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WSA湿法制硫酸装置优化改造小结

[日期:2017-04-21] 来源:《中氮肥》2017年第1期  作者: [字体: ]

WSA湿法制硫酸装置优化改造小结

 

李燕如,付海曼,张永军,颜坤坤

兖矿新疆煤化工有限公司,新疆 乌鲁木齐  830011

 

[摘  要] 简介醇氨联产项目WSA湿法制硫酸装置无法进入热备状态,以及酸管线内衬四氟腐蚀和原料气中硫含量高的问题,采取一系列工艺优化及改造措施后,实现了硫回收装置的稳定、长周期运行。

[关键词] 硫回收装置;WSA湿法制硫酸;WSA冷凝器;冷却风;酸管线;燃料气管网;优化改造     [中图分类号] X 701.3  [文献标志码] B  [文章编号]1004-9932201701-0010-02

 

1   

兖矿新疆煤化工有限公司600 kt/a醇氨联产项目硫回收装置采用丹麦托普索公司的WSA湿法制硫酸工艺,设计年产硫酸26 kt。其工艺流程为:净化再生塔来的酸性气及变换冷凝液汽提塔来的含氨汽提气,通过酸性气焚烧炉过氧燃烧,其中的酸性气全部转化成SO2,并且汽提气中的氨转化成NOX;然后NOXSCR反应器(R6001)中转化为N2,其中部分SO2转化成SO3;工艺气中大部分的SO2在转化器(R6002)中转化为SO3后,进入WSA冷凝器中水合生成硫酸,WSA冷凝器出口尾气达标[SO2含量<960 mg/m3,(H2S+COS)含量<25×10-6NOX含量<240 mg/m3]后送往硫回收装置烟囱排放。

生产运行过程中,该硫回收装置由于无法进入热备状态、酸管线内衬四氟腐蚀、主生产系统运行不稳定等问题,无法长周期、稳定运行;另外,自20157月开车气化煤种发生变化后,硫回收装置尾气排放经常超标(设计排放尾气中SO2含量≤960 mg/m3,而目前国家环保排放指标要求排放尾气中SO2含量≤400 mg/m3)。

2  硫回收装置无法长周期、稳定运行的原因

1)不同新疆煤含硫量不同,气化炉气化高硫煤时,硫回收装置超负荷,排放尾气SO2含量超标,硫回收装置作为环保设施失去意义。

2)新疆地区环境温度差异大,冬季设计保温与实际情况不符,造成酸管线内衬四氟腐蚀软化变形,导致中间槽的酸无法送至大罐区,硫回收装置不得不停车。

3)主生产系统运行不稳定或主生产系统是单套系统运行时,燃料气源不确定,硫回收装置无法正常运行。主要有以下几种情况。

燃料气管网部分气源来自氨合成系统弛放气,其中含有少量的液氨,造成燃料气管网无法正常使用,硫回收装置停车。

燃料气管网部分气体由液氮洗系统提供,在合成氨系统负荷低的时候,液氮洗系统提供的燃料气中N250%以上,导致燃料气燃烧产生的热量无法保证硫回收装置焚烧炉炉膛温度在1 0001 050 ℃,硫回收装置无法进入热备状态而停车。

LPG在硫回收装置界区管线直径为40 mm,无法提供硫回收装置热备状态所需的热量,只是作为焚烧炉长明灯及酸雾控制单元的燃烧介质使用。

3         优化改造措施

31  气化高硫煤时硫回收装置工艺方面的调整

20157月份之前,600 kt/a醇氨联产项目采用的煤种都是低硫煤,酸性气中H2S的浓度一般在5%12%20157月开车后,由于气化煤种发生了变化,煤中含硫量增大了很多,致使低温甲醇洗系统来的酸性气浓度提高,H2S的浓度达15%20%,硫回收装置负荷约超出设计负荷的70%,其尾气排放指标经常超过当前公司环保要求的SO2含量≤400 mg/m3

针对这种情况,车间技术人员组成攻关小组,通过近半个月的摸索与实践,终于找出尾气排放超标的原因,并且分别从理论和实践方面入手寻求进一步降低排放尾气中SO2含量的途径,尝试采取各种方式降低尾气中SO2的含量。

1)首先,据物料衡算,提高WSA冷凝器(E6005)的冷却风量,即由原来的12 000 m3/h左右逐渐提高至17 000 m3/h,但当冷却风量略高于17 000 m3/hWSA冷凝器出口温度就会低于设计指标80104 ℃,于是将冷却风量控制在15 50016 500 m3/h之间,发现尾气中的SO2含量有所下降。

2)其次,考虑到装置地处新疆,空气湿度较小,而SO2主要是在转化器中被氧化成SO3,然后在WSA冷凝器中通过与过程气中的水蒸气结合生成硫酸,如果过程气中水含量不足会影响SO2的转化率,从而影响硫回收装置的尾气排放指标。因此,我们将SO2转化器入口补蒸汽阀门逐渐开大,调整蒸汽的补入量大约在600 m3/h(由于无法分析尾气中水蒸气的含量,因此我们主要依据硫酸浓度来调整补入的蒸汽量)。

3)再次,设计给出SO2转化器入口温度控制范围在390410 ℃,我们依据催化反应的动力学、热力学原理,想办法寻找转化率最高时对应的反应温度。为此,制定了提温计划,即依次逐步提高反应器入口温度,每次提高3 ℃,分3次提升,每次维持5 d,尽量在保持酸性气气量及其浓度不变的情况下考察SO2转化率的变化。通过近20 d的调整与摸索,我们最终确定硫回收装置SO2转化器的入口温度为(396±1)℃,SO2转化器入口补入蒸汽量为(500±100 m3/hWSA冷凝器冷却空气量为15 00016 500 m3/h,其余指标按设计要求进行控制。

经过上述一系列工艺调整,当酸性气浓度<18%时,硫回收装置排放尾气中SO2的浓度基本能维持在220380 mg/m3,能够满足公司的环保要求。如果酸性气气量变化或者浓度增减,均需要及时调整各项指标,硫回收装置参数调整情况如表1

更多内容详见《中氮肥》2017年第1

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