提高稀酸浓度在净化洗涤中的应用

一、硫酸装置概述

瓮福硫酸装置由生产能力相同的两条线组成, 总设计生产能力为800kt/a, 以硫铁矿和硫磺为原料, 采用流态化焙烧, 干法除尘, 稀硫酸净化和两转两吸接触法制酸工艺。硫酸装置由原料处理系统、硫酸主装置、罐区、循环水和渣场等组成。

焙烧系统无旋风除尘器, 净化、制酸系统均为塔槽一体, 与传统硫酸工艺比较, 工艺简化, 流程布置紧凑。在余热利用和节能方面, 采用锅炉给水省煤器, 余热锅炉和冷却盘管回收中, 高温位热能产生中压蒸汽供SO2主风机汽轮机驱动及送热电厂发电。还采用空塔洗涤净化和锥菊形催化剂降低了系统压力, 减小电耗。本装置技术先进、可靠性高, 诸多采用国外先进机械设备。

二、净化工艺及稀酸提浓实践

1. 净化工序

净化工段采用空塔—冷却塔—两级电除雾器工艺流程, 高温炉气炉气在洗涤塔 (空塔) 中与稀酸逆流接触, 除去粉尘及杂质, 并通过稀酸的绝热蒸发将炉气降温, 然后进入冷却塔 (填料塔) 与稀酸逆流接触, 进一步将炉气冷却降温至所要求温度。稀酸由板式酸冷却器将净化工序稀酸中的热能由循环冷却水带走, 最后进入两级电除雾器进行除酸雾以满足下游制酸工段的要求。洗涤塔还设有事故消防水喷嘴, 经控制阀与消防水主管相连。

部分循环酸排至沉降槽, 分离的酸泥经共用的泥浆输送泵送出界区线, 而沉降槽清流则返回到塔底循环。经洗涤并绝热冷却的气体离开洗涤塔进入填料气体冷却塔, 气体冷却至所要求的水饱和温度, 以满足下游制酸工段的要求。设置了一套硅酸钠注入系统往冷却塔循环稀酸中补入除去气体中的氟, 洗涤塔稀酸循环回路分出的稀酸, 首先引人SO2吹出塔吹出SO2, 空气和稀酸逆流接触, 含有SO2的气体再汇入主气流。

2. 改造原由及对策

硫酸装置运行至今已有十五年, 由于焙烧工序的电除尘长期运行, 除尘效果下降以及故障率高, 检修效果一般, 除尘效果远远达不到设计要求, 大量的粉尘带入净化工序, 致使净化工段的负担加重, 稀酸置换量增多, 不但使净化稀酸治理产生极大困难, 而且水资源得不到高效利用。

净化工段主要技改是通过新增过滤器对稀酸进行二级过滤, 经过二级过滤后的稀酸基本上为清液稀酸, 然后回收入稀酸储槽, 由泵打往冷却塔做二次喷淋补水, 部分稀酸用至制酸加水, 稀酸不断内循环, 将酸浓提至20%左右后再把多余稀酸排往磷酸装置使用。

3. 稀酸提浓运行情况

(1) 稀酸提浓对工艺指标影响对比

稀酸提浓后必将引起酸温变化, 进而对炉气洗涤降温产生影响现将稀酸提弄前与提浓后对工艺指标影响对比, 随机抽取出10组实验数据进行比较:

由以上图表看出提浓前稀酸酸浓基本控制在12%左右, 洗涤塔出口炉气温度在56℃左右, 远小于设计值65℃。冷却塔出口炉气温度在36℃左右, 小于设计值40℃。

提浓后稀酸酸浓基本控制在22%左右, 洗涤塔出口炉气温度在59℃左右, 冷却塔出口炉气温度在38℃左右, 相比提浓前温度升高2-4℃左右, 但是能控制在工艺指标范围内。

(2) 净化水平衡

1.炉气洗涤用水:12.5x (100%-12%) =11t/h

2.产生稀酸用水:12.5x12%x18/98=0.27t/h

3.电雾雾化水:1.5x2=3t/h

4. 酸泥泵排污含水:5÷24=0.21t/h

5. 净化出口炉气含水量100000x51.06≈5.11t/h

6. 焙烧工序带入水分3.0t/h

7. 稀酸酸浓控制在≥20%时节水量5t/h, 稀酸产量12.5x12%÷20%=7.5t/h

8. 制酸加水量为4.65 t/h, 改为稀酸加水则需要稀酸:4.65÷80%=5.81 t/h

则稀酸最终排放量可以降至:7.5t/h-5.81 t/h=1.69 t/h

稀酸提浓及分级利用效果如表1-3所示:

(1) 稀酸产量12.5t/h, 酸浓12%, 酸泥含水及冲洗用水约5吨/天。

(2) 净化出口气温40℃, 出口炉气流量100000Nm3/h, 相对湿度100%。炉气含湿量51.06g Nm3。

4.稀酸提浓运行情况

(1) 稀酸提浓的优点:

将稀酸打回冷却塔进行二级喷淋, 起到一定降低炉气温度。

(1) 稀酸由原来的10%的稀酸提至20%后, 极大减少了净化工艺补水用量, 同是也减少了稀酸排放量。

(2) 将稀酸做制酸补水, 既减少了制酸工艺水用量, 也减少了S元素的损失。

(3) 装置产生的稀酸用于磷酸装置, 提浓后减轻了其它装置的回收负担, 同时也利于磷酸装置对酸浓的控制。

(2) 提浓后对系统的影响及整改:

(1) 刚提酸浓前期, 净化管道及设备运行正常, 提浓一段时间后出现过酸泵法兰腐蚀侵漏, 重新更换后至今运行正常。

(2) 洗涤塔及冷却塔盘管与喷头连接法兰腐蚀侵漏, 更换后问题也解决了, 以上两个问题原因分析为:a.稀酸浓度增加后, 稀酸腐蚀性加强, 特别是稀酸浓在0%—30%时, 稀酸的腐蚀性随稀酸浓增加而增加, 而净化管道为玻璃钢的耐酸要求的小于40%。b.稀酸提浓后腐蚀性加强, 致使连接处薄弱地方出现侵漏, 进而发生腐蚀泄露。因此将稀酸提浓后酸浓控制在20%-24%, 生产实践中发现酸浓在26%以上时管道及设备发生腐蚀侵漏率增高。

(3) 提高酸浓后, 致使稀酸温度也顺之升高, 洗涤塔及冷却塔出口炉气温度升高2-5℃左右, 但都能控制在工艺指标范围内, 不影响运行生产。

三、净化工艺优化总结

将稀酸提浓后, 净化设备及管道产生了一定影响, 但其酸浓均在管道材料所允许酸浓范围内。同时也将部分玻璃钢管道更换为内衬防腐的碳钢管道, 增强了对更变工艺及指标的适应性。稀酸提浓对整个装置水平衡有重要意义, 极大的消除了因净化置换量增大所引起的工艺水耗加大。增强稀酸的分级利用, 提高稀酸利用水平, 不但减少工艺水耗, 同时减少了稀酸排放量和硫元素的损失, 减轻了下游装置处理负担。

摘要：介绍瓮福化工公司800kt/a硫铁矿制酸装置, 净化工段由原来浓度10%稀酸喷淋洗涤改为浓度大于20%浓度的稀酸进行洗涤。通过新增过滤器FBL对稀酸进行循环提浓, 再将稀酸进行多级利用, 减少工艺水耗及稀酸排放量, 同时降低硫元素损失。对装置水平衡及水资源合理利用有着重要作用。

关键词：硫铁矿制酸,净化水平衡,稀酸提浓