WSA工藝在煤氣化超高硫回收中的應用

硫酸工業(yè)，2008 (3):26-29設計技術(shù)Sulphuric Acid IndustryWSA工藝在煤氣化超高硫回收中的應用B. Johnson', C. T. Lankford', F. E. Jensen2 ,N. R. Udengaard'(1. Rentech公司,美國;2.托普索公司,丹麥;3.托普索公司,美國)摘要: 介紹托普索公司W(wǎng)SA工藝在Rentech公司煤氣化項目廢氣凈化中的應用。該技術(shù)的主要設備是WSA冷凝器。與傳統硫酸生產(chǎn)技術(shù)相比, WsA工藝所需設備較少,因此投資、操作和維修費用較低。WSA裝置可脫除原料氣中高達99.98%的硫化合物。該技術(shù)可確保Rentech公司在滿(mǎn)足嚴格排放要求的同時(shí)生產(chǎn)有價(jià)值的商品硫酸,并且輸出高壓過(guò)熱蒸汽來(lái)解決整個(gè)煤氣化聯(lián)合裝置的能量平衡問(wèn)題。關(guān)鍵詞: WSA 技術(shù);煤氣化;硫回收;硫酸中圖分類(lèi)號: T111. 16; TQ028. 1*2文獻標識碼: B文章編號: 1002 - 1507(2008)03 -0026 -04Rentech能源中西部公司( REMC)位于美國時(shí)生產(chǎn)氨和碳氫化合物。該項目目前處于詳細設伊利諾斯州迪比克東部,它選擇托普索公司的計階段,預期于2010年完工。整個(gè)煤氣化聯(lián)合裝WSA濕法硫酸技術(shù)來(lái)凈化煤氣化項目的廢氣,同置的方案如圖1所示。.熱原料酸性合CO% 潔凈煤士媒氣化臺成公熱回收一+合成氣洗滌成氣，酸性氣脫除合成氣Rentech費-托合成[氧氣|高壓酸性水氣提渣斗放空氣蒸汽塔尾氣酸性氣中壓蒸汽合 成油費-托爐渣處理高壓。熱汽「托普索發(fā)電WSA氨生產(chǎn)產(chǎn)品改質(zhì)電w (H:SO4) 93%氮氣硫酸t 空分裝置柴油航空煤油石腦油圖1 Rentech 能源中西部公司煤氣化聯(lián)合裝置本文將介紹WSA技術(shù)在Rentech項目中的過(guò)熱蒸汽。按照環(huán)境許可證制度的要求,裝置新應用,并且論述它如何作為一個(gè)最佳解決方案來(lái)產(chǎn)生的SO2排放量必須保持在最低水平,WSA裝確保Rentech公司在滿(mǎn)足嚴格排放要求的同時(shí)生置將脫除進(jìn)料氣中高達99. 98%的硫化合物。產(chǎn)有價(jià)值的商品硫酸,并且輸出高壓過(guò)熱蒸汽來(lái)Rentech 公司滿(mǎn)足這- -減排要求的其它方案解決整個(gè)煤氣化聯(lián)合裝置的能量平衡問(wèn)題。包括采用克勞斯裝置。但由于超低硫柴油和汽油1選擇托普 索公司W(wǎng)SA技術(shù)的原因產(chǎn)量不斷增加,回收硫磺越來(lái)越多,預期硫磺價(jià)格不會(huì )有明顯提高。因此,生產(chǎn)w( H2SO, )93%的Rentech能源中西部公司正在建設一套WSA商品中國煤化工裝置,其產(chǎn)能為w(H2SO, )93%硫酸315 Vd(稀釋后) ,采用Rectisol裝置產(chǎn)生的酸性氣和爐渣處理HCNMHG※由Sulphur 2007 Conference 供稿。及酸性水氣提裝置產(chǎn)生的其它含硫廢氣為原料?！ㄐ怕?lián)系人: B. Johnson , Rentech, Inc. Denver,CO,USA,4150E. 60 th Ave. commerce city co 80022。WSA裝置將輸出27500kg/h的6MPa、約465CE-mail: apatel@ rentk. com。B. Johnson等，WSA I藝在煤氣化超高硫回收中的應用●27●WSA裝置安裝和操作的經(jīng)濟性是選擇WSA不重要的是,Rentech公司被WSA技術(shù)的高效率而非其它硫酸生產(chǎn)技術(shù)的原因?？紤]到當地市場(chǎng)和簡(jiǎn)單性,以及托普索公司對客戶(hù)的承諾深深地對w( H2SO, )93%硫酸的需求, Rentech公司決定打動(dòng)。不設置生產(chǎn)w( H2S0,)98%硫酸所需的昂貴的干2 WSA工藝燥系統。另外,硫酸生產(chǎn)的反應熱產(chǎn)生的大量高壓過(guò)熱蒸汽對于滿(mǎn)足煤制合成氣的能量需求是一WSA工藝流程如圖2所示,混合進(jìn)料氣的平個(gè)有價(jià)值的貢獻。均組成如表1所示。進(jìn)料氣中的硫主要為H,S選擇托普索的WSA技術(shù)還有其它優(yōu)點(diǎn)。托和CoS的形式。進(jìn)料氣首先進(jìn)行燃燒,使硫化合普索已經(jīng)證實(shí),可針對有限的占地面積成功地設物轉化成SO2。燃燒在燃燒爐內進(jìn)行,同時(shí)放出計裝置; WSA裝置的操作非常靈活,可對上游合熱量。燃燒爐的下游有-臺廢熱鍋爐,以高壓蒸成氣單元設備的變化快速做出反應;裝置的負荷汽的形式回收燃燒熱,同時(shí)將燃燒氣冷卻到氧化可在30%~100%的范圍內調節。最后但并非最催化劑的操作溫度400 ~420 C。外輸然汽潔凈氣體去煙囪鍋爐給水*李[汽包E燃燒風(fēng)機HO2原料氣開(kāi)車(chē)用燃料氣燃燒爐廢熱鍋爐|尾氣處理裝置層間換熱器冷卻風(fēng)機工藝氣冷卻器產(chǎn)品硫憋SO.轉化器酸冷卻器匯冷卻水圖2處理含 H,S和CoS工藝氣的WSA裝置表1WSA裝置進(jìn)料氣平均組成成分CO2H,SCOSNH, HCNH2 CH,0H Co N2+Ar 0H20φ,%49.221.31.02.40.20.316.44.34.5燃燒和冷卻后,工藝氣進(jìn)入SO2轉化器,此時(shí)根據客戶(hù)的要求調節蒸汽狀態(tài)。但是,為了保證其中的硫化合物僅以SO2和少量SO,的形式存金屬表面的溫度足夠高,從而避免任何酸冷凝風(fēng)在。轉化器設3段催化劑層,可達到超過(guò)99%的險,必須將鍋爐或過(guò)熱器的壓力保持在約6 MPao轉化率。轉化器催化劑層之間裝有冷卻器,以將轉化器內裝填托普索VK系列SO,氧化催化下層進(jìn)口工藝氣溫度控制在最佳范圍。此外,轉劑,一般采用VK-WSA型,這是- -種專(zhuān)門(mén)為WSA化器底部也裝有工藝氣冷卻器來(lái)冷卻離開(kāi)最后一裝置研發(fā)的催化劑。段催化劑層的氣體,使其達到硫酸冷凝器所需的通過(guò)SO2轉化器之后,工藝氣將進(jìn)入WSA冷最佳進(jìn)口溫度。凝中國煤化工主要是so,和轉化器底部的氣體冷卻器是一臺鍋爐,而催H,SdCNMHGE當時(shí)溫度下形化劑層間的冷卻器是蒸汽過(guò)熱器。如果需要,可成水合物。通過(guò)注射鍋爐給水使過(guò)熱蒸汽減溫?？傊?可以WSA冷凝器如圖3所示,是一個(gè)立式管殼式●28●硫酸工業(yè)2008年第3期降膜冷凝器/濃縮器,管子由耐酸抗震硼硅玻璃制囪的工藝氣混合以提高浮力。成。工藝氣自下而上流過(guò)冷卻管內,被管外常溫凈化氣出口空氣冷卻。硫酸在管壁上冷凝,并在與熱工藝氣逆流接觸的過(guò)程中不斷被濃縮。硫酸聚集在襯磚的冷凝器底部,然后在板式換熱器中冷卻到30~冷空氣進(jìn)口40 C ,由泵送去儲存。產(chǎn)品酸可滿(mǎn)足銷(xiāo)售質(zhì)量要招科求,通常w( H2SO4)約為98%。在酸冷卻回路中加1科水,可將硫酸稀釋成w(H2SO,)93%的商品硫酸。酸性氣進(jìn)口10H 一熱空氣出口產(chǎn)品酸出口工藝氣在大約100 C下離開(kāi)冷凝器,進(jìn)人過(guò)氧化氫洗滌裝置,使殘留的SO2轉化。最后工藝圖3 WSA 冷凝器結構氣通過(guò)除霧器進(jìn)入煙囪。處理后工藝氣(與剩余熱空氣混合前)中污自冷凝器出來(lái)的熱空氣溫度約為200 C,一染物排放水平很低(如表2所示),總硫轉化率為部分進(jìn)人燃燒爐作為燃燒空氣,剩余的與進(jìn)人煙99. 98%。表2處理后工藝氣(與剩余熱空氣混合前)中污染物排放水平SO2(以每噸酸計)/so, + H2SO,(以每噸酸計)/NO,/C0/kg(cm’.m-3 )(cm) ●m~)0.150. 075226563操作和維修經(jīng)驗酸裝置那樣需要對工藝氣進(jìn)行干燥。最后,該工WSA冷凝器只有少數玻璃管破裂,其中大多藝不需要添加任何化學(xué)藥劑。發(fā)生在安裝和加熱過(guò)程中。少數管子的破裂并不WSA工藝具有優(yōu)良的節能功效。該工藝在影響裝置的性能，因為WSA冷凝器空氣側的操作SO2轉化成sO,之前不需要冷卻、干燥和再加熱壓力高于工藝氣側,因此操作可以繼續進(jìn)行而不氣體,同時(shí)還能利用氧化、水合及冷凝產(chǎn)生的熱量會(huì )導致裝置超標排放。進(jìn)行自熱操作。通常只有在開(kāi)車(chē)期間才需要輔助一般來(lái)說(shuō)，這類(lèi)WSA裝置包括計劃停車(chē)在內燃料。多余的熱量可用來(lái)生產(chǎn)高壓過(guò)熱蒸汽。整的利用率超過(guò)9%。個(gè)過(guò)程只是在最后-步需要少量冷卻水來(lái)冷卻成品酸。WSA裝置的壓力降通常很低,為10 kPa或4采用WSA工藝的優(yōu)點(diǎn)更低。選擇托普索的WSA工藝有很多優(yōu)點(diǎn)。其產(chǎn)與傳統的硫酸生產(chǎn)技術(shù)相比, WSA技術(shù)需要物僅有商品級濃硫酸、蒸汽和清潔空氣。實(shí)際上的設備較少,尤其是在SO2轉化成SO,之前,因為工藝氣中的所有硫都可以回收,不會(huì )產(chǎn)生廢物,因含硫工藝氣不需要干燥。這就使得WSA工藝具此既不需要廢物處理也不需要水處理設備。另外有較低的投資、操作和維修費用?！舨粫?huì )產(chǎn)生稀酸,因為該裝置不像傳統干法吸收制(李珊譯,瑾校)WSA process for ultra-high sulphur r中國煤化工ationTHCNMH GB. Johnson' ,C. T. Lankford' ,F. E. Jensen* ,N. R. Udengaard'(1. Rentech, Inc. USA;2. Haldor Topsoe AS, Lyngby, Denmark ;3. Haldor Topsoe, Ine. Houston,USA)硫酸工業(yè)，2008 (3) :29 ~31自控●分析Sulphuric Acid IndustryICP-AES法分析技術(shù)在銅冶煉煙氣制酸中的應用龔昌合(金隆銅業(yè)有限公司,安徽銅陵244021)摘要:ICP-AES法是以電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀為手段的分析方法,具有檢出限低測試范圍廣、動(dòng)態(tài)線(xiàn)性范圍寬、分析速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)。ICP - AES法用于銅冶煉煙氣制酸中,對銅冶煉原料.中間物料控制產(chǎn)品質(zhì)量、設備運行狀況、三廢排放等進(jìn)行實(shí)時(shí)監控分析,使銅冶煉煙氣制酸各個(gè)部分化學(xué)分析工作的速度、精度.分析范圍等方面得到大幅度提高,從而保證了硫酸裝置的安全、穩定運行.提高了產(chǎn)品酸的質(zhì)量。關(guān)鍵詞:銅冶煉煙氣;硫酸裝置;等離子體原子發(fā)射光譜儀; ICP - AES法;應用中圖分類(lèi)號: TQ016.5*1文獻標識碼: B文章編號: 1002 -1507(2008 )03 -0029 -03 :ICP - AES法是以電感耦合等離子體原子發(fā)析含量達到10-9級的元素,而且很多常見(jiàn)元素的射光譜儀為手段的分析方法。ICP - AES法由于檢出限達到零點(diǎn)幾u(yù)g/L,分析精度非常高。對要.具有檢出限低測試范圍廣、動(dòng)態(tài)線(xiàn)性范圍寬、分求同時(shí)測定高低含量元素的項目,尤其是對要求析速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)而廣泛應用于含量范圍寬、高精度測定低含量元素的項目,使用ICP - AES精度要求高的技術(shù)領(lǐng)域,如:食品、衛生、醫藥、化法非常方便。妝品、土壤、冶金化工等精密分析及基礎研究中。1.2 樣品范圍廣與其它分析技術(shù)如原子吸收光譜分析法、X射線(xiàn)電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀可以對固熒光光譜分析法等相比,ICP-AES法具有較強的態(tài)、液態(tài)及氣態(tài)樣品直接進(jìn)行分析。由于固態(tài)樣競爭力。目前,ICP - AES法已迅速發(fā)展為一種較品組分不穩定、需要特殊附件,因此分析有局限為普遍應用的常規分析方法,可進(jìn)行多種樣品、70性;氣態(tài)樣品一般與質(zhì)譜、氫化物發(fā)生裝置聯(lián)用的多種元素的測定。金隆公司于1996年后先后購效果較好;因此ICP - AES法應用最廣泛且優(yōu)先買(mǎi)了美國熱電公司2臺全譜直讀ICP光譜儀,用「 采用的是溶液霧化法( 即液態(tài)進(jìn)樣)。從實(shí)踐來(lái)于制酸系統,對系統的安全生產(chǎn)、工況控制和產(chǎn)品看,溶液霧化法通常能取得很好的穩定性和準確質(zhì)量的提高起到了非常重要的作用。性。而在測試工作中,運用一定的專(zhuān)業(yè)知識和經(jīng)驗,采取各種化學(xué)預處理手段,通常都能將不同狀1 ICP - AES法的性能特點(diǎn)[1.2收稿日期: 2007-12-5。 .作者簡(jiǎn)介:龔昌合，男，金隆銅業(yè)有限公司工程1.1分析精度高師，從事光譜儀器分析及其它儀器分析的研究及應電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀可準確分用。電話(huà): 0562 -3868679。Abstract: Topsoe' s WSA technology for Rentech Energy Midwest Corporation to clean the waste gases from itscoal gasification project is described. The main device for the technology is the WSA condenser. Compared withconventional sulphuric acid technologies, less equipment is required with this WSA technology and thus results inlower capital, operation, and maintenance costs. The WSA unit^9. 98% of all thesulphur compounds in the feed streams. This technology meets中國煤化工，1 Rentech and atthe same time generates a valuable sulphuric acid product for salYHc N M H Grealed high pressure steam to help solve the energy balance of the entire coal gasifcation facility.Key words: WSA technology; coal gasification; sulphur recovery ; sulphuric acid