美國mecs公司廢酸再生工藝包的開發(fā)與應用

美國mecs公司廢酸再生工藝包的開發(fā)與應用

惠州煉油廠是一家集差異、清潔于一體的現代化進程中的廠。同時，它也承擔著安全、環(huán)保、清潔的責任。本廠廢酸再生裝置引進MECS公司專利技術工藝包,接觸法制酸,以烷基化廢酸為原料,經過焚燒裂解、凈化、轉化、吸收等工序,產出清潔高濃度工業(yè)硫酸送烷基化裝置回用,生產廢氣通過50m煙囪排放,是重要的環(huán)保裝置之一。處理量1萬t/a,是目前國內規(guī)模最小的處理烷基化廢酸的裝置。2010年5月5日一次投料開車成功,2h后產出合格產品,煙氣排放達標,至今運行平穩(wěn),工藝表現良好。1主要工藝特點1.1催化蒸燒液的制備考慮到裝置處理量小,焚燒熱能低,設計采用蓄熱器代替廢熱鍋爐回收焚燒裂解氣的熱量,用于加熱干燥后進入轉化器富含SO2的工藝氣,使其達到催化劑起燃溫度。這種方法解決了廢熱鍋爐因堵塞而造成裝置頻繁停車檢修的問題,保證了裝置長周期連續(xù)、穩(wěn)定地運轉。1.2除霧冷卻來自蓄熱器降溫后的焚燒爐高溫裂解氣(680~750℃),經過一級動力波封閉洗滌絕熱蒸發(fā),溫度降至82℃,除霧冷卻效果好;為了強化設備功能,提高凈化效率,設計選擇了高效洗滌器進行煙氣凈化,有利于煙氣中塵、鐵等雜質的去除,降低了污酸排放量,防止了催化劑堵塞,延長了裝置的操作周期,保證了成品酸的質量。1.3催化劑的選擇典型的“3+1”型兩轉兩吸工藝設計,前三段催化床層選用MECS極低壓降型催化劑(XLP110、XLP220),最后一段催化床層選用含銫低溫催化劑(SCX2000),確保SO2高轉化率(大于99.9%),尾氣不經過特殊處理就能達到比較高的環(huán)保排放要求,減少投資成本。1.4工藝氣體脫除酸霧裝置在兩臺吸收塔設置除霧器,是一種節(jié)能(ES)系列除霧器,設計用于從工藝氣體中脫除酸霧。其中的一體式除沫元件為管式玻璃纖維纏繞型,配316不銹鋼濾網和固定件。除霧器對直徑小于1微米的硫酸霧沫的設計收集效率為99%,確保煙霧排放達標。1.5完善的工藝連續(xù)性保護邏輯順序控制和自保連鎖系統的使用,為設備、生產提供了良好的保障。2系統穩(wěn)定性分析自投產運行以來,經過生產調整以及儀表校對工作,裝置運行進入穩(wěn)定階段,自控率達到98%以上。從表1可以看出,裝置的實際操作參數與設計指標吻合度高,其中干燥塔酸濃、成品酸濃控制非常穩(wěn)定,整套裝置表現出良好的穩(wěn)定性和可操作性。當然,受儀表、設備精度及施工質量等因素制約,并不是所有參數都能滿足設計要求,例如轉化一段入口熱損失較大,白天最高可達430℃,夜間和雨天最低至400℃,保溫質量問題嚴重。3性能表現3.1設計酸濃,總酸含量為2.凈化系統排污量穩(wěn)定,約510kg/h,酸濃度在2.0%~4.0%,而設計酸濃為2%,說明焚燒爐氧含量過高,凈化系統硫損失仍存在可降低的空間。以進入焚燒爐廢酸流量1350kg/h,濃度90%計算,硫損失占進料的1.68%,即凈化系統硫收率為98.32%。3.2凈化效果好,水氣凈化效果好。工藝氣凈化的氣轉化系統實際生產中的4段床層壓降均在1kPa左右,開工至今非常穩(wěn)定,表現了較好的通透性,說明工藝氣凈化非常徹底。表2根據三個連續(xù)工作日測得不同位置SO2的體積濃度計算得出SO2的轉化率均在99.8%左右,幾乎全部的SO2轉化為SO3,為煙氣SO2達標提供了有力的保障。3.3煙氣so3和酸霧含量總硫損失根據裝置運行兩月來的進料和產品,抽樣計算總硫收率在97.2%。開工初期測得煙氣SO3和酸霧含量總和為13mg/Nm3,如這個損失忽略不計,結合上文數據計算裝置總硫損失為1.86%,與總硫收率基本吻合,說明裝置具有總硫收率高,損失小的特點。3.4燃料氣循環(huán)水使用開工至今共處理廢酸1666.91t,能量單耗166.868kgEO/t,主要消耗體現在燃料氣的使用、循環(huán)水使用以及裝置用電等方面,可通過調整循環(huán)水用量達到節(jié)能降耗的效果。3.5不銹鋼系統接觸酸的腐蝕性對運行環(huán)境要求非常苛刻,酸系統長期無腐蝕泄露運行是目前限制硫酸工業(yè)發(fā)展的難點之一。本裝置強酸系統管線設備采用含ZerCo材質的不銹鋼,弱酸輸送泵內壁及葉輪用PTFE材料與弱酸隔離,開工至今無腐蝕、穿孔、變薄現象發(fā)生。而以FRP為主要材料的凈化系統管線在92℃弱酸環(huán)境下出現幾處滲漏,檢查確認滲漏部位均在FRP管線粘合處。4問題和措施4.1入口溫度對產品分離效率的影響蓄熱器作為系統熱平衡的重要設備也是轉化系統唯一的外部熱源,其換熱效果在生產過程中具有至關重要的作用。實際生產發(fā)現,設備、管線保溫效果差,熱損失大。當蓄熱器換熱效果達到工藝所允許最大時,轉化一層入口溫度仍會低于催化劑起燃溫度,造成不利影響。如表3所示,當一段入口溫度降低,煙氣SO2含量隨之升高,說明目前系統熱平衡不能滿足該情況下生產需求,尤其廣東地區(qū)每年降雨量大,臺風頻繁。一旦一轉入口溫度不夠,反應后移,二轉溫升增大,造成一、二段隔板兩側溫差經常高達130℃,達到設計極限,長期下去會縮短隔板使用壽命。隨著蓄熱器換熱效率和催化劑活性的下降,沒有富余的換熱設計會成為裝置正常生產的瓶頸。針對這種情況,建議加強轉化系統設備、管線保溫,增設轉化一段床層催化劑裝填量,減少不必要的熱損失的同時避免反應后移。4.2廢酸噴嘴清理一次廢酸噴嘴采用合金材料制成,耐酸耐高溫,其噴射效果決定廢酸的分解效果。但開工至今,廢酸噴嘴平均兩個星期更換清理一次,更換要求高、難度大,且更換過程中損壞率高,存在安全風險,增加運行成本,建議在廢酸進料線上增設過濾器,減少大顆粒物質造成的堵塞。4.3泥支護局部脫離實際焚燒爐設計尾部固定,隨著溫度升高爐體膨脹,整體向爐頭方向延伸,爐體支腳與埋件之間滑動摩擦。投產后,焚燒爐頭累計位移較大,埋件生銹,支腳帶動埋件向前位移,造成水泥支座局部脫落,支座邊緣出現裂縫向內部延伸。受摩擦阻力不同影響,支腳兩側位移也不同。經與設計人員檢查發(fā)現,焚燒爐表面溫度分布為400~430℃之間,達到碳鋼耐熱極限(425℃)。采取措施如下:(1)拆掉爐體保溫棉,爐體表面包裝一層防護鋁皮,使氣流在爐表面與防護鋁皮之間自下而上自然流動帶走熱量;(2)所有埋件表面涂抹黃油,加大潤滑;(3)用H型鋼固定已損壞的支座,上下固定兩道。采取上述措施后,爐表面溫度降至230~250℃之間,爐頭位移縮小,埋件已回到原位,已損壞支座加固復原。5mecs的改造特性綜上,MECS廢酸再生工藝采用了先進的焚燒裂解氣凈化系統、SO2轉化率較高的催化劑、高效的酸霧捕集器以及有針對性的耐酸腐蝕材料,使裝