(57)【要約】【課題】転化ガスの温度を監視しながら適切なガスの振り分けを行うことにより、既存の転化器システムを大幅に変更することなく、SO3クーラーを併設して効率的な熱回収や増産を図ることを提供するものである。【解決手段】接触式硫酸製造工場の転化器によりSO2からSO3へ転化したSO3を、熱交換器を経由し吸収塔で濃硫酸中に吸収させる接触式硫酸工場の操業方法において、熱交換器から前記吸収塔へのガス流路から、バイパスするガス流路に流量制御弁及びSO3クーラーを並列配置するとともに、並列配置したSO3クーラー中のガス温度が160℃以上となるようにガス流量を調節する。【選択図】  図１
2007269550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触式硫酸製造工場の転化器によりSO2からSO3へ転化したSO3を、熱交換器を経由し吸収塔で濃硫酸中に吸収させる接触式硫酸工場の操業方法において、前記熱交換器から前記吸収塔へのガス流路から、バイパスするガス流路に流量制御弁及びSO3クーラーを並列配置するとともに、該並列配置したSO3クーラー中のガス温度が160℃以上となるようにガス流量を調節することを特徴とする接触式硫酸工場の操業方法。    
【請求項２】
請求項１の回収した余剰熱を高温空気として銅精鉱の乾燥用に使用することを特徴とする接触式硫酸工場の操業方法。
【請求項３】
請求項１の回収した余剰熱を高温空気として珪酸鉱の粉砕乾燥用に使用することを特徴とする接触式硫酸工場の操業方法。
【請求項４】
SO3クーラーの冷却用空気を循環使用することを特徴とする請求項１から３までの何れか1項記載の接触式硫酸製造工場の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は接触式硫酸工場の操業方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１：資源と素材、2002年5，6月号、第318〜321頁において「最近の佐賀関製錬所硫酸工場の諸改善について」との標題で出願人の転化式硫酸製造設備の概況を発表し、銅生産量増大に伴い転化器入口でのSO2濃度増加が起こっていると述べたが、4年後の現在ではこの傾向はさらに顕著になっている。
【０００３】
また、SO2濃度が高濃度となると、転化率が低くなる問題に対処するためにはボイラー又はSO3クーラーを併設して余剰熱を回収することが望ましいと述べられている。
【０００４】
本出願人の製錬所における従来の転化器群フローシートを図１に示す。
硫酸転化器群の設備は、SO2ガス乾燥塔（DT）、亜硫酸（SO2）ガスを硫酸（SO3）ガスに酸化する転化器(Cv)及び原料ガスと熱交換し所定の反応温度とするための熱交換器(1HE)、SO3ガスを吸収するための吸収塔(AbT) 及び転化器各層からのガスの温度調整を行うための熱交換器（2HE,3HE, 4HE）で構成されるのが一般的である。ダブルコンタクト方式の転化器第2層出口SO3ガスは高温熱交換器4HE(a)と低温熱交器4HE(b)を通って、中間吸収塔(IAbT)においてSO3を硫酸中に吸収させる。
さらに、吸収塔における酸化熱や希釈熱など定常状態で発生する熱を連続的に除去するための酸クーラー（図示せず）も常設されている。
【０００５】
製錬所によっては、一般的な熱交換器や酸クーラーの代わりにSO2クーラやSO3クーラ、廃熱ボイラ、エコノマイザをフローに組み入れて、熱回収を行ったり、増産による熱過剰の解消を図ったりしている。
【０００６】
非特許文献２：「硫酸工場における省エネルギーについて」住友金属鉱山株式会社、東予工場発表（インターネット検索文献）によると、2基併設転化器→直列3段熱交換器→SO3クーラー（付設ファン定格290ｋW．160ｋW）→吸収塔の処理フローが示されている。
【特許文献１】特許第３２７７２３７９号
【非特許文献１】「資源と素材」2002年5，6月号、第318〜321頁「最近の佐賀関製錬所の硫酸工場の改善について」
【非特許文献２】「硫酸工場における省エネルギーについて」住友金属鉱山株式会社、東予工場発表（インターネット検索文献）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のようにSO2濃度が高濃度となると熱過剰となって転化器温度が適切温度以上に上昇し、転化率が低下する問題が起こるので、これに対処するためにはSO3クーラーが有効であることは分かっていた。
SO3クーラーについては、温度の低い状態で使用するとSO3が凝縮して管内が閉塞したり、ガス中に水分が混在する場合は硫酸となって管壁の腐食を招いたりするため、一般的には160℃以上で運転することが多い。
このため、省エネルギー等を目的に、図1に示される転化器群内にSO3クーラー等を設置する場合は、この温度の制約により、既存の熱交換器（図１のHE）を廃止して新たに新設備を組み込む必要があり一般的ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、転化ガスの温度を監視しながら適切なガスの振り分けを行うことにより、既存の転化器システムを大幅に変更することなく、SO3クーラーを併設して効率的な熱回収や硫酸生産能力増強を図ることを骨子としている。
即ち、本発明は、
（１）接触式硫酸製造工場の転化器によりSO2からSO3へ転化したSO3を、熱交換器を経由し吸収塔で濃硫酸中に吸収させる接触式硫酸工場の操業方法において、前記熱交換器から前記吸収塔へのガス流路から、バイパスするガス流路に流量制御弁及びSO3クーラーを並列配置するとともに、該並列配置したSO3クーラー中のガス温度が160℃以上となるようにガス流量を調節することを特徴とする接触式硫酸工場の操業方法。    
（２）上記（１）の回収した余剰熱を高温空気として銅精鉱の乾燥用に使用する接触式硫酸工場の操業方法。
（３）上記（１）の回収した余剰熱を高温空気として珪酸鉱の粉砕乾燥用に使用する接触式硫酸工場の操業方法。
（４）上記（１）のSO3クーラーの冷却用空気を循環使用する接触式硫酸製造工場の操業方法。
を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明において、以下の効果を有する。
（１）回収する340から370℃の高温空気は、銅製錬炉の鉱石乾燥用や溶剤粉砕ミルへの高温空気として有効利用することができる。
（２）SO3クーラーで回収された分は、高SO2負荷操業下で吸収塔の後で酸クーラにより除熱される熱量以上に発生する反応熱に相当し、これにより転化器温度を適正に保つことで高転化率の操業を行うことができる。
（３）また負荷変動に対しては、ファンの運転を制御することにより、SO3排出側の様々な運転状況（自溶炉運転状況、PS転炉の操業状況）に応じて操業をすることが出来る。
（４）上記により、設備保護及び省エネルギーの観点からも極めて有効である。
（５）また、並列にSO3クーラを配置するため、既存の熱交換器を通るガス量を削減することにより圧損の低減ができ、メインブロワの省エネルギー効果も得られた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
続いて、本発明の実施態様に関して、図２を基にして説明する。図２は、図1のフローシートに示したもののうち転化器以降に関するフローを示した図面である。
このフローが最も特徴とするところは、高温熱交4HE(a)と低温熱交4HE(b)をバイパスするようSO3クーラー(SC)を設置する。SO3クーラー(SC)の入口又は出口側にガス流量調節弁(VG)を配し、SO3クーラを通過させるガス量を任意に変更できるようにしたところである。Fは外気をクーラー(SC)内に圧送するファンである。このような設備構成により、転化ガスの温度が高くなった場合には、ガス流量調整弁(VG)を開放して、SO3ガスをバイパスさせることにより、高い転化率を維持するものである。
【００１１】
さらに、SO3クーラー冷却用空気は、常に外気を取り入れかつ冷却後放出する方式とすると、過冷却が起こり易くなり、また取りいれるSO3量の変動に追随できず効率が悪くなることがある。よって、好ましい実施態様においては、SO3クーラー冷却用空気は循環型として、必要量のみ放出しかつ循環後回収するとともに、循環空気温度を常温以上に任意に設定すると、負荷変動に対して効率よく熱回収したり、過冷却を防止することができる。
【００１２】
非特許文献１に説明されている改善前転化器No.8に次の定格のSO3クーラーを併設した。
全ガス量：2800Nm3/min
SO2濃度：11％
転化率：99.7%
必要除熱量：48.22Mcal/min
必要除熱面積：615m2
【００１３】
比較例
銅製錬における自溶炉あるいは、PS転炉から排出したSO2ガスを転化器されSO3ガスを冷却するSO3クーラーを並設しない転化器群の第2層出口SO3ガス温度は550℃、低温熱交換器（4HE(b)）出口SO3ガス温度は215℃で、これが中間吸収塔へ入り酸側で除熱された後、熱交換器(4HE(b))へ約70℃で戻る。この際、当然のことながら熱回収は行われず、酸クーラーの除熱能力に相当する分だけ冷却水へ熱が逃がされる。
【００１４】
実施例
これに対し、SO3クーラーを設置し使用し、第2層出口温度を比較例と同じ条件で操業した場合は、低温熱交器(4HE(b))出口SO3ガス温度が180℃、SO3クーラー(SC)出口SO3ガス温度が190℃、SO3クーラー循環空気温度110℃で操業できた。これによって、およそ370℃の高温空気が所定量得られた。
各部におけるガス流量、温度などは次のとおりであった。
低温熱交換器(4HE(B))出口ガス：207℃、2320Nm3/分
吸収塔入口ガス：207℃、2660Nm3/分
SO3クーラーへのバイパスガス：540℃、340Nm3/分
SO3クーラーへの供給空気：17℃、410Nm3/分
SO3クーラーからの放出ガス：370℃、57０Nm3/分
【００１５】
370℃の高温空気は、銅製錬炉の鉱石乾燥用や溶剤粉砕ミルへの高温空気として有効利用することができる。
SO3クーラーで回収された分は、吸収塔の後で酸クーラにより除熱される熱量以上に発生する余剰反応熱に相当するため、より高負荷のSO2量に対しても転化率を低下させることなく対応可能となった。
また負荷変動に対しては、ファンの運転を制御することにより、様々な運転が可能であり、設備保護及び省エネルギーの観点から極めて有効である。
また、並列にSO3クーラを配置することにより
圧損の低減ができ、メインブロワの省エネルギー効果も得られた。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
以上説明したように、本発明によって既存設備の大幅変更なしに容易に廃熱回収と増産が可能となる。
さらに、本発明を採用することにより、転化器群の除熱量を容易に高めることができることから、所定量の触媒を増加すれば、増産効果も得られるなど利点が大きい。
以上の効果から年間約1億円のコストダウンが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の触媒式転化装置のフローシートである。
【図２】本発明の実施例に係る転化器群のフローシートである。
【図１】
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【図２】
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