WSA工艺在煤气化超高硫回收中的应用

硫酸工业，2008 (3):26-29设计技术Sulphuric Acid IndustryWSA工艺在煤气化超高硫回收中的应用B. Johnson', C. T. Lankford', F. E. Jensen2 ,N. R. Udengaard'(1. Rentech公司,美国;2.托普索公司,丹麦;3.托普索公司,美国)摘要: 介绍托普索公司WSA工艺在Rentech公司煤气化项目废气净化中的应用。该技术的主要设备是WSA冷凝器。与传统硫酸生产技术相比, WsA工艺所需设备较少,因此投资、操作和维修费用较低。WSA装置可脱除原料气中高达99.98%的硫化合物。该技术可确保Rentech公司在满足严格排放要求的同时生产有价值的商品硫酸,并且输出高压过热蒸汽来解决整个煤气化联合装置的能量平衡问题。关键词: WSA 技术;煤气化;硫回收;硫酸中图分类号: T111. 16; TQ028. 1*2文献标识码: B文章编号: 1002 - 1507(2008)03 -0026 -04Rentech能源中西部公司( REMC)位于美国时生产氨和碳氢化合物。该项目目前处于详细设伊利诺斯州迪比克东部,它选择托普索公司的计阶段,预期于2010年完工。整个煤气化联合装WSA湿法硫酸技术来净化煤气化项目的废气,同置的方案如图1所示。.热原料酸性合CO% 洁净煤士媒气化台成公热回收一+合成气洗涤成气，酸性气脱除合成气Rentech费-托合成[氧气|高压酸性水气提渣斗放空气蒸汽塔尾气酸性气中压蒸汽合 成油费-托炉渣处理高压。热汽「托普索发电WSA氨生产产品改质电w (H:SO4) 93%氮气硫酸t 空分装置柴油航空煤油石脑油图1 Rentech 能源中西部公司煤气化联合装置本文将介绍WSA技术在Rentech项目中的过热蒸汽。按照环境许可证制度的要求,装置新应用,并且论述它如何作为一个最佳解决方案来产生的SO2排放量必须保持在最低水平,WSA装确保Rentech公司在满足严格排放要求的同时生置将脱除进料气中高达99. 98%的硫化合物。产有价值的商品硫酸,并且输出高压过热蒸汽来Rentech 公司满足这- -减排要求的其它方案解决整个煤气化联合装置的能量平衡问题。包括采用克劳斯装置。但由于超低硫柴油和汽油1选择托普 索公司WSA技术的原因产量不断增加,回收硫磺越来越多,预期硫磺价格不会有明显提高。因此,生产w( H2SO, )93%的Rentech能源中西部公司正在建设一套WSA商品中国煤化工装置,其产能为w(H2SO, )93%硫酸315 Vd(稀释后) ,采用Rectisol装置产生的酸性气和炉渣处理HCNMHG※由Sulphur 2007 Conference 供稿。及酸性水气提装置产生的其它含硫废气为原料。※※通信联系人: B. Johnson , Rentech, Inc. Denver,CO,USA,4150E. 60 th Ave. commerce city co 80022。WSA装置将输出27500kg/h的6MPa、约465CE-mail: apatel@ rentk. com。B. Johnson等，WSA I艺在煤气化超高硫回收中的应用●27●WSA装置安装和操作的经济性是选择WSA不重要的是,Rentech公司被WSA技术的高效率而非其它硫酸生产技术的原因。考虑到当地市场和简单性,以及托普索公司对客户的承诺深深地对w( H2SO, )93%硫酸的需求, Rentech公司决定打动。不设置生产w( H2S0,)98%硫酸所需的昂贵的干2 WSA工艺燥系统。另外,硫酸生产的反应热产生的大量高压过热蒸汽对于满足煤制合成气的能量需求是一WSA工艺流程如图2所示,混合进料气的平个有价值的贡献。均组成如表1所示。进料气中的硫主要为H,S选择托普索的WSA技术还有其它优点。托和CoS的形式。进料气首先进行燃烧,使硫化合普索已经证实,可针对有限的占地面积成功地设物转化成SO2。燃烧在燃烧炉内进行,同时放出计装置; WSA装置的操作非常灵活,可对上游合热量。燃烧炉的下游有-台废热锅炉,以高压蒸成气单元设备的变化快速做出反应;装置的负荷汽的形式回收燃烧热,同时将燃烧气冷却到氧化可在30%~100%的范围内调节。最后但并非最催化剂的操作温度400 ~420 C。外输然汽洁净气体去烟囱锅炉给水*李[汽包E燃烧风机HO2原料气开车用燃料气燃烧炉废热锅炉|尾气处理装置层间换热器冷却风机工艺气冷却器产品硫憋SO.转化器酸冷却器汇冷却水图2处理含 H,S和CoS工艺气的WSA装置表1WSA装置进料气平均组成成分CO2H,SCOSNH, HCNH2 CH,0H Co N2+Ar 0H20φ,%49.221.31.02.40.20.316.44.34.5燃烧和冷却后,工艺气进入SO2转化器,此时根据客户的要求调节蒸汽状态。但是,为了保证其中的硫化合物仅以SO2和少量SO,的形式存金属表面的温度足够高,从而避免任何酸冷凝风在。转化器设3段催化剂层,可达到超过99%的险,必须将锅炉或过热器的压力保持在约6 MPao转化率。转化器催化剂层之间装有冷却器,以将转化器内装填托普索VK系列SO,氧化催化下层进口工艺气温度控制在最佳范围。此外,转剂,一般采用VK-WSA型,这是- -种专门为WSA化器底部也装有工艺气冷却器来冷却离开最后一装置研发的催化剂。段催化剂层的气体,使其达到硫酸冷凝器所需的通过SO2转化器之后,工艺气将进入WSA冷最佳进口温度。凝中国煤化工主要是so,和转化器底部的气体冷却器是一台锅炉,而催H,SdCNMHGE当时温度下形化剂层间的冷却器是蒸汽过热器。如果需要,可成水合物。通过注射锅炉给水使过热蒸汽减温。总之,可以WSA冷凝器如图3所示,是一个立式管壳式●28●硫酸工业2008年第3期降膜冷凝器/浓缩器,管子由耐酸抗震硼硅玻璃制囱的工艺气混合以提高浮力。成。工艺气自下而上流过冷却管内,被管外常温净化气出口空气冷却。硫酸在管壁上冷凝,并在与热工艺气逆流接触的过程中不断被浓缩。硫酸聚集在衬砖的冷凝器底部,然后在板式换热器中冷却到30~冷空气进口40 C ,由泵送去储存。产品酸可满足销售质量要招科求,通常w( H2SO4)约为98%。在酸冷却回路中加1科水,可将硫酸稀释成w(H2SO,)93%的商品硫酸。酸性气进口10H 一热空气出口产品酸出口工艺气在大约100 C下离开冷凝器,进人过氧化氢洗涤装置,使残留的SO2转化。最后工艺图3 WSA 冷凝器结构气通过除雾器进入烟囱。处理后工艺气(与剩余热空气混合前)中污自冷凝器出来的热空气温度约为200 C,一染物排放水平很低(如表2所示),总硫转化率为部分进人燃烧炉作为燃烧空气,剩余的与进人烟99. 98%。表2处理后工艺气(与剩余热空气混合前)中污染物排放水平SO2(以每吨酸计)/so, + H2SO,(以每吨酸计)/NO,/C0/kg(cm’.m-3 )(cm) ●m~)0.150. 075226563操作和维修经验酸装置那样需要对工艺气进行干燥。最后,该工WSA冷凝器只有少数玻璃管破裂,其中大多艺不需要添加任何化学药剂。发生在安装和加热过程中。少数管子的破裂并不WSA工艺具有优良的节能功效。该工艺在影响装置的性能，因为WSA冷凝器空气侧的操作SO2转化成sO,之前不需要冷却、干燥和再加热压力高于工艺气侧,因此操作可以继续进行而不气体,同时还能利用氧化、水合及冷凝产生的热量会导致装置超标排放。进行自热操作。通常只有在开车期间才需要辅助一般来说，这类WSA装置包括计划停车在内燃料。多余的热量可用来生产高压过热蒸汽。整的利用率超过9%。个过程只是在最后-步需要少量冷却水来冷却成品酸。WSA装置的压力降通常很低,为10 kPa或4采用WSA工艺的优点更低。选择托普索的WSA工艺有很多优点。其产与传统的硫酸生产技术相比, WSA技术需要物仅有商品级浓硫酸、蒸汽和清洁空气。实际上的设备较少,尤其是在SO2转化成SO,之前,因为工艺气中的所有硫都可以回收,不会产生废物,因含硫工艺气不需要干燥。这就使得WSA工艺具此既不需要废物处理也不需要水处理设备。另外有较低的投资、操作和维修费用。◆不会产生稀酸,因为该装置不像传统干法吸收制(李珊译,瑾校)WSA process for ultra-high sulphur r中国煤化工ationTHCNMH GB. Johnson' ,C. T. Lankford' ,F. E. Jensen* ,N. R. Udengaard'(1. Rentech, Inc. USA;2. Haldor Topsoe AS, Lyngby, Denmark ;3. Haldor Topsoe, Ine. Houston,USA)硫酸工业，2008 (3) :29 ~31自控●分析Sulphuric Acid IndustryICP-AES法分析技术在铜冶炼烟气制酸中的应用龚昌合(金隆铜业有限公司,安徽铜陵244021)摘要:ICP-AES法是以电感耦合等离子体原子发射光谱仪为手段的分析方法,具有检出限低测试范围广、动态线性范围宽、分析速度快等诸多优点。ICP - AES法用于铜冶炼烟气制酸中,对铜冶炼原料.中间物料控制产品质量、设备运行状况、三废排放等进行实时监控分析,使铜冶炼烟气制酸各个部分化学分析工作的速度、精度.分析范围等方面得到大幅度提高,从而保证了硫酸装置的安全、稳定运行.提高了产品酸的质量。关键词:铜冶炼烟气;硫酸装置;等离子体原子发射光谱仪; ICP - AES法;应用中图分类号: TQ016.5*1文献标识码: B文章编号: 1002 -1507(2008 )03 -0029 -03 :ICP - AES法是以电感耦合等离子体原子发析含量达到10-9级的元素,而且很多常见元素的射光谱仪为手段的分析方法。ICP - AES法由于检出限达到零点几ug/L,分析精度非常高。对要.具有检出限低测试范围广、动态线性范围宽、分求同时测定高低含量元素的项目,尤其是对要求析速度快等诸多优点而广泛应用于含量范围宽、高精度测定低含量元素的项目,使用ICP - AES精度要求高的技术领域,如:食品、卫生、医药、化法非常方便。妆品、土壤、冶金化工等精密分析及基础研究中。1.2 样品范围广与其它分析技术如原子吸收光谱分析法、X射线电感耦合等离子体原子发射光谱仪可以对固荧光光谱分析法等相比,ICP-AES法具有较强的态、液态及气态样品直接进行分析。由于固态样竞争力。目前,ICP - AES法已迅速发展为一种较品组分不稳定、需要特殊附件,因此分析有局限为普遍应用的常规分析方法,可进行多种样品、70性;气态样品一般与质谱、氢化物发生装置联用的多种元素的测定。金隆公司于1996年后先后购效果较好;因此ICP - AES法应用最广泛且优先买了美国热电公司2台全谱直读ICP光谱仪,用「 采用的是溶液雾化法( 即液态进样)。从实践来于制酸系统,对系统的安全生产、工况控制和产品看,溶液雾化法通常能取得很好的稳定性和准确质量的提高起到了非常重要的作用。性。而在测试工作中,运用一定的专业知识和经验,采取各种化学预处理手段,通常都能将不同状1 ICP - AES法的性能特点[1.2收稿日期: 2007-12-5。 .作者简介:龚昌合，男，金隆铜业有限公司工程1.1分析精度高师，从事光谱仪器分析及其它仪器分析的研究及应电感耦合等离子体原子发射光谱仪可准确分用。电话: 0562 -3868679。Abstract: Topsoe' s WSA technology for Rentech Energy Midwest Corporation to clean the waste gases from itscoal gasification project is described. The main device for the technology is the WSA condenser. Compared withconventional sulphuric acid technologies, less equipment is required with this WSA technology and thus results inlower capital, operation, and maintenance costs. The WSA unit^9. 98% of all thesulphur compounds in the feed streams. This technology meets中国煤化工，1 Rentech and atthe same time generates a valuable sulphuric acid product for salYHc N M H Grealed high pressure steam to help solve the energy balance of the entire coal gasifcation facility.Key words: WSA technology; coal gasification; sulphur recovery ; sulphuric acid