WSA制酸工藝的優(yōu)化

Jan.2013Fuel Chemical ProcessesVol. 44 No. 1wSA制酸工藝的優(yōu)化林文史大勇(邯鋼集團邯寶公司焦化廠(chǎng),邯鄲056000摘要:邯鋼新區焦化廠(chǎng)引進(jìn)WSA制酸工藝,具有工藝流程簡(jiǎn)單、對環(huán)境無(wú)污染操作成本低、經(jīng)濟效益高等優(yōu)點(diǎn)。主要介紹了該工藝的原理、流程及優(yōu)缺點(diǎn),并對工藝存在的問(wèn)題進(jìn)行技術(shù)改造,改造后的制酸裝置實(shí)現了長(cháng)周期穩關(guān)鍵詞:WSA;制酸;過(guò)程氣;SO2轉化器中圖分類(lèi)號:X784文獻標識碼:B文章編號:1001-3709(2013)01-0046-03Optimization of WSsa processLin Wen Shi DayongCoking Plant of Hanbao Co. Ltd of Handan Iron Steel Group, Handan 056000, China)Abstract: This paper represents the newly introduced WSA acid-making process which is characterized by simple process flow, being environment friendly, low operation cost and satisfied economicbenefit, etc., mainly with descriptions of the process philosophy, process flow and advantages dis-dvantages Innovation has been done for the defected process and the innovated WSA installation canbe proven in long-term and stable operationKey words: WSA; Acid-making; Process gas; SO, converter邯鋼新區焦化廠(chǎng)建有4座168孔7m焦爐1.2工藝流程(NX70-2型),年產(chǎn)焦炭209萬(wàn)t。配套的煤氣凈工藝流程如圖1所示。脫硫再生裝置產(chǎn)生的酸化系統處理能力為1.05×103m3/h,脫硫工段采用性氣體與空氣在焚燒爐內混合,在975-1000℃下真空碳酸鉀+WSA制酸工藝,于2010年3月投產(chǎn)燃燒,焚燒后的過(guò)程氣經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量后,溫度運行,經(jīng)過(guò)不斷摸索和實(shí)踐,現該裝置運行良好。降至約400℃?；厥盏臒崃坑糜诋a(chǎn)生5.8MPa的飽1工藝原理及流程和蒸汽。離開(kāi)廢熱鍋爐的過(guò)程氣進(jìn)入氨注入器,與連續噴入的濃氨水充分混合,后進(jìn)入SCR反應器,1.1工藝原理在還原劑氨汽和催化劑的作用下,進(jìn)行選擇性還原脫硫生成的酸性氣體在焚燒爐內燃燒分解,將焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的氮氧化物還原分解為氮2H,S+302→2SO,+2H,O氣和水。4HCN +702+4NO+2H,0+4c02從SCR反應器出來(lái)的過(guò)程氣進(jìn)入SO2轉化器,NO在SCR反應器內在催化劑作用下發(fā)生反應:轉化器內裝有2層Ⅴ2O5催化劑床層。在轉化器內4NO +4NH3+02+4N2+6H,0過(guò)程氣中的SO2在催化劑的作用下催化氧化生成No +No +2NH, -+2N +3H.OSO3。由于轉化反應為放熱反應,為達到SO2/SOSO2氣體在SO2轉化器內通過(guò)催化劑轉化平衡,在第1層催化劑下部設床間冷卻器,利用汽包2SO,+O,→2S0蒸汽吸收SO2催化轉化放出的熱量,控制氣體進(jìn)入SO3+H2O→H2SO4(g)第2層催化床時(shí)溫度在370~420℃。在轉化器的在WSA冷凝器內硫酸蒸汽被冷凝生成濃硫酸:底部設有過(guò)程氣冷卻器,利用汽包鍋爐水吸收過(guò)程H2SO4(g)→H2SO4(1)氣的熱量,經(jīng)中國煤化20℃.0收稿日期:2012-09-24作者簡(jiǎn)介:林文(1985-),男,助理工程師YHCNMHG2013年1月第44卷第1期燃料與化工Fuel Chemical Processes47與過(guò)程氣中的水蒸汽反應生成硫酸蒸汽。99.5%,并采用先進(jìn)的酸霧控制技術(shù),尾氣中S0,≤含有SO3及H2SO,的過(guò)程氣從SO2轉化器出960mg/m3NO,≤240mg/m3、H2SO4酸霧≤45mg來(lái)進(jìn)入WSA冷凝器。冷空氣走殼層,過(guò)程氣走管內m3,達到國家一級排放標準,對環(huán)境無(wú)污染,實(shí)現清進(jìn)行換熱,控制WSA冷凝器出口過(guò)程氣溫度在80潔生產(chǎn)。110℃,H2SO4蒸汽在冷凝器底部冷凝生成98%4)相比克勞斯爐硫磺工藝,具有操作彈性大、的濃H2SO4。冷凝生成的硫酸流入酸中間槽,經(jīng)酸工藝流程簡(jiǎn)單硫回收效率高、操作成本低、經(jīng)濟效中間泵抽出,在酸冷卻器冷卻后,大部分硫酸與益高等優(yōu)點(diǎn)。WSA冷凝器底部的硫酸進(jìn)行混合冷卻后回至酸中5)有氮氧化物脫除裝置,脫除效率超過(guò)95%,間槽少部分硫酸外送至濃硫酸貯槽后用外送酸泵可有效降低產(chǎn)品硫酸中氮氧化物含量,提高硫酸質(zhì)輸送至硫銨。量,并防止設備及管道的腐蝕和堵塞。鍋爐并入蒸汽網(wǎng)3存在的問(wèn)題煤氣酸氣捕冪器度熱鍋爐注入器敗R反應器該工藝自投產(chǎn)運行以來(lái),在實(shí)際運行過(guò)程中由空氣于設備、工藝設計等方面原因,導致制酸裝置運行周脫硫來(lái)的酸氣至硫銨冷卻水期短、開(kāi)工率偏低,經(jīng)濟效益遠低于設計指標,通過(guò)原因分析,主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。濃硫酸檀酸冷卻器酸中向檀冷凝器轉化器1)由于廢熱鍋爐后工藝氣溫度低于生產(chǎn)要求400℃,導致過(guò)程氣入SO2轉化器人口溫度低,影響催圖1WSA制酸工藝流程圖化劑的反應活性,SO2轉化率低,煙囪酸霧含量高。2)從濃硫酸貯槽至硫銨的外送酸管道為碳鋼材1.3工藝參數質(zhì),開(kāi)工運行一段時(shí)間后,在管道連接焊接處頻繁地裝置的主要工藝參數見(jiàn)表1。發(fā)生泄漏,對泄漏點(diǎn)進(jìn)行檢查時(shí)發(fā)現,管道壁明顯變薄,影響制酸的長(cháng)周期運行并存在嚴重的安全隱患。表1WSA制酸工藝裝置的主要工藝參數3)汽包遠傳液位顯示數據與現場(chǎng)液位計顯示控制點(diǎn)操作指標焚燒爐爐膛溫度/℃有較大的偏差,無(wú)法保證汽包安全運行。進(jìn)SO2轉化器過(guò)程氣溫度/℃392~4404)SO2轉化器底部由于保溫效果差,導致過(guò)程床間冷卻器出口過(guò)程氣溫度/℃氣低于硫酸蒸汽冷凝溫度(硫酸蒸汽露點(diǎn)溫度sO2反應器出口過(guò)程氣溫度/℃275-295WSA冷凝器進(jìn)口過(guò)程氣管道表面溫度/℃261℃),造成過(guò)程氣冷卻器換熱管和外殼發(fā)生腐蝕。WSA冷凝器出口尾氣溫度/℃80-1105)燃燒空氣質(zhì)量差,導致燃燒空氣過(guò)濾網(wǎng)堵塞廢熱鍋爐后溫度/℃404~430嚴重,催化劑床層的阻力上升較快,影響過(guò)程氣在汽包壓力/MPa5.8O2轉化器第一催化層壓降/PaSO2轉化器內的轉化效率WSA冷凝器出口熱空氣與進(jìn)口過(guò)程氣壓差/Pa200-5006)生產(chǎn)的硫酸貯存在濃硫酸貯槽,需定期用外送酸泵往硫銨工段輸送,但是由于外送酸泵腐蝕嚴2工藝優(yōu)點(diǎn)重并且備件短缺,濃硫酸貯槽泄漏導致制酸裝置被迫停工。)采用濕接觸法制酸工藝,SO2氣在轉化前不需脫水,直接就能經(jīng)過(guò)催化轉化反應生成98%的濃4改進(jìn)措施硫酸。為確保制酸的長(cháng)周期穩定運行,根據實(shí)際運行情2)原料來(lái)源簡(jiǎn)易,直接采用脫硫再生的酸汽和況,針對WSA制酸工藝存在的問(wèn)題進(jìn)行了以下改進(jìn)。能源中心供應的二級脫鹽水,生成的硫酸可直接供1)通過(guò)計算減小廢熱鍋爐的換熱面積,由原先給硫銨使用,副產(chǎn)蒸汽能直接并入蒸汽管網(wǎng)。的125m2減至德T始修時(shí)國耐火泥封堵3)該工藝不產(chǎn)生廢水和固體廢物使用托普索換熱管。重新中國煤化工溫度提高至專(zhuān)用的催化劑,酸性氣體中的H2S轉化率能達到CNMHG轉第50頁(yè))燃料與化工Fuel Chemical ProcessesVol 44 No. 1卻器,經(jīng)循環(huán)泵將汽化冷卻器冷卻后的瀝青部分送量比較見(jiàn)表2。至瀝青高置槽,通過(guò)摻混一定量的低溫瀝青,有效降低瀝青高置槽溫度,將瀝青高置槽放料溫度控制在表2改造前后改質(zhì)瀝膏質(zhì)量比較160~180℃,保證瀝青放料順利。項目軟化點(diǎn)甲苯不溶物喳啉不溶物β樹(shù)脂2.3.3改善瀝青放料方式改造前107.526.8519.55原有瀝青放料系統為自流至瀝青分配器中,再改造后108.22320.36由篩網(wǎng)形成條狀瀝青進(jìn)入水中冷卻。當瀝青產(chǎn)量大時(shí),由于篩網(wǎng)孔眼距離近,冷卻不及時(shí)會(huì )造成瀝青黏連形成片狀,既影響瀝青進(jìn)入水中冷卻,又不利于3結論瀝青粉碎,影響后續配煤摻混瀝青的均勻性。將瀝通過(guò)對影響改質(zhì)瀝青質(zhì)量各項因素的綜合分析青放料器改為3個(gè)DN150的相距3-4m的圓筒式并采取切實(shí)有效的措施以及對改質(zhì)瀝青生產(chǎn)系統各放料器,在圓筒上開(kāi)直徑8mm的圓孔8個(gè),保持瀝環(huán)節進(jìn)行優(yōu)化改造,在穩定改質(zhì)瀝青質(zhì)量的基礎上青高置槽液位在1.5m以上,利用瀝青高置槽液位提高了改質(zhì)瀝青的產(chǎn)量,延長(cháng)了設備運行周期,保證與放料口之間的液位差(大于4m),將瀝青壓成條了運行安全,為焦化廠(chǎng)煉焦配煤均勻摻混瀝青,穩定狀,同時(shí)由于放料器之間距離較遠,瀝青在水下不黏提高焦炭質(zhì)量奠定了基礎。連,保證了瀝青的成型。實(shí)施改造前后改質(zhì)瀝青質(zhì)甘李軍編輯替瞽瞽瞽瞽瞽瞽贔瞽瞽督瞽瞽瞽瞽瞽瞽瞽膂替W瞽瞽督瞽瞽W瞽督W瞽瞽瞽一媽(上接第47頁(yè))403~410℃,提高了SO2轉化器入口的過(guò)程氣溫度,溫效果。采用保溫措施后,過(guò)程氣冷卻器和入WSA過(guò)程氣的轉化效率得到了提高。冷凝器管道未發(fā)生腐蝕泄漏。2)結合硫銨生產(chǎn)使用的管道材質(zhì),對外送酸管5)增加空氣風(fēng)機的過(guò)濾面積,風(fēng)機過(guò)濾面積由進(jìn)行改造。對比不銹鋼管和內襯PPH管,不銹鋼管單面進(jìn)風(fēng)改為3面進(jìn)風(fēng),濾網(wǎng)面積增加了3倍。每在焊接時(shí)會(huì )留下焊縫,經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的沖刷會(huì )發(fā)生泄面風(fēng)機過(guò)濾網(wǎng)采用滑道溜槽設計,便于過(guò)濾網(wǎng)的拆漏,并且泄漏后不銹鋼焊接極其困難。內襯PPH管卸和安裝。采用一次成型,硫酸與其不發(fā)生反應,管道間采用法6)在酸冷卻器出口管道至外送酸管之間加連蘭連接,但一次投資費用較高?？紤]長(cháng)周期運行的通管,利用酸循環(huán)泵在酸冷卻器后2.7MPa的壓力經(jīng)濟效益,選用內襯PPH管,改造后外送酸管運行可連續把生產(chǎn)的硫酸輸送至硫銨工段,當外送酸管至今未發(fā)生泄漏。需要檢修時(shí)濃硫酸貯槽可作為備用酸槽,同時(shí)減少3)汽包遠傳液位計的底部與廢熱鍋爐上升管了外送酸泵的備件費用。之間加裝平衡管,可避免由于液位計下部的溫度低于實(shí)際值而導致的液位偏差,改造后的汽包遠傳液5結語(yǔ)位計與現場(chǎng)液位計顯示吻合。邯鋼新區焦化廠(chǎng)引進(jìn)丹麥托普索WSA制酸工4)加強對SO2轉化器底部過(guò)程器和入WSA冷藝,經(jīng)過(guò)兩年多的不斷改進(jìn),能夠長(cháng)周期穩定運行,凝器管道保溫,在每次檢修完畢后對保溫棉采用交確保各項環(huán)保指標達到國家排放標準。生產(chǎn)的硫酸叉疊放的形式進(jìn)行保溫,避免因保溫棉之間縫隙導直接供給硫銨使用,提高了焦化廠(chǎng)的經(jīng)濟效益。致散熱。在邊角處和支柱處采用2次保溫,加強保蔡明珠編輯YH中國煤化工CNMHG