煉廠酸氣直接制硫酸（二）

煉廠酸氣直接制硫酸（二）2.2.1.4

冷凝轉(zhuǎn)化器底部排出的轉(zhuǎn)化氣（～420℃），從冷凝文丘里C-02頂部進(jìn)入，從酸槽B-01來(lái)的濃硫酸經(jīng)酸循環(huán)泵P-01（～120℃），從冷凝文丘里C-02上部噴淋，SO3與H2O生成H2SO4，冷凝吸收生成98%的成品酸。冷凝文丘里底部熱酸經(jīng)酸冷卻器W-03冷卻后入酸槽B-01.酸槽B-01酸用成品酸泵P-02加壓，成品酸冷卻器W-04冷卻后送成品酸罐區(qū)。冷凝文丘里C-02出口氣（～125℃），從冷卻塔C-03頂進(jìn)入與塔上部噴下的40%的硫酸并流接觸冷卻，塔底排出的稀酸經(jīng)酸槽B-02，酸泵P-03打回冷卻塔，另一部分稀酸進(jìn)入98%硫酸系統(tǒng)。冷卻塔下部排出的氣體，經(jīng)捕霧過(guò)濾器C-04和燭式過(guò)濾器F-03，用軟水撲集氣體帶出的酸霧。除霧后的氣體經(jīng)煙囪A-01放空。捕霧過(guò)濾器C-03，燭式過(guò)濾器F-03底部排出的硫酸入酸槽B-02。開(kāi)車時(shí)，燃料氣經(jīng)預(yù)熱器D-02燃燒，間接加熱空氣，用來(lái)給轉(zhuǎn)化催化劑升溫。2.2.2

主要設(shè)備燃燒器：∮2800×12030mm，臥式，殼體為碳鋼，內(nèi)襯耐火磚，前區(qū)工作溫度1100-1300℃，后區(qū)工作溫度750-800℃，1臺(tái)，60t/臺(tái)，熱負(fù)荷33.67×106kj/h（正常）。轉(zhuǎn)化器：∮6800×11360mm，立式圓筒形，殼體為低合金鋼，內(nèi)襯耐火磚，V=330m3，內(nèi)裝3段催化劑，共32m3，工作溫度：頂部450℃，下部423℃，工作壓力1.09巴，設(shè)備質(zhì)量120t，1臺(tái)。冷凝文丘里：∮2200/∮3600×11000/10400mm，立式圓筒形。殼體為碳鋼，內(nèi)襯鉛/耐酸磚，V=135m3，工作溫度頂部423℃，下部125℃，工作壓力1.05bar，內(nèi)裝鞍形填料9.5t，設(shè)備質(zhì)量175t，1臺(tái)。冷卻塔：∮3600×8850mm，立式圓筒形，殼體為碳鋼，內(nèi)襯鉛/耐酸磚，V=75m3，內(nèi)裝鞍形填料，14t，工作溫度頂部165℃，下部60℃，設(shè)備質(zhì)量76t。2.2.3

主要工藝參數(shù)，表2。

2.3

濕接觸冷凝制酸裝置云南某清潔能源開(kāi)發(fā)有限公司解化化工分公司低溫甲醇洗氣體凈化裝置，排出的濃縮酸氣用托普索公司的WSA技術(shù)制酸于2009年8月投產(chǎn)，三年多來(lái)開(kāi)工率達(dá)95%以上，尾氣SO2合格率100%，工藝流程如圖3。自低溫甲醇洗裝置送來(lái)的酸氣經(jīng)分離器（圖中未表示）分離回收甲醇后與空氣鼓風(fēng)機(jī)1送來(lái)的空氣及燃料氣一起入燃燒爐2，酸氣中H2S完全轉(zhuǎn)化為SO2，燃燒氣經(jīng)余熱鍋爐3降溫回收，燃燒氣的余熱產(chǎn)生高壓蒸汽送汽包4，出口燃燒氣從轉(zhuǎn)化器5頂部進(jìn)入，經(jīng)兩段催化劑床層將SO2轉(zhuǎn)化為SO3，轉(zhuǎn)化器一、二段間設(shè)內(nèi)置換熱器，換熱器管內(nèi)通汽包送來(lái)的高壓蒸汽，以冷卻一段轉(zhuǎn)化氣，使二段轉(zhuǎn)化催化劑入口溫度在最佳范圍內(nèi)。轉(zhuǎn)化器底部排出的轉(zhuǎn)化氣從冷凝器6下部進(jìn)入，自下而上沿冷凝器換熱管內(nèi)壁上升，被管外由空氣鼓風(fēng)機(jī)7送來(lái)的常溫空氣冷卻，冷凝液沿管內(nèi)壁下流與自下而上流動(dòng)的轉(zhuǎn)化氣逆流接觸，不斷被濃縮，生成的濃硫酸霧集在冷凝器底部排出，經(jīng)硫酸貯槽11，酸泵8，酸冷卻器9冷卻，一部分作為商品送酸庫(kù)，其余作為冷卻循環(huán)酸回硫酸貯槽。

冷凝器前設(shè)有酸霧控制器12，利用硅油的燃燒產(chǎn)生SiO2晶核將酸霧聚集成酸滴，酸滴在冷凝器內(nèi)長(zhǎng)大析出，減少酸霧生成。冷凝器上部排出的不凝性氣體，經(jīng)除霧器除霧后，經(jīng)煙囪10放空。主要工藝參數(shù)如表3。運(yùn)行中的問(wèn)題及改進(jìn)：①取消了燃燒爐空氣鼓風(fēng)機(jī)，改用儀表空氣；②多次發(fā)生轉(zhuǎn)化器內(nèi)置換熱器泄露，導(dǎo)致下段催化劑結(jié)塊、粉化嚴(yán)重，床層阻力達(dá)7.2KPa，進(jìn)行篩分處理。③冷凝器為一臺(tái)立式列管降膜設(shè)備，換熱管為耐酸抗震硼硅玻璃制作，管內(nèi)設(shè)螺旋線。運(yùn)行中有少數(shù)管破裂，其中，多發(fā)生在安裝過(guò)程和降溫緊急停車過(guò)程中。少數(shù)管子破裂并沒(méi)影響裝置的效能。用聚四氟乙烯制作的堵頭堵住上下管板上的破裂管。由于管外空氣與管內(nèi)氣體壓差>0.5KPa，不會(huì)因工藝氣漏入管外造成設(shè)備腐蝕，冷卻器上下管板襯聚四氟乙烯，其余5塊支承管板及外殼未噴涂，不耐酸腐蝕。

冷凝器上管板鼓泡嚴(yán)重，可能是冷卻空氣鼓風(fēng)機(jī)跳車后，未及時(shí)停運(yùn)燃燒爐空氣鼓風(fēng)機(jī)，導(dǎo)致上管板管鼓泡。上管板溫度130℃，正常運(yùn)行時(shí)尾氣溫度110℃就緊急停車。④酸霧控制系統(tǒng)中找到了硅油加入量與酸霧量的關(guān)系曲線，按最佳加入量添加硅油，減少了尾氣酸霧含量。⑤外運(yùn)酸管用316L不銹鋼材質(zhì)作，抗蝕性強(qiáng)，運(yùn)行中彎頭部位多次泄露，該處宜設(shè)備用管線。⑥煙囪壁厚12mm，2012年8月測(cè)量最薄處僅5.8mm，除減少酸霧量外，還應(yīng)控制好煙囪氣體溫度，通常尾氣控制在90-110℃，冷凝器出口空氣應(yīng)在200℃以上。使混合氣達(dá)160℃以上。3

總結(jié)①用H2S直接制酸比先回收硫磺再用硫磺制酸更經(jīng)濟(jì)合理。②H2S的燃燒可借鑒克勞斯?fàn)t，硫磺焚硫爐的經(jīng)驗(yàn)，因地制宜處理。③與干接觸吸收成酸工藝相比，濕接觸冷凝成酸工藝更簡(jiǎn)便易行，采用水冷卻等溫轉(zhuǎn)化技術(shù)可取得更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。④采用直接冷凝或間接冷凝成酸工藝，都能取得滿意的結(jié)果。⑤WSA（WetgasSulphuricAcid）工藝流程短，設(shè)備少，投資省，能耗低，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，操作管理簡(jiǎn)便靈活，不受原料來(lái)源及H2S濃度的限制，能達(dá)到各種環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。硫回收率可達(dá)99.9%以上。⑥中石化長(zhǎng)嶺分公司是中國(guó)第一套WSA裝置，能力60kt/a，處理量20000Nm3/h，入轉(zhuǎn)化器燃燒氣SO23.8%，O214.5%，H2O7.8%，CO21.5%，N272.4%，副產(chǎn)蒸汽2.002t/t酸，裝置于2001年建成投產(chǎn)。隨后又有中石化巴陵分公司，山東墾利石化，大慶石化等采用了WSA技術(shù)，將來(lái)會(huì)有更多的煉廠采用WSA，從酸氣中回收硫直接制取硫酸，不再用克勞斯法回收硫磺，再用硫磺制酸了。根據(jù)市場(chǎng)需要，也可以副產(chǎn)液體SO2或其它硫產(chǎn)品。WSA已在煉油、冶金、石化、煤焦化、氣化、粘膠纖維等行業(yè)廣泛應(yīng)用，未來(lái)將會(huì)為更多領(lǐng)域創(chuàng)造效益，滿足各種用戶的不同需要。參考文獻(xiàn)[1]

湯桂華主編，硫酸，化學(xué)工業(yè)出版社，1999年。[2]

濕法轉(zhuǎn)化制硫酸技術(shù)與催化劑，南化集團(tuán)研究院，2015年。[3]

劉福生，WSA濕法硫酸工藝運(yùn)行總結(jié)，化工設(shè)計(jì)通訊，2012（1），P85-87。[4]

荊宏健等主編，