废酸裂解炉设计总结.doc

废酸裂解炉设计总结 林祖涵 中石化南化设计院、南京、210048摘要本文叙述了处理生产高标号汽油产生废酷的裂解炉的设计，重点论述了裂解炉的隔热内村及耐火内衬和鹰酪畸枪的结构特点美键词废酸裂解l隔热耐火喷抢1前言西J日前我国通常采州燃烧硫磺或硫铁矿的方法来制取SO：，在这方面已有缀眨的历史并 且总结山一套从设计到生产的丰富经验，但对于用废酸裂解的方法制取s0：进而生产出硫 酸国内尚缺少这方面的报道，主要由于废酸的来源及其特性限制了其在制备SO，方面的 廊川。北方某炼油厂原有一套以硫铁矿为原料的硫酸装置，生产出来的硫酸作为该厂的中间 产晶被消耗掉，由于设备老化且原料来源等存在诸多问题，因此运行费用居高不下，亏损 严重。同时随着该厂增产高标号汽油技改项目烷基化装置的开工生产，将产生大量的 废酸，这些废酸已成为该厂扩大再生产的一个包袱。随着国家对环境保护的日益重视解 决废酸的污染已迫在眉睫，因此上一套废酸裂解装置制取硫酸既能给废酸寻找出路，解决污染问题，又能降低硫酸的生产成本，可谓一举两的，基于这种考虑，该厂委托我院进行开发殴计。2 l：艺技术方案的选择对丁：烷基化所产生的废酸的回收利I【j，国外有热分解法、结晶网收法、催化分解法， 还原剂法等处理方法其中最成熟井得到普遍应用的是热分解法。国内由于受诸多因素的制约，在烷基化发酸的再生利用上所作工作不多，某厂曾采用 热分解法设计过一套小型的废酸裂解装置，应用的还算成功。本装置的工艺流程是这样的：来自烷基化装置的废酸经增压后喷入废酸裂解炉中利用 瓦斯气与空气充分混合燃烧后获取热量高温下分解还原制得SO，炉气，炉气温度1000-1050，经废热锅炉回收热量后降温至350进入下工段。由于该厂烷基化装置一年开车时间约为300天，因此有约30天时间不能提供废酸，此 时刚燃烧H：S气体来制取sO：冈此废酸裂解炉要求既能用来裂解废酸，又能用来燃烧H：S 气体。从以上描述中可以看出，废酸裂解炉的设计是本装置设计中的一个关键部分。3废酸裂解炉结构特点31结构简介废酸裂解炉的简尉见图I，图I：废酸裂解炉简圈废酸裂解炉的设计技术参数如下：3I1废酸裂解：况一25物料名称 l2S，S02，C02，废酸瓦斯，空气。 废酸组成 硫酸：85，水：115，油；35 废酸进口乐力 0 70 8MPa废醴进口渝度 常温 瓦斯进口压力 02-03MPa 废酸处理蓐 IIIIIk刚1瓦斯气流罱 1255Nm3，h空气流最 29158Nm312H2s燃烧，J：况H：S流量 1003kmolh空气流量 3l 36Nmh(其中二次风占15)313炉膛设计温度j20031,4炉膛设计压力 常压315炉膛全容积-85m332内衬耐火内衬是构成废酸裂解炉的主体之根据炉子的特点我们选择水泥漂珠高铝泡 沫召料(QA212B)作为隔热材料，水泥高铝熟料重质料(TA217)和复合硅酸盐刚玉高 强捣打料(TA21813)作为耐火材料。为防止钢壳在制成衙生锈，钢壳制成后应及时涂刷两道石墨水玻璃防腐层，另外，在 隔热材料与钢壳之间还衬一层3mm厚的石棉板以吸收径向膨胀力。321隔热层衬里以往现场浇注的隔热浇注科一股采用传统的龟甲网固定，由于炉漏较高因此普遍出 现龟甲网变形，耐火层鼓泡，隔热层与耐火层分离甚至出现脱落烧穿等严重后果。而且龟 甲网衬里还存在施工困难、工艺复杂、周期长等弊端。QA212B无龟甲网单层隔热衬里采用现场捣制浇注具有施工方便、便于筑炉施工机 械化或手工涂抹、旌工周期短、施工成本低等优点其性能指标如表1所示：体积密度烧后抗压强度 抗折强度 残余线变率 导热系数kgraMPa MPaWhjK110 110 815110 815815 35010(30 13lO 3 2 2200 OO3(815(2)(o8(350(2)TA218B28003 100 Oo3(815)15(350C、表2：TA217、TA218B性能指标33伸缩缝的设计与耐火砖的热膨胀性能不同，轻质浇注料衬里的体积随温度的变化是：当温度升高时 体积有所膨胀到900左右出现小量收缩，而当冷却至常温时则会有较大的残余收缩， I三l后加热、冷却时衬里也是如此伸缩的，因此在设计大面积耐火浇注料结构时可不必象 祷墙那样留有较大的膨胀缝，而只要每隔15m留出5mrn宽的伸缩缝既可。预留伸缩缝有下列3个怍用：33 1隔热衬里在第一玖升温过程中稍有膨胀，伸缩缝可以减少由于膨胀引起的热应力；332由于衬里有较大的残余收缩，冷却后会山现较大的裂纹，伸缩缝可以使裂纹出现在指定位置而变的规则些；333伸缩缝可以使已产生的裂纹不再延伸。 在隔热层，衬里的温度沿衬里厚度急剧下降，从而导致收缩应力也沿衬里厚度急剧下降，因此衬里内壁的开裂将不致于十分深入所以预目的伸缩缝不用设置为通缝，这样也可避免酸性炉气侵入炉体钢壳内壁。而耐火衬里的伸缩缝则可参照耐火砖炉墙的结构每隔2m的间距预留一道10mm宽的伸缩缝，内填塞硅酸铝纤维。34挡端的设计：、为了增加废酸酸雾与瓦斯气和空气在炉内的湍动程度促使它】之问充分接触从而使 废酸充分裂解，在炉体内部设置了4道挡培，其中第1、3遭挡墙的开口在下部，第2、4 道挡墙的开口在上部。根据以往的经验，挡墙是炉膛内的一个薄弱环节，设计不好往往会导致倒塌，这是因 为其不但受到气流的冲击，而且还由于其前后温度的不一样会产生温差应力。为了使挡墙 能抵抗较大的外力，我们在设计时把挡墙嵌入耐火衬里内并且在其周围设置10mm厚的伸缩缝，同时，为防止瓦斯气燃烧不完全时可能产生的H。积聚在开口在下部的挡墙的上部角 落导致危险在该挡螭的上部开设2个200x200mm的小孔以利于H：的流动。35外保温设计 一台炉子是否需要设置外保渝取决于炉气的特性，当炉气中不含水蒸气时可不设置外 保漏，如焚硫炉就是属于这种炉子，而当炉气中含有水蒸汽时，由于炉气可能会渗入到壳体山壁，如壳睫濡度过低则会造成露点腐蚀，因此必须暧置外保渝以确保壳壁温度在露点一27之上，经计算，采朋岩棉毡保濡厚度30mm就可保证壳壁濡度保持在露点之上。具体做法是 在壳体上焊一些抓钉采同定岩棉毡，同时再在壳体上焊若干扁钢条，最后把薄铝板或镀锌 铁皮刚白攻螺钉圊定在扁钢条上。36废酸组台燃烧器 根据业主的要求，废酸组合燃烧器可分别用来裂解废酸(燃科为瓦斯气)或燃烧H，S。废酸组合燃烧器采埘传统的圆桶型风箝及外营长方形风门的结构，方便了风门的调节及消青器的安装为提高热负荷、降低生产噪音创造了条什。废酸纽台燃烧器由进风口、风箱、废酸枪、瓦斯喷枪、点火器、火焰监测器、H，S喷枪等7部分组成。36I进风口为保证助燃风均匀进入燃烧器，进风口设计为渐变结构，一端用法兰与风量滑节器相连，男-N连接到燃烧器上。362风箱风箱为整个燃烧器的主体部分，内装1只废酸喷枪及4史瓦斯喷抢，侧面装风量调节 器，前端j炉墒连接，瓦斯喷枪的尾部喷枪垫扳用来调节喷枪位置。3 63废酸枪废酸枪由既能耐酸义能耐高温的合金制成，喷嘴头部为Y型咀压缩空气为雾化介质， 这样可使燃烧器的调一竹比夫一般调节比可达到50-1300o，且系统无须配备高压头的耐酸 泵，一般废酸压力喷前维持061IMPa，压缩空气O8MPa即可稳定工作。在任何压力下都 会有良好的雾化效果，低负荷时雾化质量还会有所改善，且压缩空气耗量不大，一般只有 废酸耗量的8，雾化角在任何负荷下都保持不变，火焰的刚性好，雾化粒度细，仅150p Ell左右，可满足炉内充分燃烧的需要，使用期较长。助燃燃料的喷嘴(当用来燃烧H2S时则为H：S喷嘴)采用扩散型结构，火焰构型与炉 膛结构相匹配，以保证火焰的燃烧完全彻底。燃烧器的设计采用二次配风技术，降低了火焰根部温度，降低了NO：的产生比率，防 I造成二次污染，主火焰采用平流配风结构，提高燃料与空气的混合，火焰刚性好。364瓦斯喷枪瓦斯喷抱由进气管、集气环、定位扳、瓦斯喷头等4部分组成，定位扳可保证4个瓦 斯喷枪中一fi,线与燃烧器中心线对称，圆型喷头前端开8个等径圆孔。365点火器采用半导体点火器，点火性能稳定可靠。366火焰监测器采用紫外光敏管作为传感器的火焰监铡装置，在熄火与紧急情况下可确保炉子的安全。367H2S喷枪 可与废酸喷枪互换，由法兰、进气管、定位环、瓦斯喷头等4部分组成圆型喷头前端开12个等释圆孔。4施f4 I现场浇注隔热内利时应注意以FI,点：41l术模要坚固，安装位置要准确，以防捣固浇注料时产生变形或位移，最终导致浇注 体变形。4 12埋在浇注料中豹金属抓钉必须按图纸要求外包30层牛皮纸，以防温度变化时因膨 胀量的不同导致抓钉将浇注料拉裂。413困料必须充分，物料搅拌要均匀否则继续进行的化学反应会馒浇注体产生鼓胀现。象或不凝固无强度现象。414浇注料同化后一旦出现大的裂纹或变形则必须凿开修补，带子缝宽大于3mm，缝长大q-10mm的裂纹必须黹至蹯山抓钉并将周围修成外小内火的孔洞，再重新浇注浇注料，直至合格为【E。415浇注料成型脱模时要求环境干燥，如气温较低或湿度较大时晟灯用热空气养护，否则，浇注料可能会吸收水份，使强度下降。 r一284,2砌筑耐火山利时麻注意以F儿点：42 l砌筑前!必须按图纸要求剥耐火预制块进行预排，台格后方可砌筑。42 2炉体砌筑时，必须找好基准，并要做到随砌随量，严格控制炉体的形状和尺寸，具 体可按HGJ227化工炉