本發明涉及廢酸裂解節能領域，特別是一種含磷廢硫酸裂解節能方法及系統。

背景技術：

廢硫酸裂解再生工藝是一項綠色環保技術。但是，廢硫酸裂解過程需要消耗大量的燃料氣，所以，如何實現廢硫酸裂解的節能降耗，是評價廢硫酸裂解再生技術先進的關鍵。

現有烷基化廢酸裂解再生裝置中，廢酸高溫裂解后的爐氣，一般通過廢熱鍋爐生產蒸汽進行余熱回收，或通過空氣預熱器對空氣進行預熱從而回收余熱。含磷廢硫酸裂解再生裝置中，含磷廢硫酸高溫裂解后的爐氣，一般通過在爐氣冷卻器中降溫進行余熱回收，或通過空氣預熱器對空氣進行預熱等方法回收余熱，含磷廢硫酸高溫裂解后的爐氣采用爐氣冷卻器替代廢熱鍋爐進行余熱回收，主要是因為含磷爐氣會使硫酸裝置廢熱鍋爐發生露點腐蝕。然而，爐氣冷卻器只是單純地對爐氣進行降溫，這部分熱量并沒有被回收利用。因此，如何對含磷廢硫酸高溫裂解爐氣的熱量進行回收，使熱量被充分利用，同時避免設備中露點腐蝕問題，是目前廢硫酸裂解的研究重點。

技術實現要素：

發明目的：本發明的目的是提供一種廢酸裂解節能方法，可最大限度地回收裂解后高溫爐氣的熱量，同時避免含磷爐氣露點腐蝕問題。

技術方案：本發明所述的廢酸裂解節能方法，包括以下步驟：使廢酸裂解爐產生的爐氣在空氣預熱裝置中與溫度為120～350℃的空氣進行換熱，爐氣冷卻至380～500℃后進入爐氣凈化工序；從空氣預熱裝置流出的空氣，一部分進入廢酸裂解爐提供廢酸裂解所需的氧氣和熱量，另一部分與新鮮冷空氣混合溫度降至120～350℃后重新進入所述空氣預熱裝置。其中，新鮮冷空氣是指從外界進入的自然溫度下的空氣。

當換熱面積較大時，為了提高換熱效率，并考慮到工程上方便清灰，將空氣預熱裝置設置為串聯的多臺空氣預熱器，其中多臺空氣預熱器為兩臺以上的空氣預熱器；多臺空氣預熱器中，與所述廢酸裂解爐的爐氣出口直接相連的第一臺空氣預熱器將爐氣從1000～1200℃冷卻至800～950℃，其余空氣預熱器將爐氣繼續冷卻至380～500℃。

為提高換熱效率，同時避免爐氣冷凝形成磷酸腐蝕設備，使爐氣與空氣在第一臺空氣預熱器中并流換熱或逆流換熱，在其余空氣預熱器中逆流換熱。

空氣預熱裝置將空氣加熱至650～1020℃，從空氣預熱裝置流出的空氣進入廢熱回收裝置進行熱量回收，空氣溫度降至550～700℃后，一部分進入廢酸裂解爐提供廢酸裂解所需的氧氣和熱量；另一部分與新鮮冷空氣混合，使混合后的空氣溫度達到200～350℃后重新進入空氣預熱裝置；

或者，空氣預熱裝置將空氣加熱至550～900℃；從空氣預熱裝置流出的空氣，一部分進入廢酸裂解爐提供廢酸裂解所需的氧氣和熱量；另一部分進入廢熱回收裝置進行熱量回收，溫度降至250～400℃后與新鮮冷空氣混合，使混合后的空氣溫度達到120～300℃后重新進入空氣預熱裝置。

根據所需裂解的廢硫酸的量，以及從空氣預熱裝置中流出的空氣溫度，調整空氣預熱裝置的空氣出口(多臺空氣預熱裝置中的最后一臺空氣預熱器的空氣出口)循環至空氣預熱裝置的空氣入口(多臺空氣預熱裝置中的第一臺空氣預熱器的空氣入口)的循環空氣在進入空氣預熱裝置的空氣入口的空氣中所占比例，使循環空氣占進入空氣預熱裝置空氣總量的35％～70％，進一步地，使循環空氣占進入空氣預熱裝置空氣總量的40％～60％。

本發明所述的廢酸裂解節能廢酸裂解節能系統，包括廢酸裂解爐、空氣預熱裝置和廢熱回收裝置；廢酸裂解爐的爐氣出口與空氣預熱裝置的爐氣入口直接相連，空氣預熱裝置的空氣出口與廢熱回收裝置的入口相連，廢熱回收裝置的出口通過管道分別與空氣預熱裝置的空氣入口以及所述廢酸裂解爐的空氣入口相連；或者，空氣預熱裝置的空氣出口通過管道分別與廢熱回收裝置的入口以及廢酸裂解爐的空氣入口相連，廢熱回收裝置的出口與空氣預熱裝置的空氣入口相連；連接廢熱回收裝置的出口與空氣預熱裝置的空氣入口的管道上設有冷空氣入口。

可根據換熱面積設置空氣預熱裝置中空氣預熱器的數量，空氣預熱裝置可設置為1臺空氣預熱器，也可設置為串聯的多臺空氣預熱器；為方便清灰，使空氣預熱裝置為串聯的2～5臺空氣預熱器。為提高換熱效率，同時避免爐氣冷凝形成磷酸腐蝕設備，使多臺空氣預熱器中，與廢酸裂解爐的爐氣出口直接相連的第一臺空氣預熱器采取并流換熱或逆流換熱，其余空氣預熱器采取逆流換熱。

廢熱回收裝置為空氣熱交換裝置，具體地，廢熱回收裝置為廢熱鍋爐。

有益效果：本發明采用空氣預熱器替代了廢熱鍋爐，將爐氣的熱量轉移到空氣中，由于進入空氣預熱器的空氣溫度高于磷酸露點溫度，空氣無磷酸露點腐蝕問題；從空氣預熱裝置中流出的高溫空氣的多余熱量，可用于在廢熱鍋爐中生產蒸汽，或用于在其他換熱設備中加熱水等，從而進行綜合利用。因此，本發明的方法可以在充分回收爐氣熱量的同時避免含磷爐氣露點腐蝕問題，且可以減少燃料的消耗。

附圖說明

圖1為一種含磷廢硫酸裂解節能方法的示意圖；

圖2為另一種含磷廢硫酸裂解節能方法的示意圖；

圖3為第三種含磷廢硫酸裂解節能方法的示意圖。

具體實施方式

實施例1

圖1為一種含磷廢硫酸裂解節能方法的示意圖。如圖1所示，含磷廢硫酸裂解節能系統包括廢酸裂解爐1、空氣預熱裝置2和廢熱鍋爐3(空氣預熱裝置2可以為1臺空氣預熱器，為方便清灰，空氣預熱裝置2也可設計為3、4或5臺串聯的空氣預熱器)，廢酸裂解爐1的爐氣出口通過管道與空氣預熱裝置2的爐氣入口相連，空氣預熱裝置2的空氣出口通過管道與廢熱鍋爐3的入口相連，廢熱鍋爐3的出口通過管道分別與空氣預熱裝置2的空氣入口以及廢酸裂解爐1的空氣入口相連，連接廢熱鍋爐3的出口和空氣預熱裝置2的空氣入口的管道上設有冷空氣(30℃)入口。圖1中箭頭的方向表示爐氣或空氣的流動方向。

在該系統中，含磷廢硫酸在廢酸裂解爐1中裂解后產生溫度約為1100℃的高溫爐氣(10800nm³/h)，高溫爐氣從爐氣入口進入空氣預熱裝置2，同時，空氣(350℃、13400nm³/h)自空氣預熱裝置2的空氣入口逆流進料，進入空氣預熱裝置2。高溫爐氣與空氣在空氣預熱裝置2內逆流換熱，待高溫爐氣冷卻至450℃后，爐氣從空氣預熱裝置2的爐氣出口流出，進入爐氣凈化工序。

爐氣和空氣換熱的公式為：qm1cp1(t1-t2)＝qm2cp2(t1-t2)

qm1，qm2-分別為爐氣量和空氣量，單位為kmol/h；

cp1，cp2-分別為爐氣平均分子熱容量和空氣平均分子熱容量，單位為kj/(kmol.k)；

t1，t1-分別為爐氣進、出口溫度，單位為℃；

t1，t2-分別為空氣進、出口溫度，單位為℃。

空氣在空氣預熱裝置2中被加熱至990℃，加熱的空氣從空氣預熱裝置2的空氣出口流出，進入廢熱鍋爐2，在廢熱鍋爐2中，空氣的部分熱量用于生產蒸汽，從而被回收。在空氣預熱裝置2中被加熱的空氣，其熱量回收裝置不限于廢熱鍋爐3，也可使用本領域公知的其它換熱設備替代廢熱鍋爐3，回收高溫空氣部分熱量。空氣在廢熱鍋爐3中溫度降至650℃后，一部分進入廢硫酸裂解爐提供廢酸裂解所需的氧氣和熱量，另一部分(6576nm³/h)與新鮮冷空氣(30℃、6900nm³/h)混合后循環至空氣預熱裝置2的空氣入口，溫度達到350℃后逆流進料進入空氣預熱裝置2。

實施例2

圖2為第二種含磷廢硫酸裂解節能方法的示意圖。如圖2所示，含磷廢硫酸裂解節能系統包括廢酸裂解爐1、第一空氣預熱裝置4(即空氣預熱器)、第二空氣預熱裝置5(第二空氣預熱裝置5可以為1臺空氣預熱器，為方便清灰，第二空氣預熱裝置5也可設計為2、3或4臺串聯的空氣預熱器)和廢熱鍋爐3，廢酸裂解爐1的爐氣出口通過管道與第一空氣預熱裝置4的爐氣入口相連，第一空氣預熱裝置4的爐氣出口通過管道與第二空氣預熱裝置5的爐氣入口相連，第一空氣預熱裝置4的空氣出口通過管道與第二空氣預熱裝置5的空氣入口相連，第二空氣預熱裝置5的爐氣出口與爐氣凈化系統相連，第二空氣預熱裝置5的空氣出口分別與廢熱鍋爐3的入口和廢酸裂解爐1的空氣入口相連，廢熱鍋爐3的出口通過管道與第一空氣預熱裝置4的空氣入口相連，連接廢熱鍋爐3的出口和第一空氣預熱裝置4的空氣入口的管道上設有冷空氣(30℃)入口。圖2中箭頭的方向表示爐氣或空氣的流動方向。

在該系統中，含磷廢硫酸在廢酸裂解爐1中裂解后產生溫度約為1100℃的高溫爐氣(10800nm³/h)，高溫爐氣從爐氣入口進入第一空氣預熱裝置4，空氣(150℃、14800nm³/h)自第一空氣預熱裝置4的空氣入口并流進料。高溫爐氣與空氣在第一空氣預熱裝置4內并流換熱，待爐氣冷卻至900℃、空氣加熱至350℃后，爐氣與空氣分別進入第二空氣預熱裝置5內逆流換熱，待爐氣繼續冷卻至450℃再進入爐氣凈化工序。

空氣在第二空氣預熱裝置5中繼續加熱至750℃后，一部分進入廢酸裂解爐1提供廢酸裂解所需的氧氣和熱量，另一部分(7905nm³/h)進入廢熱鍋爐3，在廢熱鍋爐3中，空氣的部分熱量用于生產蒸汽，從而被回收。在第一空氣預熱裝置4和第二空氣預熱裝置5中被加熱的空氣，其熱量回收裝置不限于廢熱鍋爐3，也可使用本領域公知的其它換熱設備替代廢熱鍋爐3，以回收高溫空氣部分熱量。空氣在廢熱鍋爐3中溫度降至265℃后，與新鮮冷空氣(30℃、6900nm³/h)混合后循環至第一空氣預熱器4的空氣入口，溫度達到150℃后并流進料。

實施例3

圖3為第三種含磷廢硫酸裂解節能方法的示意圖。如圖3所示，含磷廢硫酸裂解節能系統包括廢酸裂解爐1、第一空氣預熱裝置4(即空氣預熱器)、第二空氣預熱裝置5(第二空氣預熱裝置5可以為1臺空氣預熱器，為方便清灰，第二空氣預熱裝置5也可設計為2、3或4臺串聯的空氣預熱器)和廢熱鍋爐3，廢酸裂解爐1的爐氣出口通過管道與第一空氣預熱裝置4的爐氣入口相連，第一空氣預熱裝置4的爐氣出口通過管道與第二空氣預熱裝置5的爐氣入口相連，第一空氣預熱裝置4的空氣出口通過管道與第二空氣預熱裝置5的空氣入口相連，第二空氣預熱裝置5的爐氣出口與爐氣凈化系統相連，第二空氣預熱裝置5的空氣出口分別與廢熱鍋爐3的入口和廢酸裂解爐1的空氣入口相連，廢熱鍋爐3的出口通過管道與第一空氣預熱裝置4的空氣入口相連，連接廢熱鍋爐3的出口和第一空氣預熱裝置4的空氣入口的管道上設有冷空氣(30℃)入口。圖2中箭頭的方向表示爐氣或空氣的流動方向。

在該系統中，含磷廢硫酸在廢酸裂解爐1裂解后產生溫度約為1100℃的高溫爐氣(10800nm³/h)，高溫爐氣從爐氣入口進入第一空氣預熱裝置4，空氣(180℃、13100nm³/h)自第一空氣預熱裝置4的空氣入口逆流進料。高溫爐氣與空氣在第一空氣預熱裝置4內逆流換熱，待爐氣冷卻至950℃、空氣加熱至350℃后，爐氣與空氣分別進入第二空氣預熱裝置5內逆流換熱，待爐氣繼續冷卻至450℃再進入爐氣凈化工序。

空氣在第二空氣預熱裝置5中繼續加熱至850℃后，一部分進入廢硫酸裂解爐提供廢酸裂解所需的氧氣和熱量，另一部分(6200nm³/h)進入廢熱鍋爐3，在廢熱鍋爐3中，空氣的部分熱量用于生產蒸汽，從而被回收。在第一空氣預熱裝置4和第二空氣預熱裝置5中被加熱的空氣，其熱量回收裝置不限于廢熱鍋爐3，也可使用本領域公知的其它換熱裝置替代廢熱鍋爐3，回收高溫空氣部分熱量。空氣在廢熱鍋爐3中溫度降至355℃后，循環至第一空氣預熱裝置4的空氣入口與新鮮冷空氣(30℃、6900nm³/h)混合，溫度達到180℃后并流進料。