与耐火耐酸层相同；挡火墙有下部开孔和上部开孔两种，两种挡火墙交错设置，形成炉气混合室，并设有空气进口 ；下开孔挡火墙的下部设有若干个开孔，下部用焊接在壳体上的钢板支撑，上开孔型挡火墙上部留有气体出口；挡火墙内部以及挡火墙与环形耐火耐酸层之间设置5?20mm的伸缩缝，伸缩缝内填塞硅酸铝纤维。
[0013]废硫酸喷枪、燃烧器、手孔设置在炉头端板;废酸喷枪安装孔个数至少为I个;燃烧器的个数至少为I个;手孔的个数为I个;裂解炉前后腔体的上部各设有I个防爆孔;炉体的侧面设有至少I个火焰监视器，至少I个视镜，至少I个副燃烧器，至少2个测温点，至少2个测压点，至少2个排气孔;至少I个人孔;炉气出口设置在裂解炉尾部。
[0014]支座滚子焊接在土建基础的预埋钢板上，整个裂解炉放置于支座滚子上。
[0015]本发明的最大的特点在于节能、环保、高效和安全稳定。以含氨废气作为热源，减少天然气的用量，裂解炉内温度在600°C以上，配备的废酸喷枪具有优异的雾化效果，炉气也保证了足够长的停留时间，使得废硫酸裂解率接近100%;另外，考虑到酸性高温炉气的腐蚀性，裂解炉的耐火耐酸层采用耐酸耐火砖砌筑;隔热保温层采用浇注料现场捣制浇注，施工简单方便且整体性好；隔热保温层伸缩缝的设置考虑浇注料的特性不采用通缝;裂解炉筒体上部设置防爆膜片，这些都使得裂解炉运行更加安全可靠。
【附图说明】
[0016]以下附图为本发明裂解炉的结构示意图，其作用只为结合上述的文字来说明来裂解炉的结构，而不是用于限定本发明的范围。
[0017]图1是本发明实施例裂解炉结构示意图。
[0018]图2是实施例裂解炉炉头结构示意图。
[0019]图3是实施例裂解炉炉尾结构示意图。
[0020]图中，管口: a、视镜，b、人孔，c、测温点，d、副燃烧器，e、炉气出口，f、废硫酸喷枪，g、主燃烧器，j、火焰监视器，k、手孔，m、备用孔，n、测压点，O、排气孔，p、防爆孔，q、空气进
□ O
[0021]图中，1、加强圈，2、外保温层，3、筒体，4、防腐隔热层，5、隔热保温层，6、锚固钉，7、耐火耐酸层，8、端板，9、支座，10、支座滚子，11、加强角钢。
【具体实施方式】
[0022]下面结合实施例和附图对本实用新型加以详细描述。
[0023]实施例:采用低氮燃烧的废硫酸裂解炉结构参见附图1，裂解炉为卧式结构，炉体长度和管口的开孔尺寸由整个制酸系统的规模决定;裂解炉腔体内部分为前段、中段、后段三部分，前段为低氮燃烧室、中段为炉气混合室、后段为高温氧化室，裂解炉主要结构包括外保温层(2)、壳体、隔热保温层(5)、耐火耐酸层(7);炉头端板上设有废硫酸喷枪(f)、主燃烧器(g)、手孔(k);炉体上设有防爆孔(p)、火焰监视器(j)、视镜(a)、副燃烧器(d)、测温点(c)、测压点(n)、人孔(b)、排气孔(O);炉内中部交替设置上开孔挡火墙(Π型)和下开孔挡火墙(I型)；形成炉气混合室，并设有空气进口(q)，炉气出口(e)设置在裂解炉尾部;裂解炉基础的预埋钢板上焊接有若干组支座滚子(10)，每组支座滚子对应一个裂解炉的支座(9)，安装时，将裂解炉置于支座滚子之上。
[0024]裂解炉设有外保温层(2)，外保温层采用复合硅酸盐纤维毡、陶瓷纤维毡或岩棉等保温材料;裂解炉壳体由筒体(3)、端板(8)和支座(9)组成。
[0025]壳体的结构之一是筒体(3)，筒体为钢板制作，可以是碳钢、不锈钢或其他合金钢，优选为碳钢;筒体(3)外设有数道加强圈(I);筒体(3)内侧焊接有龟甲网或锚固钉(6)结构，用于固定隔热保温层(5)，龟甲网或锚固钉(6)的材质可以为碳钢、不锈钢或其他耐热合金钢，优选为不锈钢;锚固钉(6)的形式可以为Y型、V型、S型、Ω型等;筒体(3)内侧设有防腐隔热层(4)，其材质可以为石棉板、陶瓷纤维板等，也可以为耐高温耐酸蚀的涂料或粘结剂;筒体(3)上设有防爆孔(p)、火焰监视器(j)、视镜(a)、人孔(b)、副燃烧器(d)、测温点(C)和测压点(η)等;裂解炉筒体(3)由支座(9)支撑，支座(9)由钢板焊接而成，材质可以是碳钢、不锈钢或其他合金钢，优选为碳钢;支座(9)的个数为至少4个，具体由裂解炉结构和长度决定;裂解炉结构之一为若干组支座滚子(10)，每组支座滚子(10)由至少2根圆钢制成；圆钢的材质可以是碳钢、不锈钢或其他合金钢，优选为不锈钢。
[0026]裂解炉的前后两端为端板(8)，端板为钢板制作，可以是碳钢、不锈钢或其他合金钢，优选为碳钢;端板(8)外侧焊接加强角钢(11)，内侧结构与筒体相同；炉头端板设有至少一个废酸喷枪(f)，至少一个主燃烧器(g)，一个手孔(k)，炉体尾部的端板设有炉气出口(e) ο
[0027]裂解炉的结构之一是隔热保温层(5)，其材料为:铝酸盐或磷酸盐做结合剂，加入多孔熟料(包括硅质、粘土质、高铝质、莫来石质、刚玉质等)、空心球(包括氧化铝质、莫来石质、铝铬质、铬质、锆质等)、漂珠、硅藻土、珍珠岩、蛭石、陶粒等填料;隔热保温层(5)可以做成I?3层，根据保温要求确定具体厚度；隔热保温层(5)的横向和纵向上每隔I?3m设置一道伸缩缝;伸缩缝宽度为5?40mm;隔热保温层(5)之间，以及隔热保温层(5)和耐火耐酸层
(7)之间的伸缩缝应错缝设置，错缝距离须大于100mm;隔热保温层(5)引入至少一道加强筋，挡火墙下的隔热保温层(5)内埋入承重结构;加强筋和承重结构的材质选用高铝砖或与耐火耐酸层(7)材质相同的砖。
[0028]裂解炉的结构之一是耐火耐酸层(7)，耐火耐酸层采用预制好的异型耐火耐酸砖砌筑，材料可选用:高铝砖、磷酸盐砖(磷酸盐为结合剂，加入高铝矾土、刚玉、莫来石等骨料制作而成)莫来石砖、刚玉砖(包括以刚玉为主要组分的电熔刚玉、烧结刚玉、铬刚玉、锆刚玉等)、刚玉莫来石砖(刚玉和莫来石按一定配比制作而成)等;砖缝间用耐火胶泥填实;耐火耐酸层(7)每隔I?4m设置一道宽度为5?40_的环形伸缩缝，伸缩缝内填塞硅酸铝纤维。
[0029]裂解炉的中部设置至少2道挡火墙，用以增加炉内气流湍动;挡火墙用砖的材质与耐火耐酸层相同；挡火墙有下部开孔(I型)和上部开孔(Π型)两种，两种挡火墙交错设置，形成炉气混合室，并设有空气进口(q); I型挡火墙的下部设有若干个开孔，便于气体进入，下部用焊接在壳体上的钢板支撑，Π型挡火墙上部留有气体出口；挡火墙内部以及挡火墙与环形耐火耐酸层之间设置5?20_的伸缩缝，伸缩缝内填塞硅酸铝纤维。
[0030]废硫酸喷枪(f)、主燃烧器(g)、手孔(k)等的设置在炉头端板;废酸喷枪(f)安装孔个数至少为I个;燃烧器(g)的个数至少为I个;手孔(k)的个数为I个;裂解炉前后腔体的上部各设有I个防爆孔(P);炉体的侧面设有至少I个火焰监视器(j)，至少I个视镜(a)，至少I个副燃烧器(d)，至少2个测温点(c)，至少2个测压点(η)，至少2个排气孔(O);至少I个人孔(b);炉气出口( e)设置在裂解炉尾部。
[0031]本实施例是这样来运作的，包括以下步骤:
[0032]步骤一:将稳压后的天然气与预热到300°C的空气在燃烧器内充分混合后，经点火枪点燃后喷入炉中，形成纺锤形的火焰区域；
[0033]步骤二:待炉温升到800°C将浓度为50%的废硫酸采用高压栗输送机械雾化与压缩空气辅助雾化相结合的方式，使得所述废硫酸雾化形成酸雾后喷入裂解炉中。前段为低氮燃烧室、中段为炉气混合室、后段为高温氧化室，雾化后的废硫酸在炉内高温环境下，裂解生成含二氧化硫、三氧化硫、二氧化碳、水烟尘等的烟气，氨氮物质通过控制措施后在高温燃烧后形成氮气，而不是氮氧化物，烟气经余热回收后进入后续制酸系统。
[0034]本实用新型适宜处理各种化工装置副产的废硫酸，尤其适用于含有氨氮物质的高浓度、高有机物含量的废硫酸，通过使废硫酸在裂解炉中裂解制取含二氧化硫的烟气，继而进入后续制酸系统制取成品硫酸。
【主权项】
1.一种采用低氮燃烧的废硫酸裂解炉，其特征在于:裂解炉为卧式结构，炉体长度和管口的开孔尺寸由整个制酸系统的规模确定;裂解炉腔体内部分为前段、中段、后段三部分，前段为低氮燃烧室、中段为炉气混合室、后段为高温氧化室;裂解炉包括外保温层、壳体、隔热保温层、耐火耐酸层;炉头端板上设有废硫酸喷枪、主燃烧器、手孔;炉体上设有防爆孔、火焰监视器、视镜、副燃烧器、测温点、测压点、人孔、排气孔;炉内中部交替设置上开孔挡火墙和下开孔挡火墙，形成炉气混合室，并设有空气进口，炉气出口设置在裂解炉尾部;裂解炉壳体包括筒体、端板和支座。2.根据权利要求1所述的废硫酸裂解炉，其特征在于:裂解炉基础的预埋钢板上焊接有若干组支座滚子，每组支座滚子对应一个裂解炉的支座。3.根据权利要求1所述的废硫酸裂解炉，其特征在于:裂解炉设有外保温层，外保温层采用复合硅酸盐纤维毡、陶瓷纤维毡或岩棉保温材料。4.根据权利要求1所述的废硫酸裂解炉，其特征在于:筒体为钢板制作，筒体外设有数道加强圈；筒体内侧焊接有龟甲网或锚固钉结构，用于固定隔热保温层;锚固钉的结构形式Y型、V型、S型或Ω型；筒体内侧设有防腐隔热层;筒体上设有防爆孔、火焰监视器、视镜、人孔、副燃烧器、测温点和测压点;筒体由支座支撑，支座由钢板焊接而成;支座的个数为至少4个;每组支座滚子由至少2根圆钢制成。5.根据权利要求1所述的废硫酸裂解炉，其特征在于:裂解炉的前后两端为端板，端板为钢板制作;端板外侧焊接加强角钢，内侧结构与筒体相同；炉头端板设有至少一个废酸喷枪，至少一个燃烧器，一个手孔，炉体尾部的端板设有炉气出口。6.根据权利要求1所述的废硫酸裂解炉，其特征在于:隔热保温层为I?3层；隔热保温层的横向和纵向上每隔I?3m设置一道伸缩缝;伸缩缝宽度为5?40mm;隔热保温层之间，以及隔热保温层和耐火耐酸层之间的伸缩缝错缝设置，错缝距离大于100mm;隔热保温层引入至少一道加强筋，挡火墙下的隔热保温层内埋入承重结构；加强筋和承重结构的材质为高招砖或与耐火耐酸层材质相同的砖。7.根据权利要求1所述的废硫酸裂解炉，其特征在于:耐火耐酸层采用预制好的异型耐火耐酸砖砌筑，砖缝间用耐火胶泥填实;耐火耐酸层每隔I?4m设置一道宽度为5?40mm的环形伸缩缝，伸缩缝内填塞硅酸铝纤维。8.根据权利要求1所述废硫酸裂解炉，其特征在于:裂解炉的中部设置至少2道挡火墙；挡火墙用砖的材质与耐火耐酸层相同；挡火墙有下部开孔和上部开孔两种，两种挡火墙交错设置，形成炉气混合室，并设有空气进口；下开孔挡火墙的下部设有若干个开孔，下部用焊接在壳体上的钢板支撑，上开孔型挡火墙上部留有气体出口；挡火墙内部以及挡火墙与环形耐火耐酸层之间设置5?20_的伸缩缝，伸缩缝内填塞硅酸铝纤维。9.根据权利要求1所述的废硫酸裂解炉，其特征在于:废硫酸喷枪、燃烧器、手孔设置在炉头端板;废酸喷枪安装孔个数至少为I个;燃烧器的个数至少为I个;手孔的个数为I个;裂解炉前后腔体的上部各设有I个防爆孔；炉体的侧面设有至少I个火焰监视器，至少I个视镜，至少I个副燃烧器，至少2个测温点，至少2个测压点，至少2个排气孔;至少I个人孔;炉气出口设置在裂解炉尾部。
【文档编号】C01B17/74GK205442638SQ201620232744
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】江碧清, 魏兰
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 南化集团研究院