一种废酸再生设备及工艺的制作方法

本发明属于废酸回收技术领域，具体涉及一种废酸再生设备及工艺。

背景技术：

目前采用较多的废硫酸再生工艺有两种：一种是“干法”，一种是“湿法”。“干法”工艺流程较长、占地大、有少量废水排放；“湿法”工艺，具有流程短、占地小、无废水排放、能耗低等优点,但是却难以实现高浓度硫酸的制备。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种废酸再生设备及工艺，从而能够适用于以烷基化装置废硫酸为原料，采用焚烧裂解+反应转化+冷凝成酸的化工过程进行处理。采用先进的低氮焚烧炉，通过一级反应器+一级冷凝器+二级反应器+二级冷凝器(二转二凝)，反应采用专有的高效蜂巢铂金催化剂和普通钒基催化剂，成酸系统采用专有的玻璃管冷凝装置，得到高浓度硫酸产品，尾气处理采用专有活性炭催化剂催化转化，最终尾气排放满足so2≤50mg/m³、nox≤50mg/m³、酸雾≤5mg/m³(基于3％氧含量)。装置的过剩热产生设置蒸汽发生系统产生蒸汽。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种废酸再生设备，包括通过管路顺次连接的焚烧炉、过滤器、一级反应器、一级冷凝器、二级反应器、二级冷凝器和活性炭反应器，

其中，所述焚烧炉用于将原料热解，所述焚烧炉内部靠近出气口处还设有光管换热器，所述光管换热器将所述焚烧炉中燃烧后的高温气体降温；

所述过滤器将所述焚烧炉排出的工艺气过滤；

所述一级反应器将所述过滤器过滤后的工艺气进行催化氧化反应；

所述一级冷凝器将所述一级反应器催化氧化后的工艺气转化成硫酸并冷凝浓缩；

所述二级反应器接收所述一级冷凝器排出的工艺气，并再次进行催化氧化反应；

所述二级冷凝器将所述二级反应器催化氧化后的工艺气转化成硫酸并冷凝浓缩；

所述活性炭反应器将所述二级冷凝器排出的工艺气中残留的so2气体氧化，尾气通过烟囱排出。

本发明提供的上述废酸再生设备，能够为烷基化装置废硫酸经过焚烧炉裂解、过滤、一级反应器、一级冷凝器、二级反应器、二级冷凝器、活性炭反应器处理，得到高浓度硫酸。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择或优化选择。

具体的，所述过滤器为陶瓷纤维过滤器。所述过滤器与所述一级反应器之间的管路上还设有翅片换热器和风机，所述翅片换热器将经过所述过滤器的工艺气降温，通过所述风机将降温后的工艺气输送至所述第一反应器。

具体的，所述一级反应器竖直设置，其顶端设有进气口且底端设有出气口，其内腔自上而下设有四个催化床，所述催化床自上而下分别装有一床蜂窝铂金催化剂和三床散料钒触媒催化剂，其中，在每个装有散料钒触媒催化剂的所述催化床下方还设有翅片管换热器。

具体的，所述一级冷凝器和二级冷凝器均为竖直设置，其顶端设有出气口且下部侧壁设有进气口，其内腔自上而下依次设有静电除雾器和至少一个玻璃管换热器，所述冷凝器底部设有冷凝酸出口。具体的，所述玻璃管换热器为卧式。优选的，所述玻璃管换热器为三个。

具体的，所述二级反应器竖直设置，其顶端设有进气口且底端设有出气口，其内腔自上而下设有三个催化床，三个所述催化床自上而下分别装有scr脱硝催化剂、蜂窝铂金催化剂和散料钒触媒催化剂，其中，在装有scr脱硝催化剂的所述催化床上方还设有至少一个翅片管换热器，在装有散料钒触媒催化剂的所述催化床下方还设有至少一个翅片管换热器。

具体的，还包括熔盐罐和蒸汽发生器，所述熔盐罐的熔盐出口分别与所述光管换热器和翅片管换热器的熔盐入口连通，且所述光管换热器和翅片管换热器的熔盐出口与蒸汽发生器的熔盐入口连通，所述蒸汽发生器的熔盐出口与所述熔盐罐的熔盐入口连通。具体的，光管换热器和翅片管换热器内换热物质为熔盐。

具体的，所述焚烧炉的出气口与所述过滤器的进气口连通，所述过滤器的出气口与所述一级反应器的进气口连通(所述过滤器的出气口与所述一级反应器的进气口之间还可选的设有翅片换热器)，所述一级反应器的出气口与所述一级冷凝器的进气口连通，所述一级冷凝器的出气口在玻璃管换热器中预热与所述二级反应器的进气口连通，所述二级反应器的出气口与所述二级冷凝器的进气口连通，所述二级冷凝器的出气口与所述活性炭反应器的进气口连通，所述活性炭反应器的出气口直接与烟囱连接。

此外，本发明还提供了使用上述废酸再生设备进行废酸再生的工艺，其包括如下步骤：

1)将原料通入所述焚烧炉中；

2)所述焚烧炉中燃烧后输出的气体在所述过滤器过滤；

3)所述一级反应器将所述过滤器过滤后的工艺气进行催化氧化反应，令so2转化so3转化率不低于95％；

4)所述一级冷凝器将所述一级反应器催化后的工艺气转化成硫酸并在重力作用下冷凝浓缩；

5)所述二级反应器将所述一级冷凝器排出的工艺气进行催化氧化反应，令so2转化so3转化率不低于98％；

6)所述二级冷凝器将所述二级反应器催化后的工艺气转化成硫酸并在重力作用下冷凝浓缩；

7)经所述二级冷凝器后的工艺气通过活性炭反应器，残留的so2被氧化，干净的气体最终通过烟囱排放到大气中。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择或优化选择。

具体的，步骤1)中通过助燃空气的送入量控制并调节所述焚烧炉内温度为1000℃，所述焚烧炉出气口的工艺气在所述光管换热器的作用下控制在500℃。

具体的，步骤3)中在所述一级反应器内保持正压，且其气体出口处温度为295℃以下。

具体的，工艺气在所述一级冷凝器和二级冷凝器出口处的温度均为75℃以下。

具体的，从所述一级冷凝器中排出的工艺气在进入所述二级反应器之前在所述一级冷凝器的玻璃管换热器中预热至250℃以上。具体的，所述玻璃管换热器的管程通常使用环境空气作为冷媒，壳程用于冷却所述冷凝器中的工艺气，在此为了进行能源节约利用原则，将所述一级冷凝器中排出的工艺气作为冷媒与一级冷凝器中内部的工艺气进行热交换从而达到对一级冷凝器中排出的工艺气进行加热的目的。优选的，所述一级冷凝器中排出的工艺气在进入所述二级反应器之前在所述一级冷凝器最下端的玻璃管换热器中预热。

需要说明的是，上述工艺的原料为烷基化装置废酸，废酸经过焚烧炉热解，所述助燃空气取环境空气，环境空气经过换热器预热至约400℃，焚烧炉压力通过风机维持微负压，过滤器过滤去除工艺气中的杂质。所述一级反应器的催化剂床间装有翅片换热器用以层间降温和提取反应热。在所述一级冷凝器和二级冷凝器中酸在玻璃管换热器壳程被冷凝自流至酸罐中，工艺气温度被冷却至75℃，工艺气中未被冷凝下来的酸雾将在所述静电除雾器中去除。所述二级反应器的催化剂床上方或者下方装有翅片换热器用以加热工艺气和提取反应热。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)总硫回收效率高：本发明提供的湿法废酸再生工艺率先实现二转二凝工艺，采用先进的多媒介综合低氮焚烧装置，专有的高效成型多孔氧化催化剂和专利的玻璃管冷凝装置，总硫回收率超过99.9％。

2)长周期运行能耗低：通过采用专有高温陶瓷纤维过滤器，避免烟气降温再升温造成的能耗，同时采用高效的翅片管换热系统，对系统中产生的氧化放热、水合热、焚烧余热进行回收利用，副产高品质蒸汽。

3)装置占地面积小：采用高效的转化、冷凝和热回收装置，系统布置紧凑合理，占地面积小。

4)环保指标高：采用专利的高效湿法电除雾器控制酸雾到小于5mg/nm³；采用特有的活性炭催化氧化工艺处理尾气中的so2，使so2排放小于50mg/nm³，同时不产生任何废水废液；采用低氮燃烧和scr工艺，使nox排放小于50mg/nm³；采用陶瓷高温过滤器使颗粒物排放小于5mg/nm³(以上指标均为干基、折算为3％v氧含量)。综合以上排放指标满足国家对烟气超净排放的要求。

附图说明

图1是本发明的提供的一种废酸再生设备结构示意图以及物料流程图；

图2是本发明的提供的一种废酸再生设备结构示意图以及熔盐换热管路布置图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、焚烧炉；2、过滤器；3、一级反应器；4、一级冷凝器；5、二级反应器；6、二级冷凝器；7、活性炭反应器；8、熔盐罐；9、蒸汽发生器；11、光管换热器。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图及具体实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

本发明提供了一种废酸再生设备，包括通过管路顺次连接的焚烧炉1、过滤器2、一级反应器3、一级冷凝器4、二级反应器5、二级冷凝器6和活性炭反应器7，

其中，所述焚烧炉1用于将原料热解，所述焚烧炉1内部靠近出气口处还设有光管换热器11，所述光管换热器11将所述焚烧炉1中燃烧后的高温气体降温；

所述过滤器2将所述焚烧炉1排出的工艺气过滤；

所述一级反应器3将所述过滤器2过滤后的工艺气进行催化氧化反应；

所述一级冷凝器4将所述一级反应器3催化氧化后的工艺气转化成硫酸并冷凝浓缩；

所述二级反应器5接收所述一级冷凝器4排出的工艺气，并再次进行催化氧化反应；

所述二级冷凝器6将所述二级反应器5催化氧化后的工艺气转化成硫酸并冷凝浓缩；

所述活性炭反应器7将所述二级冷凝器排出的工艺气中残留的so2气体氧化，尾气通过烟囱排出。

本发明提供的上述废酸再生设备，能够为烷基化装置废硫酸经过焚烧炉1裂解、过滤器2、一级反应器3、一级冷凝器4、二级反应器5、二级冷凝器6、活性炭反应器7处理，得到高浓度硫酸。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择或优化选择。

具体的，所述过滤器2为陶瓷纤维过滤器。所述过滤器2与所述一级反应器3之间的管路上还设有翅片换热器和风机，所述翅片换热器将经过所述过滤器2的工艺气降温，通过所述风机输将降温后的工艺气送至所述第一反应器3。

具体的，所述一级反应器3竖直设置，其顶端设有进气口且底端设有出气口，其内腔自上而下设有四个催化床，所述催化床自上而下分别装有一床蜂窝铂金催化剂和三床散料钒触媒催化剂，其中，在每个装有散料钒触媒催化剂的所述催化床下方还设有翅片管换热器。

具体的，所述一级冷凝器4和二级冷凝器6均为竖直设置，其顶端设有出气口且下部侧壁设有进气口，其内腔自上而下依次设有静电除雾器和至少一个玻璃管换热器，所述冷凝器底部设有冷凝酸出口。具体的，所述玻璃管换热器为卧式。优选的，所述玻璃管换热器为三个。

具体的，所述二级反应器5竖直设置，其顶端设有进气口且底端设有出气口，其内腔自上而下设有三个催化床，三个所述催化床自上而下分别装有scr脱硝催化剂、蜂窝铂金催化剂和散料钒触媒催化剂，其中，在装有scr脱硝催化剂的所述催化床上方还设有至少一个翅片管换热器，在装有散料钒触媒催化剂的所述催化床下方还设有至少一个翅片管换热器。

具体的，还包括熔盐罐8和蒸汽发生器9，所述熔盐罐的熔盐出口分别与所述光管换热器11和翅片管换热器的熔盐入口连通，且所述光管换热器11和翅片管换热器的熔盐出口与蒸汽发生器9的熔盐入口连通，所述蒸汽发生器9的熔盐出口与所述熔盐罐8的熔盐入口连通。具体的，光管换热器11和翅片管换热器内换热物质为熔盐。

具体的，所述焚烧炉1的出气口与所述过滤器2的进气口连通，所述过滤器2的出气口与所述一级反应器3的进气口连通(所述过滤器2的出气口与所述一级反应器3的进气口之间还可选的设有翅片换热器)，所述一级反应器3的出气口与所述一级冷凝器4的进气口连通，所述一级冷凝器4的出气口在玻璃管换热器中预热与所述二级反应器5的进气口连通，所述二级反应器5的出气口与所述二级冷凝器的进气口6连通，所述二级冷凝器的出气口与所述活性炭反应器7的进气口连通，所述活性炭反应器的出气口直接与烟囱连接。

此外，本发明还提供了使用上述废酸再生设备进行废酸再生的工艺，其包括如下步骤：

1)将原料通入所述焚烧炉1中；

2)所述焚烧炉1中燃烧后输出的气体在所述过滤器2过滤；

3)所述一级反应器3将所述过滤器2过滤后的工艺气进行催化氧化反应，令so2转化so3转化率不低于95％；

4)所述一级冷凝器4将所述一级反应器3催化后的工艺气转化成硫酸并在重力作用下冷凝浓缩；

5)所述二级反应器5将所述一级冷凝器4排出的工艺气进行催化氧化反应，令so2转化so3转化率不低于98％；

6)所述二级冷凝器6将所述二级反应器5催化后的工艺气转化成硫酸并在重力作用下冷凝浓缩；

7)经所述二级冷凝器6后的工艺气通过活性炭反应器7，残留的so2被氧化，干净的气体最终通过烟囱排放到大气中。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择或优化选择。

具体的，步骤1)中通过助燃空气的送入量控制并调节所述焚烧炉1内温度为1000℃，所述焚烧炉1出气口的工艺气在所述光管换热器11的作用下控制在500℃以下。

具体的，步骤3)中在所述一级反应器3内保持正压，且其气体出口处温度为295℃以下。

具体的，工艺气在所述一级冷凝器4和二级冷凝器6出口处的温度均为75℃以下。

具体的，从所述一级冷凝器4中排出的工艺气在进入所述二级反应器5之前在所述一级冷凝器4的玻璃管换热器中预热至250℃以上。

需要说明的是，上述工艺的原料为烷基化装置废酸，废酸经过焚烧炉1热解，所述助燃空气取环境空气，环境空气经过换热器预热至约400℃，焚烧炉压力通过风机维持微负压，过滤器2过滤去除工艺气中的杂质。所述一级反应器3的催化剂床间装有翅片换热器用以层间降温和提取反应热。在所述一级冷凝器4和二级冷凝器6中酸在玻璃管换热器壳程被冷凝自流至酸罐中，工艺气温度被冷却至75℃，工艺气中未被冷凝下来的酸雾将在所述静电除雾器中去除。所述二级反应器6的催化剂床上方或者下方装有翅片换热器用以加热工艺气和提取反应热。

实施例：

装置规模为1.6万吨/年，原料为烷基化装置废酸2095kg/h，废酸经过焚烧炉1热解，燃烧室内温度为1000℃，压力为-0.1kpa(g)，助燃空气经过玻璃管换热器加热至252℃，通过风机送至翅片管换热器继续加热至400℃，焚烧后工艺气通过光管换热器11取热降温至495℃；随后进入高温陶瓷纤维过滤器2过滤去除杂质，过滤后工艺气经翅片管换热器降温至440℃，通过风机送入一级反应器3；一级反应器3入口压力2kpa(g)，出口压力-0.1kpa(g)，出口温度295℃，一级反应器3中so2转化so3转化率为95％。一级反应器3出口工艺气进入一级冷凝器4中，工艺气自下往上依次经玻璃管换热器壳程冷却至255℃、130℃、75℃，1847kg/h高浓度硫酸在玻璃管换热器壳程被冷凝自流至酸罐中，工艺气中未被冷凝下来的酸雾在静电除雾器中去除，工艺气经过风机进入玻璃管换热器中预热至250℃，再进入二级反应器5；二级反应器5入口压力0.4kpa(g)，出口压力-1.6kpa(g)，在二级反应器中工艺气经翅片管换热器依次加热至300℃、392℃，之后经scr脱硝、催化转化反应，残留的so2被转化为so3，二级反应器5中so2转化so3转化率为99％，二级反应器5出口温度为295℃。二级反应器5出口工艺气进入二级冷凝器6，工艺气自下往上依次经玻璃管换热器壳程冷却至125℃、100℃、75℃，96kg/h高浓度硫酸在玻璃管换热器壳程被冷凝自流至酸罐中，工艺气中未被冷凝下来的酸雾在静电除雾器中去除，处理后的工艺气经过风机被送至活性炭反应器中。活性炭反应器的温度为42℃，压力为1.6kpa(g)，工艺气缓慢通过活性炭床，残留的so2最终集聚于炭的微孔中的表面上而被氧化，经过水洗后形成稀酸，稀酸被送至焚烧炉和冷凝器继续回收，干净的气体最终通过烟囱排放到大气中。

翅片管换热器管程导热盐来自熔盐罐8，采用导热盐换热系统来控制反应器温度，回收的反应热通过蒸汽发生器9产生1100kpa(g)，230℃高品质蒸汽。

采用本实施例生产的硫酸产品指标达到：

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。