[实用新型]用于硫酸冷凝的高流动能力冷凝器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于硫酸的具有增加的气体流动能力的冷凝器。 

背景技术

该冷凝器对于净化含硫的烟道气体和排出气体来说是尤其有用的，其中所述硫作为三氧化硫存在并且作为硫酸被去除，所述硫酸借助三氧化硫/含水气体的冷凝而形成。该工艺被称为湿气硫酸工艺，即WSA。 

WSA工艺已经证明了其在工业中的价值，例如炼油、冶金、石化生产、炼焦、煤气化、非铁培烧炉和熔炼炉、发电厂、以及粘胶纤维的生产。 

已知的是，通过下述方式从烟气体或排出气体中去除硫：将硫化物氧化为三氧化硫，并接着在气体中存在水的情况下冷却所述三氧化硫以形成硫酸，随后对所形成的硫酸进行冷凝和浓缩。可以从与三氧化硫相比缺乏水（不足每摩尔三氧化硫1摩尔水）的气体来生产发烟硫酸，或者可以通过在所产生的硫酸中随后吸收三氧化硫来生产发烟硫酸。 

在专利US 5,198,206中，公开了一种通过向生产气体添加颗粒来实现的脱硫工艺，并且在US 5,108,731中，公开了一种在对硫酸雾进行冷凝的冷凝管中使用的除雾器。在所示出的实验数据中，这些管长达6 m，并且构造用于评估在4.05 m、4.45 m、4.95 m和5.4 m的冷却区域长度的效应。在冷却区域的长度是5.4 m的情况下，发现可在管后获得低于10 ppm的范围内的令人满意的H₂SO₄水平。此外，除雾器的使用也被发现能够从流出口有效地去除酸雾。 

在根据现有技术的工艺中，冷凝器的生产能力被认为是冷凝器中所提供的管的数量的函数。在两倍的管数量的情况下，通流面积将加倍，并且因此相关联的流动能力也加倍。 

向WSA设备提供额外的管当然是昂贵的，并且也是占用空间的，因此需要确定的是，能够提供增加的生产能力而几乎不需要增加所需空间或者根本不增加所需空间的装置。 

玻璃管冷凝器的生产能力的限制因素是热交换能力，即多少气体能够在冷凝器中被有效地冷却。在现有技术中，根据是否充分地去除三氧化硫和硫酸来估计管长度。 

管长度还能够被用于增加管的流动能力（或通流能力），这是因为管长度的增加也将增加管的表面面积，并且因此增加了热传递面积。因此，在较高的流率的情况下，能够获得相同的热传递接触时间，并且因此预期的是，每管增加生产气体的能力与管长度成比例。然而，在增加玻璃管的长度的情况下，也会增加与玻璃管的生产和处理相关的挑战，并且因此，用于硫酸冷凝器的玻璃管仅被生产成具有与5.45 m或6.45 m的有效冷却区域对应的6 m和7 m的长度。 

实用新型内容

对用于增加气体流动能力（或通流能力）同时确保与该气体有充足热交换的可用装置的分析现在已经令人惊奇地揭示了：对于热交换而言，增加冷凝器玻璃管长度的效果要明显强于通过单独增加管的表面面积所预期的效果。增加的面积允许管内的增加的流率，从而需要在管外侧上的增加的流率以提供足够的冷却空气。这些因素的组合效应令人惊奇地在于：当管长度例如从7 m增加至8.25 m（增加18%）并且对应地有效冷却区域从6.45 m增加至7.7 m（增加19%）的情况下，热气体的流动能力增加了32-58%，这比预期的按比例增加要增加得多得多。 

增加长度所具有的该超比例效应的效果在于，能够减少用于WSA设备（例如，用于从粘胶生产中去除H₂S的WSA设备）的管的数量，而不会对脱硫具有负面影响。这允许减少冷凝器的占地面积，并且还可以与更低的生产成本相关。 

如本文所使用的那样，冷凝器管的气体流动能力（或通流能力）应当被理解为管中的生产气体的质量流率，其允许充分地冷却生产气体。 

如本文所使用的那样，生产气体应被理解为包括了三氧化硫和水的气体。 

如本文所使用的那样，冷却介质应被理解为用于热传递而不存在明显化学反应的介质，例如空气。在该工艺的不同位置中，冷却介质也可涉及到化学反应。 

如本文所使用的那样，冷却区域应被理解为管的被构造成用于在操作期间使其外表面与冷却介质接触的部段。 

如本文所使用的那样，以气体形式的三氧化硫的浓度被表述为在假定了所有六价硫都作为三氧化硫存在的情况下的摩尔百分比，并且因此其包括三氧化硫以及水合成气态硫酸的三氧化硫。