硫酸生產中余熱回收與節能關鍵技術研究

何 芳（鎮江萬特福化工有限公司，江蘇鎮江 212006）

硫酸生產中余熱回收與節能關鍵技術研究

何 芳
（鎮江萬特福化工有限公司，江蘇鎮江 212006）

大量實踐經驗表明：硫酸生產過程中的熱能利用情況與節能技術應用是衡量硫酸生產現代化水平的重要標志之一。硫酸生產過程中對余熱回收利用的好，對節能技術利用的好，對于降低硫酸生產企業成本開支，提高市場競爭實力有重要意義。基于對硫酸生產中熱量產生問題的分析，詳細研究低溫位、中溫位、高溫位余熱回收利用技術以及節能要點，望能夠引起各方人員的關注與重視，以促進硫酸生產整體效益水平的提升與改善。

硫酸；余熱回收；節能技術

1 硫酸生產中的熱量產生問題

化工領域中對熱能有嚴格的等級劃分標準，其中高溫位熱能是指溫度在500.0℃以上，中溫位熱能是指溫度在250.0～500.0℃區間，低溫位熱能是指溫度在250.0℃以下。在硫酸生產過程中，主要化學反應包括硫磺焙燒、二氧化硫轉化、三氧化硫吸收這三個部分，上述化學反應過程中均會同步產生一定比例的熱量。以1t硫酸生產為例，在以硫磺為原料的生產條件下所對應的熱量分布關系如下表所示（見表1）。

表1 硫酸生產熱量分布關系示意

結合表1可見，以1t硫酸生產為單位，生產過程中可向外供熱能達到2 650.0～2 980.0MJ左右，折合標準煤為90.0～100.0kg。硫酸生產裝置實質上是以硫酸為副產品的熱電站。由此可見，硫酸生產過程中加強對余熱回收技術的研究，同時采取有效手段進行積極節能減排，已成為硫酸生產企業必須高度重視的一項課題。

2 余熱回收利用技術

2.1 高溫位熱能

硫酸生產過程中主要可通過蒸汽動力系統對高溫位熱能進行利用。硫酸生產廠全廠余熱集中使用，產生高壓、高溫蒸汽，并帶動透平機以提供全廠動力支持。在此過程中抽取低壓蒸汽以及中壓蒸汽作為加熱介質，僅在余熱不足的情況下用鍋爐裝置提供輔助動力支持。具體工藝實現過程為：10MPa過熱高壓蒸汽全部收集至高壓透平機中并產生動力，中間抽取4MPa中壓蒸汽為中壓透平機提供驅動（期間同時設置有凝汽式透平機，以最大限度發揮蒸汽做功能力）。通過蒸汽動力循環系統為硫酸生產過程提供動力、供熱、以及工藝蒸汽支持，以起到降低硫酸生產期間能耗水平的目的。

2.2 中溫位熱能

硫酸生產過程中，二氧化硫轉化反應所對應溫度期間為400.0～600.0℃，工藝流程中采用3段轉化～5段轉化裝置，轉化反應過程中反應熱通過冷卻裝置進行轉移。為提高三氧化硫吸收率，同時降低吸收塔進氣溫度，工藝流程中針對出口爐氣進行冷卻處理。以往生產中并未針對轉換器反應余熱進行回收，多直接通過冷卻水或冷空氣進行間接冷卻，除了導致電能消耗增加以及環境污染問題，還會造成巨大的能量損失。針對該問題，在硫酸生產期間可以采用低壓鍋爐替代三氧化硫冷卻器裝置，使三氧化硫轉換過程中的反應熱進行回收利用，在余熱回收過程中產生低壓蒸汽。具體工作流程如下圖所示（見圖1）。

圖1 中溫位熱能余熱回收工作流程示意圖

2.3 低溫位熱能

目前在硫酸生產過程中對低溫位熱能進行回收利用可采取的技術手段包括以下三個方面：

（1）應用200.0℃進行高溫吸收處理，循環酸經低壓蒸汽鍋爐處理直接產生蒸汽；

（2）利用低溫位熱能對城市用水、造紙廢液以及磷酸等需要低溫的物料進行加熱處理；

（3）以低沸點物質為載體，引導透平發電機組進行發電。

3 節能技術

在硫酸生產過程中，為降低各個環節的能耗開支，提高硫酸生產效益，關鍵在于對節能技術的研究，具體實現方式包括以下幾個方面：第一，對保溫材料以及保溫結構進行合理選擇。硫酸生產過程中余熱鍋爐、沸騰爐、轉化系統等高溫設備外壁保溫性能在很大程度上會對硫酸生產系統的節能效益產生影響。回收熱量與高溫設備表面溫度有反向關聯性，因此可通過降低高溫設備表面溫度的方式減少熱損失量，并實現對回收熱量的科學控制；第二，對系統阻力進行科學控制。在硫酸生產工藝期間，轉化裝置以及吸收裝置是氣體阻力集中產生的環節。為實現良好的節能效益，降低觸媒阻力水平，可將傳統生產系統中的軸向轉換器調整為徑向轉換器，或通過引入新型環狀觸媒的方式改進系統性能。

4 結束語

硫磺作為化學工業中非常重要的產品之一，可以說是化學工業領域最為基礎的原材料，在冶金、輕工、紡織、有色金屬、石油、醫藥等領域中均有著廣泛的應用價值。但在硫酸生產過程中所產生余熱大，對企業生產效益的實現有不良影響。如何通過對余熱回收技術以及節能技術的研究，提高硫酸生產的效益，已成為各方人員高度重視的課題之一。本文以上分析中圍繞硫酸生產中的余熱回收技術以及節能技術要點進行分析與總結，望能夠引起業內人士的關注與重視。

[1] 蔡軍林，孫岱.韶冶二系統硫酸凈化工序熱工診斷與煙氣降溫研究[J].銅業工程，2010，（1）：55-57.

Study on the Key Technology of Waste Heat Recovery and Energy Saving in Sulfuric Acid Production

He Fang

A great deal of practical experience has shown that the utilization of heat energy and the application of energy-saving technology in the process of sulfuric acid production are one of the important symbols to measure the modernization level of sulfuric acid production.Sulfuric acid production process of recycling of waste heat is good，the use of energy-saving technology is good，for reducing the cost of sulfuric acid production enterprises，improve market competitiveness is important.Based on the analysis of heat generation in the production of sulfuric acid，detailed study of low temperature，medium temperature，high temperature waste heat recovery technology and energy-saving points，can cause the attention and attention of all parties to promote the overall efficiency of sulfuric acid production improve.

sulfuric acid；waste heat recovery；energy saving technology

TQ111.1

A

1003-6490（2016）12-0039-02

2016-11-12

何芳（1962—），女，江蘇鎮江人，工程師，主要從事化工設備管理工作。