活性陶瓷波纹在硫铁矿制酸中的应用总结.doc

100kt/a硫酸扩能改造及运行实践范金良， 张根(河北凯泰化工有限公司，河北邯郸 056015萍乡市群星化工陶瓷总厂，江西萍乡 337000)摘要：河北凯泰化工有限公司100kt/a尾矿制酸装置采用沸腾焙烧、余热锅炉、酸洗净化、“3+2”两转两吸，尾气再吸收流程。装置开车近三年，为了提高产能，充分利用装置能力，从扩能，热利用方面考虑进行改造，改造后运行正常。关键词：尾矿制酸 扩能改造 热利用 规整填料河北凯泰化工有限公司100kt/a尾矿制酸装置依托当地铁矿选矿后剩余的低品位含硫尾砂而建，该尾砂一般含硫3-5%，经选矿后能够达到25%含硫尾砂。该项目符合国家产业政策，有利于缓解当地尾矿堵塞河道，提高资源利用和能源利用。河北是钢铁生产大省，邯郸又是河北钢铁生产基地，硫酸需求量大，该项目投产缓解当地硫酸需求。100kt/a尾矿制酸装置于2008年3月开工建设2009年11月一次试车成功，各项工艺指标，安全指标、环保指标达标，装置运行平稳，做到清洁生产，文明生产，受到当地政府好评。1 装置概况 该装置采用传统成熟工艺设计，以尾矿含硫24-26%为原料，尾矿粒度150目。采用沸腾焙烧、余热锅炉、旋风除尘、电除尘、文-填-电酸洗净化、“3+2”两转两吸流程，尾气经尾吸塔处理后排放。余热锅炉副产3.82MPa、450C过热蒸汽供发电系统使用。沸腾炉采用磁化焙烧，烧渣供磁选选铁。 该装置主要设计条件：规模100kt/a标酸，全部为92.5%和98.0%工业硫酸，副产烧渣125kt/a，蒸汽产量10t/h。2 改造前后状况及对照分析2.1 原料工序考虑到铁矿尾砂特点，原料工段配备有天车、料斗、圆盘喂料机、圆筛、皮带输送机、地坑。为应对原料变化还简单配备了颚式破碎机、细颚式破碎机、反击式破碎机。设备配置齐全，实际运行较少使用颚式破碎机、反击式破碎机系统。该工序在生产过程中运行可靠，单班次运行，本次未进行改造。2.2 焙烧工序 焙烧工序流程为沸腾焙烧、余热锅炉、旋风除尘、电除尘器，滚筒排渣、增湿冷却。沸腾炉炉体采用钢衬隔热纤维砖和耐火砖，一次扩大型，扩大角20，炉顶用异型砖拱形砌筑。扩大部位设置有二次风。风帽选用帽顶拆卸型结构，材质耐热合金钢。风帽小孔6孔4.8mm。设计小孔气速60m/s。排渣采用两个滚筒，沸腾炉排渣采用一个单独浸没式滚筒，排渣能力12t/h。余热锅炉、旋风除尘和电除尘共用一个增湿滚筒，排灰能力15t/h。在两年多运行中沸腾炉焙烧强度在13-14t/(.t)之间。余热锅炉出口温度在330-360，电除尘出口在320-350。各设备运行正常，排渣、排灰均有设计余量。在2011年2月至4月，沸腾炉在磁化焙烧过程中，曾经出现炉底压力缓慢增高现象，最高达到18.8kpa，影响到沸腾炉正常操作。在4月底被迫停车处理。停车后发现在风帽眼附近堆积有半熔融炼渣，风帽小孔有熔结现象。经分析认为是六孔风帽不利于分风均匀，风帽材质差。本次改造对焙烧设备只做维修处理，更换镍铬合金风帽头，将风帽小孔由六孔4.8mm改为8孔4.5mm；维持小孔气速基本不变。改造后运行正常，炉底压力维持在10.2kpa附近，炉温880-900之间。2.3 净化工序净化工序采用封闭酸洗净化，设备为文丘里洗涤器、斜管沉降器、填料塔、一级电除雾器。净化指标控制一直比较稳定。温度控制弹性较好，本次不做改造，只是正常检修。2.4 转化工序转化工序采用“3+2”转化工艺，触媒采用国产触媒。触媒装填量较大，345升/吨酸.天。造成系统阻力较大。考虑到如果全部更换新触媒，旧触媒全部淘汰损失太大。部分更换新触媒，对原触媒进行全部掏装、筛分。经处理后，阻力明显下降，总转有所提高。转化换出口温度偏高，在230左右。一是造成热能浪费，二是影响一吸塔温度影响吸收，对扩产不利。本次改造新增一台省煤器，开车后将进一吸塔烟气温度由240降至170，不仅使余热锅炉多产将近1t/h蒸汽，而且保证了吸收温度。下面是改造前后数据对比： 表一改造前改造后温度（进/出）压力（进/出）温度（进/出）压力（进/出）转化一段425/57817.6/15.5kpa420/57616.4/14.8转化二段470/50414.5/13.5kpa470/50213.4/12.1转化三段435/43512.6/10.8kpa440/44011.2/9.6转化四段425/4455.5/4.6kpa420/4354.3/3.4转化五段420/4184.2/3.5kpa420/4183.0/2.5转化汽浓8.3-8.5%8.3-8.5%转化率99.4%99.6%2.5 干吸工序干吸三塔均采用填料塔，管式分酸器，双层球拱，4米高76阶梯环填料，丝网除沫器；立式循环酸泵、阳极保护酸冷器。该系统运行是存在一定问题，干燥塔空塔气速偏高，已达1.4m/s,原设计填料高度偏低，吸收率刚刚达到99.99%，一般在99.990%-99.9918之间，而且三个塔阻力偏高，在改造前干燥塔压力降最高达3.0kpa,一吸2.2kpa,二吸2.0kpa。经过分析干吸工序成为阻碍产量提高的主要瓶颈。扩大塔径和增加填料高度都不可行。经与萍乡群星化工陶瓷总厂技术人员共同协商，充分比较普通散堆填料和规整填料的优缺点，制定切实可行的施工方案，将普通散堆阶梯环全部淘汰，更换成阻力小，比表面积大孔隙率高的规整填料。具体数据比较见表二： 表二填料种类比表面积/m空隙率%压力降Pa/m理论板数M-1阶梯环767578450-500JPT98A9680150Y 15086250-3001.8-2.0250Y25082220-2802.3-2.5注：压力降是在喷淋密度20m/.h，空塔气速2m/s。水-空气介质时数据。与散堆填料相比，规整填料的众多优点早已经被业界认识。规整填料规定了气液流路，改善了沟流和壁流现象，基本没有放大效应，规整填料压力降很小并可以提供更多的比表面积，在同等容积中可以达到更高的传质和传热效果。与散堆填料相比填料的空隙率大，能提供更大的气体通量，提高空塔气速。另外萍乡化工陶瓷总厂的活性波纹填料还有一个优点，填料配方经过改进使填料表面可润湿性增强，更利于气液传质。经过多方比较，在不改变干吸塔本体结构尺寸情况下，改用规整填料是提高塔效率的最好选择。我们根据萍乡化工陶瓷总厂的规整填料在同行业的使用经验，共同确定装填方案如下：A.将球拱拱顶以下，用JTP98-A填料找平。B.再以150Y活性陶瓷波纹填料装填2.5米。C.上部装填250Y活性陶瓷波纹填料1米。采用这种改造方案，减少了设备本体改造，缩短了停车时间。经改造后开车达到了理想效果。由于降低了系统阻力，使风机出口压力从改造前21kpa降低到18.5kpa,降低了风机负荷，不仅保证风机运行平稳，每年还可以为公司节省可观的动力消耗。下面是以干燥塔为例，说明改造前后数据变化，见表三： 表三干燥塔改造前改造后入塔酸温5045出塔酸温6054入塔气温4039出塔气温4742入塔气压kpa-4.0-2.5出塔气压kpa-7.0-3.8风机出口压力kpa2118.53 改造后运行情况改造后运行一个月来，由改造前生产能力300吨/天，达到了355吨/天，各项指标正常，设备运行平稳，系统负荷达到了预想能力。4 结语在原有设备基础上，提高硫酸装置生产能力，从降低系统阻力方面进行实施是切实可行的。实践证