WSA制酸工艺的优化

Jan.2013Fuel Chemical ProcessesVol. 44 No. 1wSA制酸工艺的优化林文史大勇(邯钢集团邯宝公司焦化厂,邯郸056000摘要:邯钢新区焦化厂引进WSA制酸工艺,具有工艺流程简单、对环境无污染操作成本低、经济效益高等优点。主要介绍了该工艺的原理、流程及优缺点,并对工艺存在的问题进行技术改造,改造后的制酸装置实现了长周期稳关键词:WSA;制酸;过程气;SO2转化器中图分类号:X784文献标识码:B文章编号:1001-3709(2013)01-0046-03Optimization of WSsa processLin Wen Shi DayongCoking Plant of Hanbao Co. Ltd of Handan Iron Steel Group, Handan 056000, China)Abstract: This paper represents the newly introduced WSA acid-making process which is characterized by simple process flow, being environment friendly, low operation cost and satisfied economicbenefit, etc., mainly with descriptions of the process philosophy, process flow and advantages dis-dvantages Innovation has been done for the defected process and the innovated WSA installation canbe proven in long-term and stable operationKey words: WSA; Acid-making; Process gas; SO, converter邯钢新区焦化厂建有4座168孔7m焦炉1.2工艺流程(NX70-2型),年产焦炭209万t。配套的煤气净工艺流程如图1所示。脱硫再生装置产生的酸化系统处理能力为1.05×103m3/h,脱硫工段采用性气体与空气在焚烧炉内混合,在975-1000℃下真空碳酸钾+WSA制酸工艺,于2010年3月投产燃烧,焚烧后的过程气经废热锅炉回收热量后,温度运行,经过不断摸索和实践,现该装置运行良好。降至约400℃。回收的热量用于产生5.8MPa的饱1工艺原理及流程和蒸汽。离开废热锅炉的过程气进入氨注入器,与连续喷入的浓氨水充分混合,后进入SCR反应器,1.1工艺原理在还原剂氨汽和催化剂的作用下,进行选择性还原脱硫生成的酸性气体在焚烧炉内燃烧分解,将焚烧过程中产生的氮氧化物还原分解为氮2H,S+302→2SO,+2H,O气和水。4HCN +702+4NO+2H,0+4c02从SCR反应器出来的过程气进入SO2转化器,NO在SCR反应器内在催化剂作用下发生反应:转化器内装有2层Ⅴ2O5催化剂床层。在转化器内4NO +4NH3+02+4N2+6H,0过程气中的SO2在催化剂的作用下催化氧化生成No +No +2NH, -+2N +3H.OSO3。由于转化反应为放热反应,为达到SO2/SOSO2气体在SO2转化器内通过催化剂转化平衡,在第1层催化剂下部设床间冷却器,利用汽包2SO,+O,→2S0蒸汽吸收SO2催化转化放出的热量,控制气体进入SO3+H2O→H2SO4(g)第2层催化床时温度在370~420℃。在转化器的在WSA冷凝器内硫酸蒸汽被冷凝生成浓硫酸:底部设有过程气冷却器,利用汽包锅炉水吸收过程H2SO4(g)→H2SO4(1)气的热量,经中国煤化20℃.0收稿日期:2012-09-24作者简介:林文(1985-),男,助理工程师YHCNMHG2013年1月第44卷第1期燃料与化工Fuel Chemical Processes47与过程气中的水蒸汽反应生成硫酸蒸汽。99.5%,并采用先进的酸雾控制技术,尾气中S0,≤含有SO3及H2SO,的过程气从SO2转化器出960mg/m3NO,≤240mg/m3、H2SO4酸雾≤45mg来进入WSA冷凝器。冷空气走壳层,过程气走管内m3,达到国家一级排放标准,对环境无污染,实现清进行换热,控制WSA冷凝器出口过程气温度在80洁生产。110℃,H2SO4蒸汽在冷凝器底部冷凝生成98%4)相比克劳斯炉硫磺工艺,具有操作弹性大、的浓H2SO4。冷凝生成的硫酸流入酸中间槽,经酸工艺流程简单硫回收效率高、操作成本低、经济效中间泵抽出,在酸冷却器冷却后,大部分硫酸与益高等优点。WSA冷凝器底部的硫酸进行混合冷却后回至酸中5)有氮氧化物脱除装置,脱除效率超过95%,间槽少部分硫酸外送至浓硫酸贮槽后用外送酸泵可有效降低产品硫酸中氮氧化物含量,提高硫酸质输送至硫铵。量,并防止设备及管道的腐蚀和堵塞。锅炉并入蒸汽网3存在的问题煤气酸气捕幂器度热锅炉注入器敗R反应器该工艺自投产运行以来,在实际运行过程中由空气于设备、工艺设计等方面原因,导致制酸装置运行周脱硫来的酸气至硫铵冷却水期短、开工率偏低,经济效益远低于设计指标,通过原因分析,主要存在以下几个方面的问题。浓硫酸檀酸冷却器酸中向檀冷凝器转化器1)由于废热锅炉后工艺气温度低于生产要求400℃,导致过程气入SO2转化器人口温度低,影响催图1WSA制酸工艺流程图化剂的反应活性,SO2转化率低,烟囱酸雾含量高。2)从浓硫酸贮槽至硫铵的外送酸管道为碳钢材1.3工艺参数质,开工运行一段时间后,在管道连接焊接处频繁地装置的主要工艺参数见表1。发生泄漏,对泄漏点进行检查时发现,管道壁明显变薄,影响制酸的长周期运行并存在严重的安全隐患。表1WSA制酸工艺装置的主要工艺参数3)汽包远传液位显示数据与现场液位计显示控制点操作指标焚烧炉炉膛温度/℃有较大的偏差,无法保证汽包安全运行。进SO2转化器过程气温度/℃392~4404)SO2转化器底部由于保温效果差,导致过程床间冷却器出口过程气温度/℃气低于硫酸蒸汽冷凝温度(硫酸蒸汽露点温度sO2反应器出口过程气温度/℃275-295WSA冷凝器进口过程气管道表面温度/℃261℃),造成过程气冷却器换热管和外壳发生腐蚀。WSA冷凝器出口尾气温度/℃80-1105)燃烧空气质量差,导致燃烧空气过滤网堵塞废热锅炉后温度/℃404~430严重,催化剂床层的阻力上升较快,影响过程气在汽包压力/MPa5.8O2转化器第一催化层压降/PaSO2转化器内的转化效率WSA冷凝器出口热空气与进口过程气压差/Pa200-5006)生产的硫酸贮存在浓硫酸贮槽,需定期用外送酸泵往硫铵工段输送,但是由于外送酸泵腐蚀严2工艺优点重并且备件短缺,浓硫酸贮槽泄漏导致制酸装置被迫停工。)采用湿接触法制酸工艺,SO2气在转化前不需脱水,直接就能经过催化转化反应生成98%的浓4改进措施硫酸。为确保制酸的长周期稳定运行,根据实际运行情2)原料来源简易,直接采用脱硫再生的酸汽和况,针对WSA制酸工艺存在的问题进行了以下改进。能源中心供应的二级脱盐水,生成的硫酸可直接供1)通过计算减小废热锅炉的换热面积,由原先给硫铵使用,副产蒸汽能直接并入蒸汽管网。的125m2减至德T始修时国耐火泥封堵3)该工艺不产生废水和固体废物使用托普索换热管。重新中国煤化工温度提高至专用的催化剂,酸性气体中的H2S转化率能达到CNMHG转第50页)燃料与化工Fuel Chemical ProcessesVol 44 No. 1却器,经循环泵将汽化冷却器冷却后的沥青部分送量比较见表2。至沥青高置槽,通过掺混一定量的低温沥青,有效降低沥青高置槽温度,将沥青高置槽放料温度控制在表2改造前后改质沥膏质量比较160~180℃,保证沥青放料顺利。项目软化点甲苯不溶物喳啉不溶物β树脂2.3.3改善沥青放料方式改造前107.526.8519.55原有沥青放料系统为自流至沥青分配器中,再改造后108.22320.36由筛网形成条状沥青进入水中冷却。当沥青产量大时,由于筛网孔眼距离近,冷却不及时会造成沥青黏连形成片状,既影响沥青进入水中冷却,又不利于3结论沥青粉碎,影响后续配煤掺混沥青的均匀性。将沥通过对影响改质沥青质量各项因素的综合分析青放料器改为3个DN150的相距3-4m的圆筒式并采取切实有效的措施以及对改质沥青生产系统各放料器,在圆筒上开直径8mm的圆孔8个,保持沥环节进行优化改造,在稳定改质沥青质量的基础上青高置槽液位在1.5m以上,利用沥青高置槽液位提高了改质沥青的产量,延长了设备运行周期,保证与放料口之间的液位差(大于4m),将沥青压成条了运行安全,为焦化厂炼焦配煤均匀掺混沥青,稳定状,同时由于放料器之间距离较远,沥青在水下不黏提高焦炭质量奠定了基础。连,保证了沥青的成型。实施改造前后改质沥青质甘李军编辑替瞽瞽瞽瞽瞽瞽贔瞽瞽督瞽瞽瞽瞽瞽瞽瞽膂替W瞽瞽督瞽瞽W瞽督W瞽瞽瞽一妈(上接第47页)403~410℃,提高了SO2转化器入口的过程气温度,温效果。采用保温措施后,过程气冷却器和入WSA过程气的转化效率得到了提高。冷凝器管道未发生腐蚀泄漏。2)结合硫铵生产使用的管道材质,对外送酸管5)增加空气风机的过滤面积,风机过滤面积由进行改造。对比不锈钢管和内衬PPH管,不锈钢管单面进风改为3面进风,滤网面积增加了3倍。每在焊接时会留下焊缝,经过长时间的冲刷会发生泄面风机过滤网采用滑道溜槽设计,便于过滤网的拆漏,并且泄漏后不锈钢焊接极其困难。内衬PPH管卸和安装。采用一次成型,硫酸与其不发生反应,管道间采用法6)在酸冷却器出口管道至外送酸管之间加连兰连接,但一次投资费用较高。考虑长周期运行的通管,利用酸循环泵在酸冷却器后2.7MPa的压力经济效益,选用内衬PPH管,改造后外送酸管运行可连续把生产的硫酸输送至硫铵工段,当外送酸管至今未发生泄漏。需要检修时浓硫酸贮槽可作为备用酸槽,同时减少3)汽包远传液位计的底部与废热锅炉上升管了外送酸泵的备件费用。之间加装平衡管,可避免由于液位计下部的温度低于实际值而导致的液位偏差,改造后的汽包远传液5结语位计与现场液位计显示吻合。邯钢新区焦化厂引进丹麦托普索WSA制酸工4)加强对SO2转化器底部过程器和入WSA冷艺,经过两年多的不断改进,能够长周期稳定运行,凝器管道保温,在每次检修完毕后对保温棉采用交确保各项环保指标达到国家排放标准。生产的硫酸叉叠放的形式进行保温,避免因保温棉之间缝隙导直接供给硫铵使用,提高了焦化厂的经济效益。致散热。在边角处和支柱处采用2次保温,加强保蔡明珠编辑YH中国煤化工CNMHG