65％发烟硫酸装置的技术改进与操作要点

65发烟硫酸装置的技术改进与操作要点生产实践硫酸工业,201I(2):2427SulphuricAcidIndustry65%发烟硫酸装置的技术改进与操作要点伊允金(淄博建龙化工有限公司,山东淄博256414)摘要:介绍了淄博建龙化工有限公司蒸汽加热法生产液体三氧化硫和65%发烟硫酸工艺流程,技术改进及操作要点.重点探讨了蒸发器进,出口酸浓控制,产品酸储运装卸,22%发烟硫酸和液体三氧化硫混合等操作要点.该装置技术可靠,运行稳定,充分利用了低温位热能收系统副产低压蒸汽资源,各项一L艺指标基本达到或超过设计值,液体三氧化硫最大产量达到60d,65%发烟硫酸最大产量达到105t/d,生产1t65%发烟硫酸消耗0.4MPa,150低压蒸汽约0.33t.关键词:液体三氧化硫发烟硫酸技术改进操作要点中图分类号:TQ111.166文献标识码:B文章编号:10021507(2011)0200240465%发烟硫酸(以游离SO质量分数计,下同)主要用于染料,军工等行业,其生产方法主要是在蒸发器内以蒸汽或转化气为热源加热低浓度发烟硫酸蒸出SO,再用低浓度发烟硫酸吸收或混合sO获得最终产品j.根据蒸发热源不同,一般可以分为蒸汽加热法和转化气加热法J.为满足市场需求,我公司将130kt/a硫磺制酸装置配套产品定为65%发烟硫酸33kt/a,液体三氧化硫5kt/a,其余全部生产20%发烟硫酸.2009年装置投运后出现20%发烟硫酸与65%发烟硫酸生产相互制约及蒸发器管束泄漏等问题,后通过技术改进解决了问题.现将装置技术改进及操作要点简单介绍如下.1存在问题及改进措施1.1蒸发器管束泄漏蒸发器是65%发烟硫酸生产关键设备.该装置采用2台卧式列管式蒸发器(1开1备),蒸发器主材质为Q235碳钢,管板材质为Q345碳钢,蒸发管束材质为10号碳钢,单台换热面积为1441TI.从硫酸装置低温位热能回收系统来的低压饱和蒸汽走管程,发烟硫酸走壳程,自蒸发器下部进入,上部溢流出来,这样可保证蒸发管束始终浸没在硫酸中,从而避免硫酸过度蒸发问题.设计采用2台蒸发器1开1备的方式有以下优点:一是当一台蒸发器发生故障检修时,可以投用另一台蒸发器,不会影响65%发烟硫酸正常生产;二是可以根据市场销售情况,通过调整蒸发器配置及时调整65%发烟硫酸生产负荷,做到不停产,不涨库.该蒸发器投入使用不久便发生泄漏,检查发现泄漏发生在管板连接处,周边几根管子被冲刷腐蚀损坏.经过分析研究,泄漏的原因是设备制造中采用先胀后焊的生产工艺,有几根管子因过度胀管而出现薄弱点,因而发生腐蚀泄漏.后对管子进行现场打磨补焊处理,修复后设备运行良好.1.2夏季不能全产发烟硫酸原设计进蒸发器为27%发烟硫酸,该发烟硫酸沸点约125oC.装置投入运行后,在冬天低温情况下由于带入制酸系统水分较少,并且20%发烟硫酸吸收塔循环酸温在40左右,吸收率较高,可以保证装置除生产液体三氧化硫外全产20%发烟硫酸;但在夏天高温情况下由于带入制酸系统水分增多,并且20%发烟硫酸吸收塔循环酸温较高影响吸收率,有时吸收率仅为40%左右,为了保证制酸系统水平衡,除了生产65%发烟硫酸和20%发烟硫酸外,还要生产一部分(H,SO)98%硫酸.经过多次摸索,我公司采取以下改进措施:将原20%发烟硫酸吸收塔一级吸收工艺改为两级吸收工艺,塔下部采用32%发烟硫酸吸收,以满足65%发烟硫酸生产需要;塔上部采用22%发烟硫酸吸收,以维持成品22%发烟硫酸的正常生产.循环酸分为2路:一路由32%发烟硫酸循环泵送至发烟硫酸吸收塔下部,经过第一级2层箅子板吸收SO,后返回32%发烟硫酸循环槽;另一收稿日期:20101209.着者简介:伊允金,男,淄博建龙化工有限公司技术部经理,助理工程师,从事硫酸生产技术管理工作.电话05338409950.伊允金.65%发烟硫酸装置的技术改进与操作要点?25?路由22%发烟硫酸循环泵送至发烟硫酸吸收塔上部,经过第二级3层箅子板吸收SO3后返回22%发烟硫酸循环槽.另外,引一路(HSO)65%发烟硫酸成品罐/一sr冷却水tj二白白器IlI)去槽罐车%硫酸泵配制槽98%硫酸进入22%发烟硫酸循环槽,以调节酸浓,确保成品22%发烟硫酸浓度稳定.改进后65%发烟硫酸生产工艺流程见图l.蒸发器低压22%发烟硫酸-.饱和蒸汽换热器图1改进后65%发烟硫酸生产工艺流程改进后由于蒸发器进口酸浓提高到32%,蒸发酸沸点也大大降低,既节约了蒸汽消耗,又延长了设备使用寿命.同时,即使在夏季高温情况下也可以除生产65%发烟硫酸外全产22%发烟硫酸,并且65%发烟硫酸产量也超出了设计规模,达到105t/d.2装置操作要点2.1蒸发器出口酸浓控制发烟硫酸温度越高,浓度越低,腐蚀性越强;加上用蒸汽作为加热介质时,蒸汽侧的传热系数很高,管壁温度与蒸汽温度很接近.局部过高的温度与高腐蚀性的低浓度发烟硫酸相结合,会加剧设备和管道的腐蚀.一旦操作温度过高,使得蒸发器出口发烟硫酸游离SO质量分数低于15%,将使得蒸发器很快腐蚀损坏,因此生产中要严格控制蒸发器操作酸温,我公司控制指标是蒸发器出口发烟硫酸游离SO质量分数在22%以上(对应操作温度137以下),这样可以减轻设备腐蚀.2.2蒸发器制作及维修笔者认为,作为65%发烟硫酸生产的关键设备,蒸发器的结构设计,选材及制造非常重要,应严把质量关,设计,制造过程中要充分考虑到整体膨胀系数和蒸发管束的自由固定,杜绝出现应力集中点.另外,蒸发器维修过程中要注意以下2点:一是检修或者长期停车时,所有65%发烟硫酸和液体三氧化硫的管道,储罐及酸泵等必须先用(H,SO)98%硫酸置换,以免SO气体泄漏造成l32%发烟硫酸循环泵烟硫酸吸收塔F部凹酸32%发烟硫酸循环槽环境污染.二是维修中注意防止爆炸,由于管程蒸汽压力高于壳程发烟硫酸压力,蒸发器泄漏后水进入壳程稀释硫酸,稀硫酸与碳钢反应释放出氢气,如不及时进行空气置换,氢气积聚到一定浓度时遇打磨或施焊过程中火星会发生爆炸事故.2.365%发烟硫酸和液体三氧化硫储运65%发烟硫酸和液体i氧化硫的输送管道,阀门必须用低压饱和蒸汽进行伴热保温,液体三氧化硫储罐必须设在30450C的暖室环境中,否则冬季很难维持正常生产.65%发烟硫酸装卸车方式有2种:一是用磁力泵直接输送,磁力泵轴封采用静密封,以避免动密封易泄漏问题.二是用干燥的压缩空气将65%发烟硫酸压人槽罐车内,卸车时用压缩空气将65%发烟硫酸从槽罐车压送到用户储罐内.用后一种方式卸车时要将槽罐车上部进酸口用短管接到槽罐车中下部位置,卸车时压缩空气从上部进入槽罐车,65%发烟硫酸或者从底部放酸口排出,或者自下往上从进酸口排出.目前液体三氧化硫装卸车主要采用磁力泵输送,笔者认为最好借助位差自流装卸车,因为用磁力泵输送时液体三氧化硫有可能发生气化,使得液体三氧化硫输送困难.装卸车完毕后,装卸车用的连接软管一定要用干燥空气吹扫干净,以免SO结晶堵塞管道,最好的办法就是将吹扫后的连接软管放置在暖室环境中.2.4烟气平衡管设置所有静设备如储罐,计量槽,液体三氧化硫冷凝器,蒸发器,槽罐车等均需设置烟气平衡管,以?26?硫酸工业2011年第2期免设备超压.65%发烟硫酸生产企业可将烟气平衡管接入系统主烟气管道,65%发烟硫酸使用企业则需单独设置烟气吸收系统(如碱吸收塔),处理烟气平衡管逸出气体.65%发烟硫酸和液体三氧化硫储罐烟气平衡管要做好低压饱和蒸汽伴热保温,以免管道受冻SO,结晶堵塞管道,一旦烟气平衡管发生堵塞,将会造成蒸发器出口气态SO压力上升,影响液体三氧化硫产量.很多企业(尤其是北方地区的企业)都发生过烟气平衡管堵塞问题,我公司设计在烟气平衡管安装压力表,通过压力变化检测管道是否堵塞,操作简单,方便.2.5速关阀设置蒸发器蒸汽进口安装1台速关阀,正常运行时全开,当出现蒸发器出口气态SO和发烟硫酸温度突然升高时,可判断为蒸发器发生泄漏,此时通过DCS系统自动关闭速关阀,及时切断加热蒸汽以保护蒸发器.2.6应急事故放水箱设置蒸发器一旦发生泄漏,必须立刻将带酸的冷凝水切换至事故水箱,这样可以避免冷凝水系统受污染.事故水箱中的冷凝水可作为补充水加入制酸系统干吸塔酸循环槽中,或者加碱中和处理后外排.2.7负压系统设置专门设置负压系统以解决设备检修或泄漏带来的SO,污染问题,SO,气体可通过负压系统引入主风机进口.2.822%发烟硫酸和液体三氧化硫混合由于液体三氧化硫与22%发烟硫酸混合时会释放出大量热,混合时控制65%发烟硫酸循环槽内温度不得高于6Occ并减少混合时间,以避免液体三氧化硫大量气化,影响65%发烟硫酸产量.控制要点一是控制液体三氧化硫和22%发烟硫酸温度,二是调节阀门控制放酸速度.液体三氧化硫与22%发烟硫酸有2种混合方法:一是将液体三氧化硫加入22%发烟硫酸中.由于发烟硫酸游离SO质量分数达到45%时结晶点仅为35.85,极易发生结晶,因此当混合中快达到这一浓度时,要加快液体三氧化硫加入速度,使发烟硫酸迅速越过这一浓度,以免发烟硫酸结晶堵塞设备和管道.二是将22%发烟硫酸加入液体三氧化硫中.这种方法的优点是发烟硫酸游离SO质量分数由100%降至65%,可以避开游离SO质量分数45%对应的结晶点;缺点是混合中混合液飞溅并形成浓烟,对操作同样不利.因此,具体采用何种混合方式应根据生产实际考虑,在实际运行中进行调整.我公司采用第二种方法,运行良好.3结语改造后装置已稳定运行半年多时间,各项工艺指标基本达到或超过设计值.液体三氧化硫最大产量达到60t/d,65%发烟硫酸最大产量达到105t/d,生产lt65%发烟硫酸消耗0.4MPa,150低压蒸汽约O.33t.液体三氧化硫,65%发烟硫酸和22%发烟硫酸等产品既丰富了我公司产品结构,又具有比W(H:SO)98%硫酸更高的产品附加值,市场供不应求,进一步提升了我公司的市场竞争力.致谢此项工作得到淄博建龙化工刘勤学副总和张龙银总工,山东军辉安装工程李立新经理及山东鲁西化工六厂殷会强经理的指导与帮助,为此表示感谢.参考文献:1肖光辉,张宝林.高浓度发烟硫酸的生产与储存J.硫酸工业,2004(2):4244.2陈文海.液体三氧化硫生产系统的优化改进J.硫酸工业,2010(6):3235.3张恒昌.液体三氧化硫和65%发烟硫酸的生产实践fJ1.硫酸工,.2olo(4):4647.Revampingandoperatingpointsof65%oleumplantYIYunjin(ZiboJianlongChemicalCo.,Ltd.,Zibo,Shandong,256414,China)Abstract:Theprocess,revampingandoperatingpointsofliquidsulphurtrioxideand65%oleumproductionbysteamheatingmethodinZiboJianlongChemicalaredescribed.Someoperatingpointsarefocusedon,suchas生产实践硫酸工业,2011(2):2728SulphuricAcidlndustO”云峰200kt/a硫磺制酸装置技术改造及生产实践念吉红(云南云天化国际化_r股份有限公司云峰分公司,云南宣威655413)关键词:硫酸生产硫磺技术改造生产实践中图分类号:TQ111.16文献标识码:B文章编号:10021507(2011)02002702云南云天化国际化工股份有限公司云峰分公司200kt/a硫磺制酸装置于2003年8月建成投产,采用”3+1”二转二吸工艺流程.装置投产以来运行基本稳定,近期出现水管锅炉蒸发管束结垢问题,致使锅炉换热效率下降,热量不能及时移走而被气体带入转化器,造成转化器超温.另外,原来采用的国产催化剂长期运行后性能下降,使得总转化率只有99.5%,尾气吸收系统负荷很大.公司在2010年5月及时对装置进行-.r大修技改.1工艺流程简介1.1熔硫工序装置以固体硫磺为原料,采用快速熔硫,液硫机械过滤精制工艺.来自硫磺堆场的固体硫磺由胶带输送机送入带搅拌器和蒸汽加热盘管的快速熔硫槽内.为了控制液硫酸度,在胶带输送机机头设置加碳酸钠装置,用碳酸钠中和液硫中的酸性物质.熔化的液硫自溢流口流至助滤槽中,由粗硫泵送入国产叶片式过滤机过滤,过滤后的液硫进入液硫储槽,通过精硫泵送人焚硫炉.快速熔硫槽,粗硫槽,液硫储槽,地下泵槽及输硫管道均用0.40.6MPa蒸汽加热或伴热.1.2焚硫工序焚硫工序采用液硫压力雾化焚硫技术,液硫由精硫泵加压后经2支磺枪喷入焚硫炉内,与150左右的干燥空气混合燃烧,生成1100o【=左右的高温SO气体经水管锅炉冷却降温至410430qC进入转化工序,通过废热锅炉旁路控制锅炉出口气体温度.废热锅炉产生的中压饱和蒸汽经转化工序高温过热器过热后送电厂汽轮机用于发电.1.3转化工序转化工序采用”3+1”两次转化工艺,废热锅炉出口高温气体首先进气体过滤器除去固体杂质,再进入转化器一段反应.一段出口高温气体进高温过热器换热降温后进入转化器二段,二段出口气体进换热器换热降温后进人转化器三段,三段出口气体进换热器和SO冷却器换热降温至185220进入吸塔吸收.一吸塔出来气体进换热器和换热器换热升温后进入转化器四段反应,四段出口气体进低温过热器和省煤器换热降温后进入二吸塔吸收,随后尾气进入尾气吸收系统.为了调节各段催化剂床层气体进口温度,设置了必要的副线和阀门.转化工序开车采用柴油预热升温系统.1.4干吸工序干吸工序采用三塔二槽布置,泵后冷却流程.干燥塔和一吸塔共用1台酸循环槽,二吸塔单独使用l台酸循环槽,2台酸循环槽均为卧式泵槽,底收稿日期:20101209.着者简