一種采用低氮燃燒的廢硫酸裂解爐的制作方法
【專利摘要】一種采用低氮燃燒的廢硫酸裂解爐，其特征在于：裂解爐為臥式結(jié)構(gòu)，爐體長度和管口的開孔尺寸由整個制酸系統(tǒng)的規(guī)模確定；裂解爐腔體內(nèi)部分為前段、中段、后段三部分，前段為低氮燃燒室、中段為爐氣混合室、后段為高溫氧化室；裂解爐包括外保溫層、殼體、隔熱保溫層、耐火耐酸層；裂解爐殼體包括筒體、端板和支座。本實用新型最大的優(yōu)點在于節(jié)能、環(huán)保、高效和安全穩(wěn)定。
【專利說明】
一種采用低氮燃燒的廢硫酸裂解爐
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于化工環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用低氮燃燒技術(shù)的廢硫酸裂解工藝所用的廢酸裂解爐。
【背景技術(shù)】
[0002]我國的各類相關(guān)化工裝置，如涉及到磺化、烷基化、水合水解、凈化及脫水等工藝，每年都會副產(chǎn)大量廢硫酸，尤其是國內(nèi)眾多煉廠的烷基化裝置在生產(chǎn)異辛烷過程中，每生產(chǎn)I噸烴基化油要產(chǎn)生80?10kg的廢硫酸，該廢硫酸黏度大，色質(zhì)差，難處理，除含有80?85%的硫酸外，還含有8?14%的有機物和水。目前廢硫酸的處理方法主要有以下幾種:1.堿中和法，讓硫酸跟各種無機堿進行中和反應(yīng)，制取硫酸銨、硫酸鎂、硫酸鈣等。2.脫除雜質(zhì)后濃縮，通過吸附、過濾、氧化、蒸餾、氣提、萃取等方式脫除廢硫酸中的有機和無機雜質(zhì)，然后對除雜后的稀硫酸進行濃縮得到工業(yè)用濃硫酸。3.還原分解法，用烴類將廢硫酸還原分解為二氧化硫，然后進一步處理。4.高溫裂解法，將廢硫酸高溫分解回收二氧化硫、三氧化硫或硫磺。這些處理方法都存在工藝繁復(fù)、處理成本高、產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、處理不徹底等問題。同以上處理方法相比，廢硫酸裂解制硫酸的方法可以從根本上解決廢硫酸的處理問題，但廢硫酸裂解要消耗天然氣，具有一定的處理成本，本發(fā)明就是為了燃燒石化企業(yè)產(chǎn)生的含氨廢氣作為熱源，而且尾氣NOx能夠達到環(huán)保要求，又減少天然氣的用量，降低廢酸處理成本。
[0003]本發(fā)明的主要特點就是能夠處理含氨廢氣，尾氣NOx不超標(biāo)，減少天然氣的用量，降低廢酸處理成本，并且產(chǎn)品收率高、產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)過程綠色環(huán)保等優(yōu)點，并且副產(chǎn)大量蒸汽，可以用來發(fā)電或供給廠區(qū)其他需要蒸汽的設(shè)備，具有很好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是針對上述現(xiàn)狀，而提出的一種采用低氮燃燒技術(shù)的廢硫酸裂解工藝所用的裂解爐，以適宜處理各種化工裝置副產(chǎn)的廢硫酸，尤其適用于煉油廠烷基化裝置產(chǎn)生的大量高濃度、高有機物含量的廢硫酸，通過使廢硫酸在裂解爐中裂解制取含二氧化硫的煙氣，繼而進入后續(xù)制酸系統(tǒng)制取成品硫酸。
[0005]本發(fā)明中的裂解爐是這樣來實現(xiàn)的:采用低氮燃燒的廢硫酸裂解爐，其特征在于:裂解爐為臥式結(jié)構(gòu)，爐體長度和管口的開孔尺寸由整個制酸系統(tǒng)的規(guī)模確定;裂解爐腔體內(nèi)部分為前段、中段、后段三部分，前段為低氮燃燒室、中段為爐氣混合室、后段為高溫氧化室;裂解爐包括外保溫層、殼體、隔熱保溫層、耐火耐酸層;爐頭端板上設(shè)有廢硫酸噴槍、主燃燒器、手孔;爐體上設(shè)有防爆孔、火焰監(jiān)視器、視鏡、副燃燒器、測溫點、測壓點、人孔、排氣孔;爐內(nèi)中部交替設(shè)置上開孔擋火墻和下開孔擋火墻，形成爐氣混合室，并設(shè)有空氣進口，爐氣出口設(shè)置在裂解爐尾部;裂解爐殼體包括筒體、端板和支座。
[0006]—般地，裂解爐基礎(chǔ)的預(yù)埋鋼板上焊接有若干組支座滾子，每組支座滾子對應(yīng)一個裂解爐的支座。
[0007]裂解爐設(shè)有外保溫層，外保溫層采用復(fù)合硅酸鹽纖維氈、陶瓷纖維氈或巖棉保溫材料。
[0008]筒體為鋼板制作，筒體外設(shè)有數(shù)道加強圈；筒體內(nèi)側(cè)焊接有龜甲網(wǎng)或錨固釘結(jié)構(gòu)，用于固定隔熱保溫層;錨固釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式Y(jié)型、V型、S型或Ω型；筒體內(nèi)側(cè)設(shè)有防腐隔熱層；筒體上設(shè)有防爆孔、火焰監(jiān)視器、視鏡、人孔、副燃燒器、測溫點和測壓點；筒體由支座支撐，支座由鋼板焊接而成;支座的個數(shù)為至少4個;每組支座滾子由至少2根圓鋼制成。
[0009]裂解爐的前后兩端為端板，端板為鋼板制作;端板外側(cè)焊接加強角鋼，內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)與筒體相同；爐頭端板設(shè)有至少一個廢酸噴槍，至少一個燃燒器，一個手孔，爐體尾部的端板設(shè)有爐氣出口。
[0010]隔熱保溫層為I?3層；隔熱保溫層的橫向和縱向上每隔I?3m設(shè)置一道伸縮縫;伸縮縫寬度為5?40_;隔熱保溫層之間，以及隔熱保溫層和耐火耐酸層之間的伸縮縫錯縫設(shè)置，錯縫距離大于100mm;隔熱保溫層引入至少一道加強筋，擋火墻下的隔熱保溫層內(nèi)埋入承重結(jié)構(gòu);加強筋和承重結(jié)構(gòu)的材質(zhì)為高鋁磚或與耐火耐酸層材質(zhì)相同的磚。
[0011 ]耐火耐酸層采用預(yù)制好的異型耐火耐酸磚砌筑，磚縫間用耐火膠泥填實;耐火耐酸層每隔I?4m設(shè)置一道寬度為5?40_的環(huán)形伸縮縫，伸縮縫內(nèi)填塞硅酸鋁纖維。
[0012]裂解爐的中部設(shè)置至少2道擋火墻;擋火墻用磚的材質(zhì)與耐火耐酸層相同；擋火墻有下部開孔和上部開孔兩種，兩種擋火墻交錯設(shè)置，形成爐氣混合室，并設(shè)有空氣進口 ；下開孔擋火墻的下部設(shè)有若干個開孔，下部用焊接在殼體上的鋼板支撐，上開孔型擋火墻上部留有氣體出口；擋火墻內(nèi)部以及擋火墻與環(huán)形耐火耐酸層之間設(shè)置5?20mm的伸縮縫，伸縮縫內(nèi)填塞硅酸鋁纖維。
[0013]廢硫酸噴槍、燃燒器、手孔設(shè)置在爐頭端板;廢酸噴槍安裝孔個數(shù)至少為I個;燃燒器的個數(shù)至少為I個;手孔的個數(shù)為I個;裂解爐前后腔體的上部各設(shè)有I個防爆孔;爐體的側(cè)面設(shè)有至少I個火焰監(jiān)視器，至少I個視鏡，至少I個副燃燒器，至少2個測溫點，至少2個測壓點，至少2個排氣孔;至少I個人孔;爐氣出口設(shè)置在裂解爐尾部。
[0014]支座滾子焊接在土建基礎(chǔ)的預(yù)埋鋼板上，整個裂解爐放置于支座滾子上。
[0015]本發(fā)明的最大的特點在于節(jié)能、環(huán)保、高效和安全穩(wěn)定。以含氨廢氣作為熱源，減少天然氣的用量，裂解爐內(nèi)溫度在600°C以上，配備的廢酸噴槍具有優(yōu)異的霧化效果，爐氣也保證了足夠長的停留時間，使得廢硫酸裂解率接近100%;另外，考慮到酸性高溫爐氣的腐蝕性，裂解爐的耐火耐酸層采用耐酸耐火磚砌筑;隔熱保溫層采用澆注料現(xiàn)場搗制澆注，施工簡單方便且整體性好；隔熱保溫層伸縮縫的設(shè)置考慮澆注料的特性不采用通縫;裂解爐筒體上部設(shè)置防爆膜片，這些都使得裂解爐運行更加安全可靠。
【附圖說明】
[0016]以下附圖為本發(fā)明裂解爐的結(jié)構(gòu)示意圖，其作用只為結(jié)合上述的文字來說明來裂解爐的結(jié)構(gòu)，而不是用于限定本發(fā)明的范圍。
[0017]圖1是本發(fā)明實施例裂解爐結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是實施例裂解爐爐頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是實施例裂解爐爐尾結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中，管口: a、視鏡，b、人孔，c、測溫點，d、副燃燒器，e、爐氣出口，f、廢硫酸噴槍，g、主燃燒器，j、火焰監(jiān)視器，k、手孔，m、備用孔，n、測壓點，O、排氣孔，p、防爆孔，q、空氣進
□ O
[0021]圖中，1、加強圈，2、外保溫層，3、筒體，4、防腐隔熱層，5、隔熱保溫層，6、錨固釘，7、耐火耐酸層，8、端板，9、支座，10、支座滾子，11、加強角鋼。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型加以詳細描述。
[0023]實施例:采用低氮燃燒的廢硫酸裂解爐結(jié)構(gòu)參見附圖1，裂解爐為臥式結(jié)構(gòu)，爐體長度和管口的開孔尺寸由整個制酸系統(tǒng)的規(guī)模決定;裂解爐腔體內(nèi)部分為前段、中段、后段三部分，前段為低氮燃燒室、中段為爐氣混合室、后段為高溫氧化室，裂解爐主要結(jié)構(gòu)包括外保溫層(2)、殼體、隔熱保溫層(5)、耐火耐酸層(7);爐頭端板上設(shè)有廢硫酸噴槍(f)、主燃燒器(g)、手孔(k);爐體上設(shè)有防爆孔(p)、火焰監(jiān)視器(j)、視鏡(a)、副燃燒器(d)、測溫點(c)、測壓點(n)、人孔(b)、排氣孔(O);爐內(nèi)中部交替設(shè)置上開孔擋火墻(Π型)和下開孔擋火墻(I型)；形成爐氣混合室，并設(shè)有空氣進口(q)，爐氣出口(e)設(shè)置在裂解爐尾部;裂解爐基礎(chǔ)的預(yù)埋鋼板上焊接有若干組支座滾子(10)，每組支座滾子對應(yīng)一個裂解爐的支座(9)，安裝時，將裂解爐置于支座滾子之上。
[0024]裂解爐設(shè)有外保溫層(2)，外保溫層采用復(fù)合硅酸鹽纖維氈、陶瓷纖維氈或巖棉等保溫材料;裂解爐殼體由筒體(3)、端板(8)和支座(9)組成。
[0025]殼體的結(jié)構(gòu)之一是筒體(3)，筒體為鋼板制作，可以是碳鋼、不銹鋼或其他合金鋼，優(yōu)選為碳鋼;筒體(3)外設(shè)有數(shù)道加強圈(I);筒體(3)內(nèi)側(cè)焊接有龜甲網(wǎng)或錨固釘(6)結(jié)構(gòu)，用于固定隔熱保溫層(5)，龜甲網(wǎng)或錨固釘(6)的材質(zhì)可以為碳鋼、不銹鋼或其他耐熱合金鋼，優(yōu)選為不銹鋼;錨固釘(6)的形式可以為Y型、V型、S型、Ω型等;筒體(3)內(nèi)側(cè)設(shè)有防腐隔熱層(4)，其材質(zhì)可以為石棉板、陶瓷纖維板等，也可以為耐高溫耐酸蝕的涂料或粘結(jié)劑;筒體(3)上設(shè)有防爆孔(p)、火焰監(jiān)視器(j)、視鏡(a)、人孔(b)、副燃燒器(d)、測溫點(C)和測壓點(η)等;裂解爐筒體(3)由支座(9)支撐，支座(9)由鋼板焊接而成，材質(zhì)可以是碳鋼、不銹鋼或其他合金鋼，優(yōu)選為碳鋼;支座(9)的個數(shù)為至少4個，具體由裂解爐結(jié)構(gòu)和長度決定;裂解爐結(jié)構(gòu)之一為若干組支座滾子(10)，每組支座滾子(10)由至少2根圓鋼制成；圓鋼的材質(zhì)可以是碳鋼、不銹鋼或其他合金鋼，優(yōu)選為不銹鋼。
[0026]裂解爐的前后兩端為端板(8)，端板為鋼板制作，可以是碳鋼、不銹鋼或其他合金鋼，優(yōu)選為碳鋼;端板(8)外側(cè)焊接加強角鋼(11)，內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)與筒體相同；爐頭端板設(shè)有至少一個廢酸噴槍(f)，至少一個主燃燒器(g)，一個手孔(k)，爐體尾部的端板設(shè)有爐氣出口(e) ο
[0027]裂解爐的結(jié)構(gòu)之一是隔熱保溫層(5)，其材料為:鋁酸鹽或磷酸鹽做結(jié)合劑，加入多孔熟料(包括硅質(zhì)、粘土質(zhì)、高鋁質(zhì)、莫來石質(zhì)、剛玉質(zhì)等)、空心球(包括氧化鋁質(zhì)、莫來石質(zhì)、鋁鉻質(zhì)、鉻質(zhì)、鋯質(zhì)等)、漂珠、硅藻土、珍珠巖、蛭石、陶粒等填料;隔熱保溫層(5)可以做成I?3層，根據(jù)保溫要求確定具體厚度；隔熱保溫層(5)的橫向和縱向上每隔I?3m設(shè)置一道伸縮縫;伸縮縫寬度為5?40mm;隔熱保溫層(5)之間，以及隔熱保溫層(5)和耐火耐酸層
(7)之間的伸縮縫應(yīng)錯縫設(shè)置，錯縫距離須大于100mm;隔熱保溫層(5)引入至少一道加強筋，擋火墻下的隔熱保溫層(5)內(nèi)埋入承重結(jié)構(gòu);加強筋和承重結(jié)構(gòu)的材質(zhì)選用高鋁磚或與耐火耐酸層(7)材質(zhì)相同的磚。
[0028]裂解爐的結(jié)構(gòu)之一是耐火耐酸層(7)，耐火耐酸層采用預(yù)制好的異型耐火耐酸磚砌筑，材料可選用:高鋁磚、磷酸鹽磚(磷酸鹽為結(jié)合劑，加入高鋁礬土、剛玉、莫來石等骨料制作而成)莫來石磚、剛玉磚(包括以剛玉為主要組分的電熔剛玉、燒結(jié)剛玉、鉻剛玉、鋯剛玉等)、剛玉莫來石磚(剛玉和莫來石按一定配比制作而成)等;磚縫間用耐火膠泥填實;耐火耐酸層(7)每隔I?4m設(shè)置一道寬度為5?40_的環(huán)形伸縮縫，伸縮縫內(nèi)填塞硅酸鋁纖維。
[0029]裂解爐的中部設(shè)置至少2道擋火墻，用以增加爐內(nèi)氣流湍動;擋火墻用磚的材質(zhì)與耐火耐酸層相同；擋火墻有下部開孔(I型)和上部開孔(Π型)兩種，兩種擋火墻交錯設(shè)置，形成爐氣混合室，并設(shè)有空氣進口(q); I型擋火墻的下部設(shè)有若干個開孔，便于氣體進入，下部用焊接在殼體上的鋼板支撐，Π型擋火墻上部留有氣體出口；擋火墻內(nèi)部以及擋火墻與環(huán)形耐火耐酸層之間設(shè)置5?20_的伸縮縫，伸縮縫內(nèi)填塞硅酸鋁纖維。
[0030]廢硫酸噴槍(f)、主燃燒器(g)、手孔(k)等的設(shè)置在爐頭端板;廢酸噴槍(f)安裝孔個數(shù)至少為I個;燃燒器(g)的個數(shù)至少為I個;手孔(k)的個數(shù)為I個;裂解爐前后腔體的上部各設(shè)有I個防爆孔(P);爐體的側(cè)面設(shè)有至少I個火焰監(jiān)視器(j)，至少I個視鏡(a)，至少I個副燃燒器(d)，至少2個測溫點(c)，至少2個測壓點(η)，至少2個排氣孔(O);至少I個人孔(b);爐氣出口( e)設(shè)置在裂解爐尾部。
[0031]本實施例是這樣來運作的，包括以下步驟:
[0032]步驟一:將穩(wěn)壓后的天然氣與預(yù)熱到300°C的空氣在燃燒器內(nèi)充分混合后，經(jīng)點火槍點燃后噴入爐中，形成紡錘形的火焰區(qū)域；
[0033]步驟二:待爐溫升到800°C將濃度為50%的廢硫酸采用高壓栗輸送機械霧化與壓縮空氣輔助霧化相結(jié)合的方式，使得所述廢硫酸霧化形成酸霧后噴入裂解爐中。前段為低氮燃燒室、中段為爐氣混合室、后段為高溫氧化室，霧化后的廢硫酸在爐內(nèi)高溫環(huán)境下，裂解生成含二氧化硫、三氧化硫、二氧化碳、水煙塵等的煙氣，氨氮物質(zhì)通過控制措施后在高溫燃燒后形成氮氣，而不是氮氧化物，煙氣經(jīng)余熱回收后進入后續(xù)制酸系統(tǒng)。
[0034]本實用新型適宜處理各種化工裝置副產(chǎn)的廢硫酸，尤其適用于含有氨氮物質(zhì)的高濃度、高有機物含量的廢硫酸，通過使廢硫酸在裂解爐中裂解制取含二氧化硫的煙氣，繼而進入后續(xù)制酸系統(tǒng)制取成品硫酸。
【主權(quán)項】
1.一種采用低氮燃燒的廢硫酸裂解爐，其特征在于:裂解爐為臥式結(jié)構(gòu)，爐體長度和管口的開孔尺寸由整個制酸系統(tǒng)的規(guī)模確定;裂解爐腔體內(nèi)部分為前段、中段、后段三部分，前段為低氮燃燒室、中段為爐氣混合室、后段為高溫氧化室;裂解爐包括外保溫層、殼體、隔熱保溫層、耐火耐酸層;爐頭端板上設(shè)有廢硫酸噴槍、主燃燒器、手孔;爐體上設(shè)有防爆孔、火焰監(jiān)視器、視鏡、副燃燒器、測溫點、測壓點、人孔、排氣孔;爐內(nèi)中部交替設(shè)置上開孔擋火墻和下開孔擋火墻，形成爐氣混合室，并設(shè)有空氣進口，爐氣出口設(shè)置在裂解爐尾部;裂解爐殼體包括筒體、端板和支座。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢硫酸裂解爐，其特征在于:裂解爐基礎(chǔ)的預(yù)埋鋼板上焊接有若干組支座滾子，每組支座滾子對應(yīng)一個裂解爐的支座。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢硫酸裂解爐，其特征在于:裂解爐設(shè)有外保溫層，外保溫層采用復(fù)合硅酸鹽纖維氈、陶瓷纖維氈或巖棉保溫材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢硫酸裂解爐，其特征在于:筒體為鋼板制作，筒體外設(shè)有數(shù)道加強圈；筒體內(nèi)側(cè)焊接有龜甲網(wǎng)或錨固釘結(jié)構(gòu)，用于固定隔熱保溫層;錨固釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式Y(jié)型、V型、S型或Ω型；筒體內(nèi)側(cè)設(shè)有防腐隔熱層;筒體上設(shè)有防爆孔、火焰監(jiān)視器、視鏡、人孔、副燃燒器、測溫點和測壓點;筒體由支座支撐，支座由鋼板焊接而成;支座的個數(shù)為至少4個;每組支座滾子由至少2根圓鋼制成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢硫酸裂解爐，其特征在于:裂解爐的前后兩端為端板，端板為鋼板制作;端板外側(cè)焊接加強角鋼，內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)與筒體相同；爐頭端板設(shè)有至少一個廢酸噴槍，至少一個燃燒器，一個手孔，爐體尾部的端板設(shè)有爐氣出口。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢硫酸裂解爐，其特征在于:隔熱保溫層為I?3層；隔熱保溫層的橫向和縱向上每隔I?3m設(shè)置一道伸縮縫;伸縮縫寬度為5?40mm;隔熱保溫層之間，以及隔熱保溫層和耐火耐酸層之間的伸縮縫錯縫設(shè)置，錯縫距離大于100mm;隔熱保溫層引入至少一道加強筋，擋火墻下的隔熱保溫層內(nèi)埋入承重結(jié)構(gòu)；加強筋和承重結(jié)構(gòu)的材質(zhì)為高招磚或與耐火耐酸層材質(zhì)相同的磚。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢硫酸裂解爐，其特征在于:耐火耐酸層采用預(yù)制好的異型耐火耐酸磚砌筑，磚縫間用耐火膠泥填實;耐火耐酸層每隔I?4m設(shè)置一道寬度為5?40mm的環(huán)形伸縮縫，伸縮縫內(nèi)填塞硅酸鋁纖維。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述廢硫酸裂解爐，其特征在于:裂解爐的中部設(shè)置至少2道擋火墻；擋火墻用磚的材質(zhì)與耐火耐酸層相同；擋火墻有下部開孔和上部開孔兩種，兩種擋火墻交錯設(shè)置，形成爐氣混合室，并設(shè)有空氣進口；下開孔擋火墻的下部設(shè)有若干個開孔，下部用焊接在殼體上的鋼板支撐，上開孔型擋火墻上部留有氣體出口；擋火墻內(nèi)部以及擋火墻與環(huán)形耐火耐酸層之間設(shè)置5?20_的伸縮縫，伸縮縫內(nèi)填塞硅酸鋁纖維。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢硫酸裂解爐，其特征在于:廢硫酸噴槍、燃燒器、手孔設(shè)置在爐頭端板;廢酸噴槍安裝孔個數(shù)至少為I個;燃燒器的個數(shù)至少為I個;手孔的個數(shù)為I個;裂解爐前后腔體的上部各設(shè)有I個防爆孔；爐體的側(cè)面設(shè)有至少I個火焰監(jiān)視器，至少I個視鏡，至少I個副燃燒器，至少2個測溫點，至少2個測壓點，至少2個排氣孔;至少I個人孔;爐氣出口設(shè)置在裂解爐尾部。
【文檔編號】C01B17/74GK205442638SQ201620232744
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】江碧清, 魏蘭
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 南化集團研究院