用膜分离富氧空气焙烧硫铁矿
用膜分离富氧空气焙烧硫铁矿
发布时间：2013.04.28 新闻来源： 浏览次数：4237
膜法富氧技术, 由于设备简单、操作方便、应用广泛等优点, 已引起国内外的极大关注。特别在富氧助燃方面的应用更为突出。富氧空气可以加快燃烧速率, 促使燃料完全燃烧, 减少燃烧后的排气量, 增加能量利用率, 减少燃料消耗。已取得广泛的应用成果。
在硫酸生产中, 从沸腾焙烧炉焙烧硫铁矿到尾气从烟囱放空, 处理着大量的惰性气体--氮气。采用富氧空气代替普通空气来焙烧硫铁矿, 可以减少整个装置的气体通过量, 也将加快硫铁矿的焙烧过程, 提高转化系统的反应速率, 减少装置投资。
膜分离过程
膜分离过程的原理是利用氧气和氮气在气体分离膜中渗透速率不同而实现氧氮分离。膜分离有加压式、减压式及加减压式等方法, 以减压式较为经济实用。减压式膜分离流程如图1, 膜装置操作为静态物理分离过程, 无转动部件及易损件, 产生的富氧空气中氧含量可稳定在30% 左右。进入沸腾炉的富氧空气的制备过程为:
采用空气集中过滤及送风, 用11套膜装置及真空泵并联操作, 出各真空泵的富氧空气
汇合后进入沸腾炉炉底风机。膜分离富氧部分主要设备如下:
离心通风机: 1 台, 风量23 000 m3/ h,
风压3 kPa
卷式富氧膜装置: 11 套, 每套产富氧
能力为620m3/ h
水环式真空泵: 11 台, 真空度26 kPa,
每台气量为15m3/ min
对焙烧含硫30% 的硫铁矿、两转两吸转化流程, 生产能力为40kt/ a 的硫酸装置,采用富氧空气代替普通空气焙烧硫铁矿, 通过硫酸生产装置中各部分的气体组成及总气量( 以干基计, 下同) 对比情况见表1。由表可见, 采用富氧空气后, 通过焙烧及净化部分的炉气量减少了32% , 通过转化及干吸部分的气量减少了20.9%-23.5%。
膜分离优势
采用膜分离富氧空气代替普通空气焙烧硫铁矿后, 使焙烧及净化系统炉气量减少32% ,干吸和转化系统的气量减少20.9%-23.5% 。由于氧浓度提高, 缩短了矿所需的焙烧时间, 使沸腾炉焙烧强度增加43%,沸腾炉炉体体积减少52%。并且由于氧浓度的提高, SO2 催化氧化反应的热力学推动力、动力学速率均有较大提高, 热平衡改善, 催化剂层各段进出口温度较佳,最终转化率可达到99.6% , 尾气中SO2 排放量减少42% 。包括膜分离富氧装置在内的年产4万吨硫酸装置总投资可下降11% , 投资回收期缩短111 年。富氧空气的制造费用主要受膜分离富氧装置的投资和电价控制。用富氧空气代替普通空气焙烧硫铁矿, 能使富氧空气的作用得以充分发挥。若在此基础上, 再用富氧空气代替普通空气作为干燥塔补充空气来调节进转化器的氧浓度, 在氧硫比为1 ：1.25、SO2 浓度为11.26% 时, 进转化器的总气量减少28.2% , 此时包括富氧装置在内的装置总投资要增加100 万元, 每吨酸的电耗要再增加30 kW*h。
在硫酸生产中, 从沸腾焙烧炉焙烧硫铁矿到尾气从烟囱放空, 处理着大量的惰性气体--氮气。采用富氧空气代替普通空气来焙烧硫铁矿, 可以减少整个装置的气体通过量, 也将加快硫铁矿的焙烧过程, 提高转化系统的反应速率, 减少装置投资。
膜分离过程
膜分离过程的原理是利用氧气和氮气在气体分离膜中渗透速率不同而实现氧氮分离。膜分离有加压式、减压式及加减压式等方法, 以减压式较为经济实用。减压式膜分离流程如图1, 膜装置操作为静态物理分离过程, 无转动部件及易损件, 产生的富氧空气中氧含量可稳定在30% 左右。进入沸腾炉的富氧空气的制备过程为:
采用空气集中过滤及送风, 用11套膜装置及真空泵并联操作, 出各真空泵的富氧空气
汇合后进入沸腾炉炉底风机。膜分离富氧部分主要设备如下:
离心通风机: 1 台, 风量23 000 m3/ h,
风压3 kPa
卷式富氧膜装置: 11 套, 每套产富氧
能力为620m3/ h
水环式真空泵: 11 台, 真空度26 kPa,
每台气量为15m3/ min
对焙烧含硫30% 的硫铁矿、两转两吸转化流程, 生产能力为40kt/ a 的硫酸装置,采用富氧空气代替普通空气焙烧硫铁矿, 通过硫酸生产装置中各部分的气体组成及总气量( 以干基计, 下同) 对比情况见表1。由表可见, 采用富氧空气后, 通过焙烧及净化部分的炉气量减少了32% , 通过转化及干吸部分的气量减少了20.9%-23.5%。
膜分离优势
采用膜分离富氧空气代替普通空气焙烧硫铁矿后, 使焙烧及净化系统炉气量减少32% ,干吸和转化系统的气量减少20.9%-23.5% 。由于氧浓度提高, 缩短了矿所需的焙烧时间, 使沸腾炉焙烧强度增加43%,沸腾炉炉体体积减少52%。并且由于氧浓度的提高, SO2 催化氧化反应的热力学推动力、动力学速率均有较大提高, 热平衡改善, 催化剂层各段进出口温度较佳,最终转化率可达到99.6% , 尾气中SO2 排放量减少42% 。包括膜分离富氧装置在内的年产4万吨硫酸装置总投资可下降11% , 投资回收期缩短111 年。富氧空气的制造费用主要受膜分离富氧装置的投资和电价控制。用富氧空气代替普通空气焙烧硫铁矿, 能使富氧空气的作用得以充分发挥。若在此基础上, 再用富氧空气代替普通空气作为干燥塔补充空气来调节进转化器的氧浓度, 在氧硫比为1 ：1.25、SO2 浓度为11.26% 时, 进转化器的总气量减少28.2% , 此时包括富氧装置在内的装置总投资要增加100 万元, 每吨酸的电耗要再增加30 kW*h。