[发明专利]一种准等温文丘里热能置换转化器

说明书

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SO₂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有的可高达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。且会造成热量不平衡，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三氧化硫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。 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，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，副产蒸汽的准等温文丘里热能置换转化器。 

本发明为解决上述技术问题，提供了以下技术方案：一种准等温文丘里热能置换转化器，其特征在于包括准等温转化器、空气预热器，所述的准等温转化器包括壳体，壳体内设置上下两块管板分隔成上中下三个舱室，上舱室顶端开设有烟气进口，烟气进口正下方设置有气体分布板，所述中舱室内设置有若干根换热管束，所述换热管束两端伸入管板上对应开设的通孔内并固定密封连接，所述换热管束内填充有反应触媒，下舱室顶端的管板下方设置有支撑格栅，所述的壳体中心设置有空气预热器，空气预热器为圆形筒体，上端伸入中舱室内通过上管板密封，下端伸入下舱室密封固定，所述空气预热器包括壳体，壳体内设置上下两块管板分隔成上中下三个腔室，中腔室内设置有若干根换热管束，换热管束两端伸入上下管板对应开设的通孔内、固定密封连接，所述的上腔室与准等温转化器的中舱室连通，下腔室设置有空气进口管道，所述中腔室与下舱室连通，中腔室外壳上设置有预热器夹套，预热器夹套上设置有烟气出口，所述中舱室外壳上设置有外夹套，外夹套上设置有空气出口管。 

作为优选，空气预热器上腔室外壳上开设有导风孔。 

作为优先，空气预热器中腔室外壳上开设有导风孔。 

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℃左右的含二氧化硫的烟气从准等温文丘里热能置换转化器烟气进口进入，通过气体分布板将烟气均匀分布后，进入准等温转化器中舱室内的换热管束，换热管束内填充了反应触媒（催化剂），含二氧化硫的烟气进入换热管束反应后，通过下管板下方的支撑格栅进入下舱室，然后进入空气预热器中腔室，最后进入预热器夹套，由预热器夹套上的烟气出口送出进入下一设备（二段转化器或换热器），含二氧化硫的烟气在通过准等温转化器中舱室内的换热管束的过程中利用穿流在管间的空气持续降温，将在反应管内产生的热量持续移出，用来移热降温的空气从空气预热器下腔室上的空气进口管道进入，流入中腔室后先被进入空气预热器中腔室的反应烟气加热后，进入上腔室，由于上腔室与中舱室连通，预热后的空气进入到中舱室的换热管束的管间，对高温烟气进行降温移热，最后流向外夹套，由空气出口管排出，送往副产蒸汽的工序。 

本发明的有益效果：本发明在高浓度SO₂制酸的条件下，一层的转化率几乎等于传统三层转化率之和，制作简单，大大降低了成本，并且设备占地面积小，节省空间，通过利用空气换热，最大限度地回收系统热量，还有效防止了换热管的腐蚀，应用范围较为广泛。 

附图说明

图1为本发明的半剖视图。 

具体实施方式

一种准等温文丘里热能置换转化器，包括准等温转化器001、空气预热器002，所述的准等温转化器001包括壳体，壳体内设置上下两块管板（011、012）分隔成上中下三个舱室（013、014、015），上舱室013顶端开设有烟气进口016，烟气进口016正下方设置有气体分布板017，所述中舱室014内设置有若干根换热管束018，所述换热管束018两端伸入管板（011、012)上对应开设的通孔内并固定密封连接，所述换热管束018内填充有反应触媒，下舱室015顶端的管板012下方设置有支撑格栅004，所述的壳体中心设置有空气预热器002，空气预热器002为圆形筒体，上端伸入中舱室014内通过上管板011密封，下端伸入下舱室015密封固定，所述空气预热器002包括壳体，壳体内设置上下两块管板(021、022）分隔成上中下三个腔室（023、024、025），中腔室024内设置有若干根换热管束026，换热管束026两端伸入上下管板(021、022）对应开设的通孔内、固定密封连接，所述的上腔室023与准等温转化器002的中舱室014连通，下腔室025设置有空气进口管道027，所述中腔室024与下舱室015连通，中腔室024外壳上设置有预热器夹套005，预热器夹套005上设置有烟气出口051，所述中舱室014外壳上设置有外夹套006，外夹套006上设置有空气出口管061，作为优选，空气预热器002上腔室023外壳上开设有导风孔231，作为优选，空气预热器002中腔室024外壳上开设有导风孔241。