均压稳流型分酸器在800_kt_a硫酸装置的应用_王本峰.pdf

硫酸工业Sulphuric Acid Industry第 11 期2022 年 11 月No.11Nov.2022均压稳流型分酸器在 800 kt/a 硫酸装置的应用王本峰，黄文勇，王彬（云南磷化集团有限公司，云南昆明 650600）摘要：介绍了 800 kt/a 硫酸装置干燥塔分酸器运行情况及改造效果。针对管槽式分酸器落酸管腐蚀问题，技术人员采用了均压稳流型分酸器。该分酸器较好适应了装置干燥塔工况，耐腐蚀性能显著，分酸效果良好，使干燥空气水分、酸雾量、酸泵运行电流等均有所降低，确保了硫酸装置的长周期稳定运行。关键词：硫磺制酸硫酸生产干燥塔分酸器均压稳流中图分类号：TQ111.16 文献标志码：B 文章编号：1002-1507(2022)11-0037-03Application of pressure equalizing and steady flow type acid separator in 800 kt/a sulphuric acid plantWANG Benfeng,HUANG Wenyong,WANG Bin（Yunnan Phosphate Group Co.,Ltd.,Kunming,Yunnan,650600,China）Abstract:The operation of the acid separator of the drying tower of the 800 kt/a sulphuric acid plant and its revamping effect are introduced.In view of the corrosion problem of the acid falling pipe of the trough type acid separator,the technicians adopted the pressure equalizing and steady flow type acid separator.The acid separator is well adapted to the working conditions of the drying tower of the unit,with remarkable corrosion resistance and good acid separation effect,which reduces the moisture content of the dry air,the amount of acid mist and the operating current of the acid pump,and ensures the long-term stable operation of the sulphuric acid plant.Key words:sulphur-burning sulphuric acid;sulphuric acid production;drying tower;acid separator;pressure equalizing and steady flow云南磷化集团有限公司（简称“云南磷化”）800 kt/a 硫黄制酸装置采用“3+1”二转二吸工艺，配套国产低温热回收装置，回收低温余热。制酸装置由汽轮机驱动主风机，产生的压缩空气经干燥塔干燥后送入焚硫炉燃烧，形成(SO2)约 11%、温度 418 的混合气体进入转化工序。制酸装置生产的 w(H2SO4)98%浓硫酸供下游湿法磷酸装置使用。干燥塔的干燥效率和可靠性直接影响制酸装置的稳定运行。干燥塔分酸器分酸的均匀程度，决定了空气的水分和酸雾含量。水分和酸雾含量超标会加剧转化工序催化剂的粉化，导致催化剂床层阻力上升，使装置运行负荷下降，影响下游生产装置稳定运行。因此，干燥塔的稳定运行意义重大，而分酸器是保证干燥塔稳定运行的关键设备。收稿日期：2022-08-22。作者简介：王本峰，男，云南磷化集团有限公司磷化工事业部硫酸厂厂长，主要从事硫酸生产管理工作。电话：13577013314；E-mail：。1原分酸器使用情况云南磷化 800 kt/a 硫黄制酸装置中干燥塔直径为 7 200 mm，高度为 17 600 mm，采用不锈钢管槽式分酸器，配置相应的阳极保护系统，以保证其可靠运行。填料为陶瓷阶梯环，高度为 5 000 mm，下部为76 mm 阶梯环，上部为38 mm 阶梯环。采用 JHB1140-23 型高温循环酸泵，从独立的循环槽向塔内输送 w(H2SO4)97.7%硫酸对入塔的空气进行干燥。技术人员在制酸装置大修过程中对干燥塔硫酸工业382022 年第 11 期进行检查发现，塔内填料有吹动的现象，判断局部存在液泛情况；管槽式分酸器的落酸管腐蚀严重，丝网除沫器局部腐蚀穿孔。技术人员及时更换新的落酸管，对填料进行清理、分拣后二次装填，恢复装置生产，使用 13 个月后，分酸器落酸管再次出现腐蚀现象。具体情况见图 12。图1腐蚀后的分酸器图2更换落酸管后的分酸器2原因分析经过对落酸管腐蚀表面分析发现，存在较为严重的外部腐蚀。结合塔内填料情况，技术人员判断原因是干燥塔塔径偏小，运行气速较高，导致气体偏流；原有分酸器各槽内酸量差异大，单个槽内液面波动大，导致分酸不均匀，进一步加剧了液泛的产生。这也导致气体严重偏流，局部酸浓度较低，对落酸管造成腐蚀。因此，要解决该问题必须选择分酸效果好、分酸形式均匀的分酸器和耐腐蚀性能好的材料。在酸浓、酸温、气速、填料高度、填料形状一定的情况下，增大喷淋密度有利于提高干燥效果，但同时也增加了填料层的持酸量和阻力1。因此提高分酸器的分酸均匀性，减小填料层阻力，能够适应干燥塔高气速运行的工况及耐腐蚀性能高的要求。经过考察，云南磷化公司选用了某公司的均压稳流型分酸器，以解决由于分酸不均匀而产生的腐蚀问题。3均压稳流型分酸器原理均压稳流型分酸器由预分布管、截流管、过流管、异型管、缓流笼、均衡管及分酸支管等组成，落酸点在填料表面成正方形排列，分酸点为 46个/m2，布酸点向下呈3555喷淋设计，通过预分布系统和分流管，限制了分酸支管的长度，同时利用“满进满出、真空负压虹吸”原理，在主管、主部件及预分布系统内形成稳流后的液下流量均分，使湍流变稳流，均衡了分酸点的压力、流速、流量，分酸均匀2。同时针对局部区域，设置异形分酸支管，确保布酸无盲区，消除了分酸死角和气液接触不良现象3。分酸器参数比较见表1。表1分酸器参数对比项目设计流量/(m3h-1)喷淋密度/(m3m-2h-1)分酸点/(个m-2)管槽式分酸器1 10021.027.043.3均压稳流型分酸器1 00024.527.046.04使用效果经过一段时间运行，该均压稳流型分酸器流量在 880 m3/h 时，出酸量均匀；当流量达到 1 350 m3/h 时，各分酸口出酸量依然均匀，各出酸口流量均匀增加。测试证明该分酸器能够适应较宽的工作流量范围。因此，当循环酸泵采用变频节能控制时，该分酸器有着较好的适应范围，不会对分酸产生较大影响。均压稳流型分酸器分酸效果见图 3。图3均压稳流型分酸器分酸效果均压稳流型分酸器的虹吸效果，使达到工作流量时的扬程有所下降，循环酸泵电流降低，表现出一定的节能效果。同等工况条件下，改造后循环酸泵电流下降了 17 A。改造前后循环酸泵电流对比见表 2。39表2改造前后循环酸泵电流对比项目改造前改造后酸泵电流/A364347喷淋酸量/(m3h-1)1 2151 196喷淋酸w(H2SO4)/%97.397.4分酸点/(个m-2)43.346.0喷淋酸温/5050同时，由于分酸均匀性得到较大改善，填料内硫酸的分布变得均匀，使干燥塔出口空气水分和酸雾含量均有所降低。改造前后干燥空气分析数据见表 34。表3改造前干燥空气分析数据项目6月7月8月9月酸雾()/(mgm-3)37181522(H2O)/(gm-3)0.0750.0910.0930.087表4改造后干燥空气情况项目5月6月7月8月酸雾()/(mgm-3)127238(H2O)/(gm-3)0.0630.0580.0710.051由表 34 可见：干燥塔出口气体中水和酸雾含量下降明显。2021 年装置大修时（使用 24 个月），技术人员检查丝网除沫器完好，干燥塔出口气体带沫量明显减少。该分酸器运行稳定，分酸器表面无明显腐蚀痕迹。从实际检查情况来看，该分酸器材质能较好适应干燥塔工作环境，性能较为可靠，有利于硫酸装置的长周期稳定运行。干燥塔分酸器情况见图 4。图4干燥塔分酸器情况5结 语干吸塔分酸器分酸效果的好坏是保证硫黄制酸装置长周期稳定运行的关键因素之一。通过改善干燥塔分酸器的性能，可有效减少塔内局部气体短路，降低干燥空气水分和酸雾含量，减小对转化工序催化剂的影响，提升装置稳定性。在干燥塔处于高气速运行的工况下，使用均压稳流型分酸器可有效延长设备使用寿命，保证装置长时间稳定运行。参考文献：1 王玉环.均压稳流型分酸器在硫酸装置的应用总结J.硫磷设计与粉体工程,2019(2):42-43,47.2 杨四秦,张兴旺,自振华.FD合金负压稳流型分酸器在铜冶炼烟气制酸中的应用J.硫酸工业,2019(9):47-51.3 李家荣,芮争家,代金生.高效浓硫酸管式分酸器的研发及应用J.有色设备,2014(1):42-44.生成CO2，电石炉气的热值较低，仅为天然气热值的30%，废硫酸再生用电石炉气的气量多，废硫酸裂解、净化、干燥后的烟气中SO2体积分数小于5%，低于可转化自热平衡的浓度范围。所以电石炉气不能作为废硫酸裂解燃料用。3结论组 成 为 w(H2SO4)87.72%90%、有 机 物(w)8.39%、w(H2O)3.89%的烷基化废硫酸，组成为w(H2SO4)80%82.73%、乙炔、C3H4、C4H4聚合物(w)12.73%15%、w(H2O)4.54%5.00%的天然气制乙炔清净废硫酸，以及组成为w(H2SO4)78%85%、w(H2O)15%20%的电石制乙炔清净废硫酸均可生产w(H2SO4)为98%的工业硫酸。废硫酸再生用燃料可采用天然气、瓦斯气、高级乙炔气、焦炉气，电石炉气不能用于废硫酸再生用燃料。废硫酸裂解时，可混烧含 H2S 的酸性气，不但补充热量，而且会增加烟气中 SO2浓度，有利于转化自热平衡。参考文献：1 南京化学工业（集团）公司设计院编.硫酸工艺设计手册M.南京:化工部硫酸工业信息站出版,2003:126.2 罗运爵,贺忠民.生产装置工艺手册M.抚顺:抚顺石化编辑部,1996:142.43 马兴华,王凯.化学工程手册M.北京:石油工业出版社,1996:98.（上接第36页）王本峰等.均压稳流型分酸器在800 kt/a硫酸装置的应用