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1、李国鹏硫化氢制酸应用中的技术要点 6 7 硫化氢制酸应用中的技术要点 李国鹏 ( 云天化国际富瑞分公司,云南昆明) 硫化氢气体主要来源于煤化工、石油化工等 工艺过程,处理方法主要有吸收法、氧化法等。硫 化氢气体可以用超级克劳斯工艺转化处理成硫 磺,也可以直接燃烧成二氧化硫气体,少量时可用 简单的碱洗方法处理,视其数量和质量而定。硫 化氢气体处理装置的稳定、安全对环境保护和节 能减排有着重要意义。本文以云天化国际富瑞分 公司硫化氢制酸装置为例,重点讨论以煤气化合 成氨过程硫化氢气体的处理方法和控制要点。这 是国内第一套建成并运行的此类硫化氢处理装 置,2 0 0 8 年6 月2 7 日化工投料,
2、至今运行正常。 1硫化氢气体流量及组分 硫化氢年供给量1 0 5 8 1 0 4t ( 折1 0 0 H :s ) ,主要来自云南天安化工有限公司5 0 0k L a 合成氨装置:( 1 ) 低温甲醇洗单元再生气,( 2 ) 煤 气化气提气,( 3 ) 变换闪蒸气。减压后通过管道 送至合成氨装置内的缓冲罐,硫化氢气体分液罐 的压力为1 8k P a 。三种硫化氢气体的主要参数及 组成如表l 所示。 袁l天安化工有限公司硫化氢主要参数及组成 2 硫化氢制酸工艺原理 硫化氢制酸工艺原理为:含有H :S 的酸性气 在硫化氢焚烧炉内与空气混合焚烧,产生含S O :过 程气,酸性气中的硫化氢完全燃烧成二
3、氧化硫,经 洗涤净化、干燥后,送人富瑞分公司原3 0 0k L a 硫磺制酸装置生产硫酸。硫化氢焚烧炉内的主要 化学反应为硫化氢的燃烧: 2 H 2 S + 3 0 2 = 2 S 0 2 + 2 H 2 0 + 1 2 4k c a L m o l 反应放出的热量大部分被废热锅炉回收。 除上述主要反应外,酸性气中的烃类杂质燃 烧生成C O :和水,氨在高温下氧化生成氮和水。 另外焚烧炉中还可能发生生成单质硫或三氧化硫 的反应,这将增加硫的损失,但在正常操作条件下 这些副反应都能得到控制。 3 设计考虑要点 3 1 工艺流程 置 工艺设计上注意: a 开车长明火的考虑( 硫磺、柴油) ; b
4、停车时吹扫管线的设计; c 硫化氢气体中水分的处理、硫化氢气体压 力的考虑; d 物料平衡混合气组成:8 9 8 2k m o L h , 2 0 1 1 9 4 m 3 h 。硫化氢2 5k m 0 L h ,按2 4 1 空气过 6 8 第2 9 届全国硫酸工业技术交流会论文集 剩系数计算,硫化氢气体燃烧后妒( s O :) 5 1 2 , 流量4 3 1 3 7k m o L h 。 e 水平衡,主要考虑急冷塔绝热蒸发的量来 平衡,通过控制酸浓不宜超出8 ,实践中每班进 行一次置换; 主要控制指标为干燥酸浓度、稀酸浓度、 急冷塔出口气温、锅炉压力。 3 2 系统压力 负压点的设计,考虑3
5、 0 0k a 硫酸装置风机 压头,压力零点在间冷器与急冷塔的中间管道。 电雾前系统设置水封,防止过压损坏玻璃钢管道、 设备。 3 3 热量平衡 第一要掌握维持燃烧炉温度的方法,在硫化 氢燃烧的热量不能维持焚烧炉温度时,要增加热 量,主要是靠掺烧柴油或硫磺来保证;第二要在急 冷塔上部增加应急水,防止稀酸泵故障烧坏玻璃 钢设备;第三当硫化氢气体流量出现波动时,缓冲 罐应起到重要作用。 3 4 设备选型 注意玻璃钢设备、管线的保护,从气体组分, 主要是酸性气体和热量平衡来考虑。 风机的能力、密闭性能,主要是s O :风机壳体 的密封要好,压头要超出硫磺制酸装置的风机压 头。考虑选择两级电除雾,以增
6、加除雾效率。干 燥塔设计要从干燥酸的酸浓选择、阳极保护等方 面考虑。 4 生产控制考虑要点 4 1 水平衡 循环水:主要是间冷器的问接换热。由于此 设备列管属铅制,循环水的控制相当重要。急冷 塔:主要控制稀酸浓度和液位定期进行置换,其目 的是为了保证绝热蒸发的效果及循环酸的酸浓。 4 2 负压 间冷器人孔的作用。开车时,由于先并人 S O :风机与3 0k L a 硫酸装置的空气,操作过程中 应先保证并气的成功。此时前系统的鼓风机还没 有运行,保证焚烧炉温度至关重要,因此需要打开 间冷器入孔,增加负压。 电除雾器应不定期冲洗,否则压力升高后会 冲开水封,导致电除雾器短路,无法保证小于1 0 m
7、 g m 3 的酸雾指标。 4 3 锅炉压力 锅炉压力等级设计成6 0M P a 是基于硫化氢 燃烧产生的水分比硫磺燃烧多,为了防止露点腐 蚀,提高锅炉压力等级。 4 4 酸浓控制目的 干燥酸浓控制在埘( H :S O 。) 9 3 ,主要原因 是减少S O :在循环酸中的溶解,流程已经决定了 酸浓的控制。 4 5 并气操作 在硫磺制酸装置主风机上增加空气循环管, 用阀门操作来实现并气的目的,并气成功后关闭 循环阀。同时要操作好净化系统补充空气阀的开 度,防止s o :风机喘振,损坏设备。 5 结论及改进措施 5 1 避免产生升华硫。由于硫化氢气体燃烧可 能会产生单质硫,如果空气过量系数和温度
8、控制 不好。会造成大量升华硫,堵塞电除雾器,使系统 发生事故。 5 2 系统控制主要由联锁来实现,要考虑合成氨 装置故障、硫化氢装置故障、3 0 0k L a 硫酸装置故 障的联动性;系统跳车要保证设备安全,要考虑环 境保护等问题。 5 3 要考虑对硫磺制酸的影响。由于硫化氢装 置送来的气体温度低,妒( S O :) 只有5 1 2 ,进入 3 0 0k L a 硫酸装置后会使原来的产能下降7 左 右,这基于硫磺制酸装置风机能力有限的情况下。 5 4 装置应选用可靠可调控制阀,重要的是气相 管道上的阀门,从鼓风机风量调节阀到3 0 0k a 硫酸装置焚硫炉前的并气阀门。 5 5 风机的选型及试车。重要的是要考虑S O : 风机的压头、风量适合硫磺制酸装置的风机压头。 试车中一定注意风机的喘振区域。 5 6 两台S O :风机的在线切换。硫化氢装置实 现s O :风机运行时切换,以保证装置长周期运行, 目前还没有更好的方法,这一功能还不能实 现。