WSA制酸工藝總結(jié)苗澍凈化分廠摘 要：丹麥托普索WSA濕法制酸工藝可以有效地利用各種生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含硫酸性氣體直接制酸，得到商品級濃硫酸，具有適用范圍廣、工藝流程簡單、硫回收效率高、操作成本低、經(jīng)濟效益好等特點。介紹了WSA硫回收工藝的原理，生產(chǎn)運行情況及改造措施。關(guān)鍵字：原理;WSA制酸法;改造措施唐山佳華公司采用AS脫硫法凈化煤氣，產(chǎn)生的酸汽、氨汽混合氣體首先去生產(chǎn)硫氨，剩余未反應(yīng)的氣體到WSA制酸裝置生產(chǎn)濃度98%硫酸，本套裝置在2010年2月開始動土施工，于2011年4月底正式投產(chǎn)使用，目前經(jīng)過幾次技術(shù)改造已正常穩(wěn)定運行。 1、工藝原理：WSA制酸的工藝主要包括：H2S的燃燒、NOX的去除、SO2的氧化、和氣態(tài)硫酸的冷凝4個階段，產(chǎn)酸主要發(fā)生下列反應(yīng)：H2S+3/2O2=SO2+H2O+518 kJ/molSO2+1/2O2=SO3+99 kJ/molSO3（氣）+H2O（氣）=H2SO4（氣）+101 kJ/molH2SO4（氣）=H2SO4（液）+69 kJ/mol過程氣脫氮主要發(fā)生以下反應(yīng)：NO+1/4O2+NH3 N2+3/2H2O+97 kJ/molNO+NO2+2NH3 2N2+3H2O+90 kJ/mol2、工藝流程： 由硫銨來的酸性氣體，首先被送至制酸裝置焚燒爐主火嘴，在主火嘴處按化學(xué)反應(yīng)計量比與助燃風(fēng)機送來的空氣及適量煤氣充分混合后，9751025的溫度下進行焚燒。酸汽中的H2S充分燃燒后，轉(zhuǎn)化為SO2；HCN及少量NH3等轉(zhuǎn)化為N2、CO2和H2O，焚燒后的高溫過程汽，經(jīng)廢鍋回收熱量后，溫度由9751025降至400左右；回收的熱量用于產(chǎn)生約5.85Mpa的過熱蒸汽。從廢鍋出來的過程汽進入SCR反應(yīng)器。向廢鍋后的過程汽中連續(xù)噴入一定量的稀釋氨氣作為還原劑，在催化劑的作用下，進行選擇性還原分解，將焚燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物還原為氮氣和水，此處有10的溫升。從SCR反應(yīng)器分解出來的過程汽進入SO2 轉(zhuǎn)化器，在SO2 轉(zhuǎn)化器內(nèi)填充有兩層托普索催化劑床層。在SO2 轉(zhuǎn)化器過程汽中的SO2 在有水汽存在的條件下被氧氣催化氧化為SO3，由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，為達到SO2/SO3平衡，在催化劑床層中設(shè)有床間冷卻器，對轉(zhuǎn)化后的高溫氣體進行冷卻，回收后的熱量用于產(chǎn)生過熱蒸汽。在SO2 轉(zhuǎn)化器最下段設(shè)有過程汽冷卻器，將SO2 轉(zhuǎn)化器下層催化床層出來的過程汽冷卻至285左右，部分SO3水合生成H2SO4（g），從SO2轉(zhuǎn)化器出來的含有SO3和H2SO4（g）的過程汽進入WSA冷凝器，用冷空氣對過程汽進行間接冷卻，控制WSA冷凝器進口溫度在275以上（不超過300）。SO3和H2SO4（g）氣體通過WSA冷凝器冷卻，在其底部全部水合成約為98%的濃硫酸。從WSA冷凝器頂部排出的尾氣同底部排出的冷卻后的熱空氣混合后，經(jīng)煙囪排入大氣。WSA冷凝器下部冷凝生成的硫酸，流入底部酸收集器，再由酸出口靜壓流入酸中間槽，經(jīng)酸中間泵抽出，送至WSA冷卻器，冷卻至約為40后，一部分送回WSA冷凝器底部硫酸出口管線內(nèi)，對流出的硫酸進行冷卻，剩余的硫酸流入硫酸儲槽，經(jīng)酸產(chǎn)品泵送往硫銨工段。本裝置最大特色是WSA冷凝器帶有酸霧控制單元，通過酸霧控制單元可向進入WSA冷凝器的過程汽中噴入霧狀硅晶，以增加凝結(jié)晶核，使酸霧長大，便于酸汽在冷凝器中進行冷凝，減少尾氣中酸霧夾帶量。下圖為WSA工藝流程簡圖：3、主要工藝參數(shù)：管理項目標(biāo)準(zhǔn)值生產(chǎn)運行參數(shù)廢熱鍋爐出口氧的濃度3 vol. %4 vol. %硫酸濃度97.0 wt. %9297 wt. %汽包壓力5065 bar g5460 bar g燃燒爐過程氣體溫度97510259751000SCR反應(yīng)器過程氣體進口溫度396415380400SO2轉(zhuǎn)化塔過程氣體入口溫度396430380400SO2轉(zhuǎn)化塔過程氣體出口溫度275290275290酸冷卻器硫酸出口溫度5050酸霧控制裝置核化氣體出口溫度280320280320酸霧控制裝置 硅油溫度3540WSA 冷凝器干凈氣體出口溫度9511595110如上表可見過程汽實際操作溫度均低于設(shè)計溫度，主要原因是原料酸氣設(shè)計H2S含量為20%，而實際生產(chǎn)中酸汽H2S含量僅為12%左右且含水較多，熱值偏低導(dǎo)致過程汽溫度低，但此實際操作溫度已達到最低反應(yīng)溫度，可以滿足基本生產(chǎn)，所以目前為止一直未按設(shè)計溫度控制系統(tǒng)。 4、主要物料平衡：酸氣流量1200-1500m3/h煤氣流量200-700 m3/h助燃風(fēng)量8000-10000 m3/h助燃風(fēng)量10000-12500 m3/h低壓蒸汽耗量0.5-1t/h軟水消耗量2-5 t/h產(chǎn)中壓蒸汽量1-4t/h硫酸產(chǎn)量0.5-0.7t/h硫酸濃度95%-97%尾氣含SO2/SO30.05mg/m35、開工和生產(chǎn)中存在的主要問題：、焚燒爐耐高溫磚產(chǎn)生裂紋和耐高溫泥漿脫落。、廢熱鍋爐換熱面積大，過程汽溫度低溫度。、汽包液位計遠(yuǎn)傳讀數(shù)與現(xiàn)場不對應(yīng)。、硫酸管道易腐蝕腐蝕。、尾氣管道易腐蝕。、保溫冷點對管道的腐蝕。、風(fēng)機過濾器效果不好。、酸霧控制單元煤氣壓力低，不能滿足開車條件。、酸霧控制單元跳車頻繁。、外排水過多造成能源浪費。6、問題處理:針對焚燒爐耐高溫磚產(chǎn)生裂紋和耐高溫泥漿脫落的問題，在第一次烘爐時嚴(yán)格按照升溫曲線烘爐，并在開人孔檢查時用吸塵器吸凈表面灰塵后，再仔細(xì)檢查焚燒爐內(nèi)壁，發(fā)現(xiàn)破損要及時反應(yīng)給專業(yè)人員解決。我公司在第一烘爐后發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)有泥漿脫落，主要處理措施是重刷耐火泥漿，并要求在日后停產(chǎn)和開工時，嚴(yán)格按照升溫曲線操作，拆開焚燒爐人孔后要用苫布將人孔蓋嚴(yán)，避免潮濕氣體進入爐內(nèi)。在首次開工時發(fā)現(xiàn)廢鍋后過程氣體溫度達不到生產(chǎn)要求，相差50左右，經(jīng)研究分析，原因是廢熱鍋爐換熱面積過大，將熱量帶走過多，處理措施是重新計算換熱面積，計算后將部分廢鍋列管堵死，并擴大廢鍋旁通，增加過程汽的流通量。廢鍋是產(chǎn)生中亞蒸汽的動力源，同時也代表著它的高危險性，如果汽包內(nèi)無鍋爐水，則廢鍋在1000高溫的焚燒下會發(fā)生爆炸事故。為防止汽包無水而引發(fā)事故和解決現(xiàn)場與遠(yuǎn)傳液位不對應(yīng)的實際情況，經(jīng)與施工方協(xié)商決定在兩臺一體化液位計的基礎(chǔ)上增加一臺液位計，目前汽包液位計采用壓力補償遠(yuǎn)傳液位計、溫度補償遠(yuǎn)傳液位計和現(xiàn)場液位計的組合方式，改后正常生產(chǎn)時現(xiàn)場液位與遠(yuǎn)傳液位基本保持一致。原設(shè)計硫酸管道為普通碳鋼材質(zhì)，在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)此管易腐蝕，經(jīng)研究將此段管道改為內(nèi)襯聚四氟乙烯鋼管。硫酸尾氣主要成分為氮氣、氮氧化物、二氧化硫和三氧化硫，如果尾氣內(nèi)三氧化硫較多，很有可能在尾氣管道內(nèi)凝結(jié)成硫酸，進而腐蝕該管道。根據(jù)此情況，主要措施是酸霧控制單元要按要求開車，酸霧濃度也要控制到位。根據(jù)其他WSA用戶的經(jīng)驗，建議將該管道改為不銹鋼材質(zhì)。WSA系統(tǒng)對溫度的要求非常嚴(yán)格，如保溫效果不好，很可能將過程氣管道腐蝕，要求操作工佩戴紅外線溫度計，巡檢時重點檢測管道易腐蝕部位溫度情況，發(fā)現(xiàn)有保溫不良的管道，及時補充保溫棉。風(fēng)機過濾器在本套系統(tǒng)中有著重要的作用，如果過濾效果不好，會污染產(chǎn)品酸、堵塞催化床層，還有可能將固體顆粒吸入風(fēng)機將WSA冷凝器玻璃管撞碎。為避免此事故發(fā)生，要求定期更換清理過濾器，并更換過濾網(wǎng)。在開工初期，由于煤氣源壓力過低約40KPa，造成酸霧控制單元不能開車，為了決絕此問題，將通過加裝減壓閥將煤氣源移至高壓區(qū)域約0.3MPa，經(jīng)減壓后壓力降至80KPa左右，滿足了酸霧控制單元的開車要求。本裝置酸霧控制單元是最重要的組成部分，它決定尾氣的排放是否能達到國家標(biāo)準(zhǔn)，本套裝置在生產(chǎn)中易跳車，查找原因是酸霧控制單元內(nèi)的煤氣管過細(xì)，閥門小，造成其極易燒紅變形，造成設(shè)備極易停車，為此需將煤氣管通徑增大，并定期更換煤氣閥門。本系統(tǒng)原設(shè)計將鍋爐水、鍋爐水冷