硫磺制酸装置扭亏为盈方案

硫磺制酸装置扭亏为盈方案（共3篇）

篇1：硫磺制酸装置扭亏为盈方案

硫磺制酸装置扭亏为盈方案

一个正常的企业，应该是盈利的，鉴于硫酸装置而言，应从以下几方面找出亏损点，并通过制定各种管理措施，达到条件要求。最后给出改革措施，安排好计划。

1、优化配置，减员增效，实现人员成本最小化。

2、实施节能改造，充分挖掘装置内在的潜能。

（1）、硫酸装置自开车以来，一直未解决的问题，就是蒸汽的回收利用，在磷铵装置满负荷生产的情况下，用蒸汽量最大，硫酸外排蒸汽量还接近一半。鉴于石膏制酸建设，硫酸装置的一些技术改造无法实施。造成低压蒸汽的浪费，是硫酸生产成本高的主要原因之一。

（2）、从电力消耗着手：大型运转设备使用变频装置，节约电

力消耗，达到降低生产成本。

3、要求进厂的硫磺质量达标，最好购进液硫，并与客户签订长

期供货合同，有效的降低液硫的价格。减少了人力消耗、蒸汽消耗、机务消耗、设备折旧几个方面，大大的降低了装置的生产成本

4、实现产品多元化。如发烟酸、氯磺酸、液体二氧化硫等副产

品。

5、发挥装置的最大产能，更有效的降低生产成本。

篇2：硫磺制酸装置扭亏为盈方案

硫酸生产装置的大型化、国产化一直是我国硫酸工作者研究的课题, 我公司开展硫酸装置设计业务已有近40 a, 设计和总承包建成的硫磺制酸装置共计30多套, 规模为4万~80万t/a。大型装置如云南云天化国际化工股份有限公司红磷分公司节能降耗技改项目800 kt/a硫磺制酸总承包工程、宜都兴发化工有限公司60万t/a磷铵项目配套80万t/a硫磺制酸项目、云南三环中化化肥有限公司120万t/a磷铵工程Ⅱ期80万t/a硫酸EPC工程。

随着硫酸装置向大型化发展, 对装置长周期连续稳定运行提出了更高的要求, 特别对系统中关键设备的要求越来越高。热力系统作为硫磺制酸装置的关键设备设置于焚硫转化工段用于回收高、中温位热能, 其稳定性和可靠性是装置能否长周期稳定运行的关键。

根据近年来我公司设计及EPC工程的几套大型硫磺制酸装置热力系统的实际使用情况来看, 热力系统的主要设备废热锅炉、过热器及省煤器成熟可靠, 能满足装置大型化及长周期稳定运行的要求, 但也存在一些问题尚待解决。

1 热力系统蒸汽运行参数的选择

目前国内硫磺制酸装置的热力系统一般以副产3.82 MPa、450℃的过热蒸汽为主流, 中压过热蒸汽用于驱动空气风机及用于发电。随着装置向大型化发展, 提高热力系统的参数副产次高压 (5.3 MPa、475℃) 或高压 (9.8 MPa、540℃) 过热蒸汽, 可以获得更高的蒸汽循环热功效率, 可多做功、多发电, 装置的规模效益显得更为明显。国内引进MECS技术建造的双狮100万t/a硫磺制酸装置采用了6.4 MPa、492℃的蒸汽参数, 宜化60万t/a硫磺制酸装置采用了5.3 MPa、485℃的蒸汽参数, 虽然由于蒸汽参数的提高会导致热力系统的设备造价、运行费用提高, 但可以大幅提高发电量, 经生产实践检验, 经济效益较好。在今后新建大型硫磺制酸装置时, 预计热力系统蒸汽运行参数将会向次高压或高压发展。

2 废热锅炉

2.1 炉型的选择

目前国内大型硫磺制酸装置废热锅炉有单锅筒、双锅筒之分。国内前几套80万t/a硫磺制酸装置废热锅炉采用了单锅筒火管锅炉, 由于锅筒尺寸大, 给锅炉的制造、热处理、运输带来困难, 特别对于运输条件较差的地区, 很难将重达140 t的锅筒运输至现场。而双锅筒单汽包火管锅炉的优点是锅筒分为两台, 锅筒尺寸及单件重量减少, 运输难度降低, 同时锅筒直径减小, 壁厚可减薄, 节约投资, 并且烟气侧阻力较低;双锅筒锅炉因设有两个锅筒, 存在两个锅筒的气体分布问题, 前烟箱体积较大, 热膨胀需要从焚硫炉及出口管、锅炉前烟箱、锅炉两台锅筒整体考虑, 对膨胀节、滑动支脚、内衬耐火砖膨胀缝设计应仔细斟酌, 我公司在云南三环中化Ⅱ期80万t/a硫酸EPC工程中焚硫炉出口烟气管道出现耐火砖内衬裂缝较大, 原因在于管道与前烟箱接口处内衬设计不完善, 在今后的设计中需要进一步完善。

2.2 锅炉副线方案的选择

目前国内大型硫磺制酸装置火管锅炉副线的设置有两种方式, 分别为:1采用高温副线配钟罩阀调节进转化器一段进口温度;2采用高低温两段式锅筒并从中间抽出部分气体设置高温蝶阀调节进转化器一段进口温度。

设置高温副线采用钟罩阀调节一段进口温度经我公司设计、总包的几套80万t/a硫磺制酸装置应用情况来看是可行的, 采用电动钟罩阀调节具有操作方便、温度控制容易的特点, 低负荷工况也能保证一段进口温度达到催化剂要求的最佳温度, 经过近年来对细节设计的不断完善, 钟罩阀已能满足大型装置长周期稳定运行的要求。

采用高低温两段式锅筒并从中间抽出部分气体设置高温蝶阀调节进转化器一段进口温度的副线方案, 将副线烟气温度从1 100~1 000℃降低到600℃左右, 可延长副线高温蝶阀的寿命, 保证装置长周期稳定运行, 此副线调节方案在贵州开磷集团的60~80万t/a硫磺制酸装置中得到应用, 并取得很好的效果。

以上两种方案都是成熟、可靠的锅炉出口温度调节方案, 如今后装置规模进一步向大型化发展, 估计采用两段锅筒的方案运输可能受到限制, 而采用钟罩阀的方案不会受到装置大型化的影响, 是大型化装置的首选副线调节方案。

3 高温过热器

国内有几套80万t/a硫磺制酸装置采用混凝土框架支撑高温过热器, 由于转化器一段出口温度较高达到610℃左右, 与冷态时相比热膨胀量很大, 转化器一段出口烟气管道对高温过热器的推力很大, 经常出现烟气管道泄漏, 影响正常生产的情况发生。大型硫磺制酸装置烟气管道直径较大, 一旦设备布置确定后, 烟气管道的走向也就基本确定, 膨胀节的选用方案也就基本确定, 高温过热器烟气进口温度高达610℃左右, 热膨胀量大, 对设备的推力很大, 要解决好高温过热器烟气进口管道的泄漏问题, 在设计之初就要对设备布置、管道布置及管道应力等问题进行综合考虑。近年来我公司设计、EPC总包的几套80万t/a硫磺制酸装置高温过热器均采用不锈钢下箱体结构, 高温过热器坐落在下箱体上, 转化器一段出口至高温过热器烟气管道为一段直管, 采用轴向型膨胀节就能很好的解决热膨胀问题, 取得了很好的效果。

硫磺制酸装置运行中, 高温过热器烟气进口温度在610℃左右, 过热蒸汽出口温度达到450℃, 设备壳体与翅片管有160℃的温差, 目前采用双头浮动管板使翅片管可以自由滑动, 取得了一定效果。

4 省煤器

大型硫磺制酸装置省煤器为增加换热面积强化传热多采用翅片管, 分高温、低温两段, 为提高换热管壁温防止露点腐蚀, 低温段多采用烟气与水并流的换热流程并采用热管;在近年的工程应用中, 还有以下问题需要注意。

1) 省煤器的烟气流向

由于省煤器换热管是翅片管, 容易积灰堵塞, 影响换热效果并增加阻力, 烟气在省煤器中的流向应设计成向下流动, 与重力方向一致以利于灰尘下降而不粘附在翅片管上, 而如果烟气自下向上流动, 与重力相反, 灰尘易形成悬浮状附着于翅片管上。

2) 省煤器换热面积富余量

省煤器烟气侧不设副线调节, 在管内水侧设有副线, 通过调节进入省煤器的水量来控制出省煤器的烟气温度, 这要求省煤器的传热系数计算准确, 换热器面积富余量取值合理, 换热面积不能富余过大。我公司总承包的云南云天化国际化工股份有限公司红磷分公司节能降耗技改项目800kt/a硫磺制酸装置四段出口省煤器高温段内部发出异常响声, 究其原因, 是换热器面积富余过大, 从省煤器调节副线走的水过多, 而进入省煤器管内参与换热水量过少, 造成省煤器换热管内水超温沸腾, 引起水击而发出异响。

3) 省煤器下气室结构设计

近年来, 省煤器也采用下箱体结构, 由下箱体作为结构支撑的设计推广开来, 下箱体的设计除考虑结构外还应考虑气流冲击引起振动问题;我公司总承包的云南云天化国际化工股份有限公司红磷分公司节能降耗技改项目800 kt/a硫磺制酸装置两台省煤器采用了下烟箱支撑的结构, 开到满负荷后, 省煤器发出异常响声, 经专业公司振动测量, 分析是气流冲击下气室引起共振而发出响声, 需要对下气室结构作处理以消除响声。

4) 省煤器下气室底板防腐

我公司在云南三环中化Ⅱ期80万t/a硫酸总承包工程中, 两台省煤器底板曾浇筑耐酸混凝土作防腐, 但运行两年后停车检查, 发现混凝土有裂缝, 未起防腐作用。我们认为省煤器底板在气流冲击下有振动, 不适合用混凝土防腐。如果需要防腐应用其它方法, 同时发现省煤器底部并没有冷凝酸, 只要烟气温度控制合理不会出现冷凝酸, 此处不需要做防腐层。

5) 省煤器出口烟气温度

目前很多企业通常一吸塔进口温度控制在170~180℃, 二吸塔进口温度控制在160~170℃, 温度过低会引起省煤器露点腐蚀, 温度控制过高省煤器回收热量减少, 不利于节能, 根据计算一吸塔进口的烟气的露点在115℃左右, 二吸塔进口的烟气露点在105℃左右, 一般控制烟气温度高于露点30℃已很安全, 而目前企业控制的温度普遍过于保守。我公司在云南云天化国际化工股份有限公司红磷分公司节能降耗技改项目800 kt/a硫磺制酸项目中, 一吸塔进口温度控制170℃, 二吸塔控制在140℃, 已运行多年没有发生设备损坏。

5 总结

热力系统是大型硫磺制酸装置长周期稳定运行的关键, 在此希望与业内专家共同探讨, 使我国的大型硫磺制酸装置设计、EPC工程水平再上新台阶, 在提高热能回收效率和热能回收质量的同时, 不断提高设备的可靠性, 使装置能长周期稳定运行, 减少开停车及检修带来的损失, 从而降低企业生产成本、增强市场竞争力。

摘要：根据我公司设计及工程总承包的大型硫磺制酸装置热力系统的设备选型、运行情况, 对热力系统的主要设备废热锅炉、过热器及省煤器进行技术探讨。

篇3：硫磺制酸装置扭亏为盈方案

1 HRS技术工艺流程

HRS技术主要是由酸循环泵、热回收塔、热稀释器、锅炉4组设备组成。在使用HRS进行热回收时, 实际上是对传统工艺 (两转两吸工艺) 的吸收塔进行了取代。图1为MECS公司的HRS工艺流程。

2 技改实施情况

2.1 技改后工艺流程

技改后工艺流程见图2所示。

从三段出口省煤器来的235.2℃含SO3烟气首先进入HRS塔, 烟气中的SO3被通过塔内的200℃循环酸吸收生成浓硫酸, 循环酸在HRS塔内带走了反应热和烟气冷却的热量, 温度达220℃。烟气经塔顶除雾器除雾后离开HRS塔 (温度为210℃) , 进入现有的第一吸收塔, 沿着原来的路线进入原生产系统。

220℃的循环酸由HRS塔底泵槽用泵送至卧式HRS锅炉, 在锅炉内与脱盐水换热回收热能, 产生蒸汽;酸换热后, 温度约为196℃。大部分酸泵入稀释器以控制酸的浓度在99.0%以上, 然后回至HRS塔;小部分酸在HRS加热器中加热HRS锅炉给水, 将热量转移到锅炉给水 (酸温约为100℃) ;然后, 酸流入现有的酸循环槽和来自其它塔的酸混合。

HRS锅炉产生的蒸汽并入全厂蒸汽管网。HRS锅炉中的疏水经扩容器降温降压后安全排放。

2.2 主要技术内容和特点

1) 结合硫磺制酸装置的特点, 充分利用原有一吸塔装置, 替代HRS技术的二级塔, 优化工艺流程, 降低投资。

2) HRS塔出口的酸与原硫酸装置一吸塔出口的酸相比雾含量增加了上千倍。通过对HRS塔及一吸塔除雾段的改造, 成功实现高浓度酸雾去除, 使酸雾指标达到40 mg/m3以下。

3) 优化工艺控制。HRS塔循环酸质量分数稳定控制在99.3%~99.5%的狭小范围内, 有效降低高温浓硫酸对设备的腐蚀速率, 延长设备使用寿命;同时, 在满足吸收率的情况下减少了串酸量。

4) 将一吸泵的酸流量从1 100 m3/h调节到800 m3/h。在满足吸收率的情况下, 达到节约用电30%, 减少冷却水量60%。

5) 改造前产汽量为1.12 t/t (以H2SO4计) , 改造后达到1.618 t/t。

3 新增设备及费用

1) HRS技术是由填料式的热回收塔、卧式蒸汽锅炉、HRS加热器、稀释器 (直列式) 、酸循环泵 (在泵槽内) 和排酸泵 (2台) 组成, 配套有一台除氧器和2台锅炉给水泵。

2) 和酸相接触的HRS装置部件的材料 (除陶瓷填料外) , 均为MECSZecor-310M不锈钢。在严格的操作温度和酸浓度情况下, 此不锈钢对硫酸具有较高的耐腐蚀性 (小于0.025 mm/a) 。在酸循环系统中的多个点上设有腐蚀速率监测器, 当由于酸浓度失控导致腐蚀速率提高时, 可以觉察腐蚀率, 并发出警报。

3) 热回收装置中酸浓度的控制特别重要。热回收装置和二吸塔的分析仪采用衬特富龙的电导管, 安装在取样管线的外边, 避免传感器损坏和由于不足够的流量所产生的错误读数。共有4个电导监测器, 一个在锅炉进口处取样, 二个在热回收塔的进口处取样 (稀释后) , 还有一个在热回收系统成品酸管道上取样。

4) 安装一套综合联锁系统 (由酸温、浓度、腐蚀率和流量启动) , 以保证连续运行中酸的质量分数在98.6%以上。

技术专利、设备硬件、安装施工等费用约为8 000万元。

4 工艺计算

4.1 物料流程

物料流程按生产规模600 kt/a, 75 t/h (100%H2SO4计) ;炉气体积分数进转化一段 (SO2) 按11.0%;转化工段采用进口触媒。各段转化率为一层62%, 二层87%, 三层94.8%, 四层99.83%;HRS热回收塔吸收率为≥99%计;进装置炉气量148 035 m3/h, 各组分体积分数为:SO20.59%, SO311.02%, O25.04%, N283.35%。出装置炉气量131 893 m3/h, 各组分体积分数为:SO20.66%, SO30.12%, O25.66%, N293.56%。

4.2 物料流程图

物料流程图见图3。

4.3 热量计算

根据硫酸装置实际生产情况, 对一吸塔系统可回收热量进行计算, 结果如下:

1) 吸收SO3反应热Q1

生成硫酸质量分数99.37%, 温度106℃, q=106.3 k J/mol。

2) 气体冷却热Q2

气体进塔温度170℃, 气量:148 035 m3/h。

3) 硫酸稀释热

硫酸质量分数由99.37%稀释到98.7%。

总热量:Q=Q1+Q2+Q3=1238.034×105k J/h。

回收热量折成1.0 MPa, 185℃饱和蒸汽量:

蒸汽热焓:2 780 k J/kg

减少循环水量:循环水温差10℃。

HRS装置与一吸塔系统相比较:由于HRS装置要副产蒸汽, 进HRS热回收塔炉气温度由170℃提高到235℃;出热回收塔酸温由106℃提高到220℃;现有成品酸在循环酸槽中稀释等这些因素, 热回收量会有所差异。

以上3项热量大部分能回收, 因此, 600 kt/a硫酸装置通过增加HRS装置后能回收0.8 MPa、185℃蒸汽37.5 t/h。

5 设备选型

本技改项目主要设备采用进口, 锅炉等辅助设备选用国产。HRS装置主要设备的材质要求能在高温浓硫酸中具有良好的耐腐蚀性和抗开裂性。主要进口设备见表1。

锅炉主要辅助设备有:

(1) 热力除氧器:额定出力40 t/h, 1台。

(2) 锅炉给水泵:流量46 t/h, 扬程180 m2台。

6 实施结果

本项目改造于2010年3月进行了72 h生产考核, 考核数据见表2。

表2数据表明HRS技术改造达到了预期的效果, 而除产量因系统阻力增加了2 k Pa左右而受到一定影响外, 主要工艺指标转化率、吸收率达到考核要求。主要环保指标:尾气排放SO2浓度、酸雾达到考核要求。

7 经济效益和社会效益

1) 经计算, 600 kt/a硫磺制酸装置改造前吨酸副产热能为2 871.41 MJ/t, 改造后副产热能为4 326.28 MJ/t, 增加热能为1 455.45 MJ/t, 年节能87 327×104MJ, 折标准煤29 835 t。按燃煤燃烧排放的烟气中CO2的排放量约0.647 t/t标煤计算, 相当于每年可减排1.98万t CO2。按500元/t标煤计, 可节约1 492万元。

2) 技改后干吸工序酸冷却器循环水量减少50%, 即2 100 m3/h, 可减少新鲜补充水45 m3/h, 每年节水36万m3。若水的价格以0.5元/m3计算, 节省水费18万元/年。

摘要：对HRS技术在600kt/a硫磺制酸装置上的运用情况进行了介绍。

关键词：HRS技术,硫酸,低温位热能,回收利用

参考文献

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