烟气制酸装置加水系统技术改造

黄 维

(攀钢钒煤化工厂,四川攀枝花 617000)

烟气制酸装置加水系统技术改造

黄 维

(攀钢钒煤化工厂,四川攀枝花 617000)

本文主要介绍了烟气制酸装置中吸收酸槽加水管位置对生产的影响,以及对加水管位置进行研究改造后的效果。

干法制酸 加水管 三氧化硫 吸收

1 引言

攀钢煤化工厂回收车间烟气制酸系统采用一转一吸流程,主要处理来自炼铁厂6#烧结机尾气脱硫工序解吸出的SO2气体。脱硫系统产生的45℃酸气由SO2风机引入干燥塔,与从干燥塔底进入的补充空气混合后,经93%的浓硫酸干燥至水分<0.1 g/m3后由SO2风机送往转化塔。在转化塔内经五氧化二钒催化剂的作用发生化学如下反应:

SO2+O2→2SO3+96.25KJ

经转化后产生的过程气体进入吸收塔,由98.3%的浓硫酸吸收其中的SO3。吸收酸循环槽连续加入稀释水控制硫酸浓度,保证吸收效率。硫酸稀释的反应式如下:

nSO3+H2O→H2SO4+(n-1)SO3+89247J

n=1时,生成无水硫酸。

n<1时,生成发言硫酸。

n>1时,生产含水硫酸。

从吸收塔出来的尾气经过除雾后送回炼铁厂6#烧结机的尾气脱硫工序。吸收酸从塔低流入吸收酸循环槽,产品酸从吸收酸循环槽中采出送入地下槽再送往硫酸大槽储存。

2 存在的问题

2.1 吸收酸循环槽加水操作困难

在原设计中,烟气制酸系统清洗水在经过滤器后,作为稀释水加入吸收酸循环槽。但在实际使用中,由于地下槽较小,加之距离烧结机较近,只经过简单过滤的清洗水中依旧带有较多杂质(灰尘颗粒小于2μ),无法用作稀释水。同时由于吸收酸循环槽温度较高,而清洗水进入吸收酸循环槽使用的管道为PVC管道,高温导致管道变形,无法继续使用。

吸收酸循环槽原采用DN15加水管及制动调节阀控制稀释水加入,投产后发现DN15加水管无法满足3 t/h硫酸生产的稀释要求,导致岗位人员需外接水管,对吸收酸循环槽酸浓度进行调节,使得吸收酸循环槽酸浓度难以控制,生产稳定性差。

2.2 吸收酸循环槽酸浓度、液位波动大

2.2.1 由于稀释水管未能伸入液面下,稀释效果差,浓硫酸与稀释水在槽内液面表层剧烈反应:

H2SO4+nH2O=H2SO4·nH2O(n=246)

1 mol无水硫酸的溶解热高达92110 J/mol。

不同浓度的酸混合也会放出大量的热,计算公式如下:

Q混=Q3(n1+n2)-Q1n1-Q2n2

式中:Q3、Q1和Q2——最终酸和起始酸的稀释热(J/mol);

n1和n2——两种硫酸混合时各值的物质的量。

由于稀释效果差,导致吸收酸槽内酸温度持续偏高,且存在上层液体与下层液体浓度差较大。由于浓度差的存在,极易导致吸收循环槽液位剧烈波动,影响操作人员对吸收循环槽液位及酸浓度的判断,系统操作难度增大。

2.2.2 加水位置与吸收酸循环泵中间有隔墙,使得稀释水在相对较平静的情况下进入吸收酸循环槽,泵的搅拌作用被严重降低。吸收酸循环槽两侧浓度不均,影响酸度分析仪的准确性,而不同浓度酸之间混合会放出大量的热,对吸收循环酸槽的操作带来较大影响。并且由于吸收酸循环槽酸浓度不均匀,部分稀释过低的硫酸会对管道、阳极饱和酸冷却器、循环酸泵等设备造成严重腐蚀。

3 改造措施

3.1 取消清洗水回用

取消清洗水过滤后用作吸收酸循环槽稀释水的工艺。拆除已经变形的PVC管道。

3.2 加水管位置的调整

将加水管的位置移至原尾气管接口,原尾气管移至原加水管接口,并在吸收酸循环槽内安装聚四氟管道,使加水管伸至液面以下(见图1、图2)。

图1 改造前吸收酸槽加水管与尾气管位置

图2 改造后吸收酸槽加水管与尾气管位置

将加水管安装在该位置有以下几点原因:

3.2.1 搅拌效果好

由于吸收塔底部出口与加水管伸入液面下的出口相距较近,在酸的流动作用下,稀释水与浓酸能较好的混合,且放出的热量会均匀的扩散,不会发生局部热量大量聚集温度升高甚至沸腾的情况出现。

由于原加水管位置与酸循环泵之间有隔墙,所以泵的搅拌效果受隔墙影响,对稀释水与浓酸的混合几乎未产生影响。在将加水管的位置移至原尾气管的位置后,稀释水与浓酸的混合在泵的搅拌作用下会产生更好的混合效果。

4 改造效果

自2009年1月完成改造后,烟气制酸系统的生产稳定性得到了有效改善。由于加水位置的变更,使得浓硫酸与稀释水的搅拌效果得到有效地高,避免了吸收循环酸槽液位的剧烈波动对生产带来的不利影响。同时使得吸收循环酸槽的仪表显示值与实际化验值的误差缩小,大大提高可操作性。烟气制酸系统的产能得到有效释放。

表1 改造前吸收酸槽酸浓度与酸温度

表2 改造后吸收酸槽酸浓度与酸温度

由上面两组数据的对比我们可以看出,改造后,吸收酸循环槽的温度得到有效控制,酸浓度基本保持在98.3%左右波动,较好的保证了生产的稳定性和连续性。

5 结论

加水管是干吸系统稳定操作的关键点,加水管的位置直接决定吸收酸循环槽操作的稳定性,并由此影响SO3的吸收效率。将水管的位置安置在吸收酸循环泵之间,可使吸收酸循环泵起到较好的搅拌作用,稳定吸收酸循环槽的操作,同时,将浓酸稀释过程中发出的热量对吸收酸循环槽的影响降至最低,保证生产的稳定运行。

1.刘少武.硫酸工作手册[M].南京:东南大学出版社,2001:148～150.

SUIFURIC ACID PLANTWATER SYSTE M INVESTIGATION AND TRANSFOR MATION

HuangWei
(Panzhihua Steel&Vanadium CO.,LTD Coal Chemical Company,Panzhihua,Sichuan 617000,China)

This paper describes the sulfuric acid plant to absorb water increases acid tank position on the production of impact and position of the Canadian study water trans for med results.

dry method acid,pluswater,trioxide,absorption

2010-03-05

黄维,男,攀钢炼化工厂回收车间厂分管氨硫系统。