硫酸廠轉(zhuǎn)化器箅子板更換及觸媒篩分的操作實踐

梁 磊

(涼山礦業(yè)股份有限公司昆鵬公司， 四川 會理 615141)

硫酸廠轉(zhuǎn)化器箅子板更換及觸媒篩分的操作實踐

梁 磊

(涼山礦業(yè)股份有限公司昆鵬公司， 四川 會理 615141)

介紹了320 kt/a煙氣制酸系統(tǒng)轉(zhuǎn)化器一層箅子板更換以及相應(yīng)的觸媒篩分、回裝等操作實踐。

硫酸廠；轉(zhuǎn)化器；箅子板；觸媒；篩分

0 引言

昆鵬公司年產(chǎn)320 kt濃硫酸的煙氣制酸系統(tǒng)，是10萬t/a陽極銅的配套項目。銅冶煉煙氣制酸采用絕熱蒸發(fā)、稀酸洗滌凈化和雙轉(zhuǎn)雙吸工藝，轉(zhuǎn)化工藝為四段3+1兩次轉(zhuǎn)化，Ⅲ，Ⅰ- Ⅵ，Ⅱ換熱流程，將SO2轉(zhuǎn)化為SO3。生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)化器一層箅子板出現(xiàn)變形垮塌現(xiàn)象，通過精密準備和嚴謹施工，在72 h內(nèi)完成了新箅子板的更換以及觸媒的篩分和回填等工作。

1 工藝及設(shè)備簡介

1.1 轉(zhuǎn)化工藝

凈化、干燥后的SO2煙氣通過SO2風(fēng)機、換熱器，溫度升高到觸媒活性溫度以上進入轉(zhuǎn)化器，在觸媒的催化作用下，煙氣中的SO2和O2發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)生成SO3。SO3煙氣通過換熱器降溫后，進入98%吸收塔制取硫酸，轉(zhuǎn)化反應(yīng)在自熱平衡條件下進行。轉(zhuǎn)化工藝流程圖如圖1，煙氣溫度控制范圍如表1。

圖1 轉(zhuǎn)化工藝流程圖

表1 煙氣溫度控制范圍℃

1.2 轉(zhuǎn)化器

轉(zhuǎn)化器規(guī)格為Φ10 824 mm×18 720 mm，內(nèi)部支柱、工字梁為Q345- B材質(zhì)滲鋁，耐高溫、防腐蝕；金屬絲網(wǎng)為GF3W16.0/3.0 304材質(zhì)。

轉(zhuǎn)化器每層下部為氣室，支柱上架設(shè)工字梁組成框架結(jié)構(gòu)(如圖2)，8種規(guī)格共120塊箅子板拼裝構(gòu)成柵板層，其上依次鋪設(shè)不銹鋼絲網(wǎng)、瓷球、觸媒，如圖3。

圖2 轉(zhuǎn)化器各層截面圖

圖3 箅子板安裝圖

1.3 觸媒

轉(zhuǎn)化器內(nèi)催化劑選用孟莫克公司釩觸媒，一、二層為環(huán)形LP220，其壓降低，活性高，容垢率低；三、四層為六棱環(huán)狀XLP110，其壓降低，有利于提高最終轉(zhuǎn)化率，相關(guān)參數(shù)見表2。

表2 觸媒相關(guān)參數(shù)

2 生產(chǎn)過程中存在的問題

生產(chǎn)中各溫度均按要求在可控范圍內(nèi)，工藝無大的波動，轉(zhuǎn)化器一層卻出現(xiàn)如下問題：塔內(nèi)側(cè)襯磚脫落；箅子板彎曲變形嚴重；局部出現(xiàn)垮塌，瓷球、觸媒下陷至下氣室。

原箅子板結(jié)構(gòu)均為柵條狀，如圖4。其發(fā)生整體形變，向下凹陷嚴重，最嚴重的彎度達160°。經(jīng)分析，此規(guī)格箅子板選用扁鋼偏薄，柵條受力不均。

圖4 單塊箅子板結(jié)構(gòu)圖

正常生產(chǎn)時，一層溫度達600 ℃左右，在高溫環(huán)境下，柵條受壓發(fā)生變形，中間部位最為嚴重。部分箅子板因變形，從工字梁上脫離，導(dǎo)致觸媒、瓷球下陷至下氣室，轉(zhuǎn)化變差。

針對此狀況，制定了兩種應(yīng)對方案：一、加密工字梁、在下氣室內(nèi)立支柱，增強箅子板的安裝穩(wěn)定性；二、徹底更換箅子板。方案一，成本低，但無法從根本上解決箅子板繼續(xù)變形的問題；并且立柱架設(shè)量大，破壞下氣室結(jié)構(gòu)。方案二，成本稍高，但能徹底解決此問題。故采用方案二。

經(jīng)與設(shè)計單位協(xié)商，材料更換為耐溫高的304H不銹鋼；扁鋼加厚，采用網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，提高整體強度。新箅子板形狀如圖5。

圖5 新箅子板結(jié)構(gòu)圖

3 方案實施

更換箅子板，必須將觸媒、瓷球、鋼絲網(wǎng)從轉(zhuǎn)化器內(nèi)移出，公司觸媒已連續(xù)使用2年，壓降雖無明顯增高，但有少量燒結(jié)現(xiàn)象，因此此次一并進行觸媒篩分。

3.1 準備階段

3.1.1 箅子板

訂購箅子板時，明確材質(zhì)為304H，并規(guī)定尺寸誤差，嚴格按圖加工。

到貨后，驗證材質(zhì)，并在空地上提前畫好轉(zhuǎn)化器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，對120塊箅子板進行質(zhì)量把關(guān)和組裝演練；對每塊單板進行編號，確定安裝順序；并根據(jù)預(yù)組裝的箅子板提前裁好304不銹鋼絲網(wǎng)。

3.1.2 觸媒篩分裝置

篩分觸媒采用專用工具。根據(jù)觸媒的規(guī)格，加工制作觸媒篩分機，如圖6，主要技術(shù)參數(shù)見表3。經(jīng)過多次試驗，其可有效分離出觸媒、瓷球，落灰效果良好。

圖6 觸媒篩分機示意圖

表3 觸媒篩分機主要技術(shù)參數(shù)

3.1.3 其它

(1)用DN150UPVC管貫穿轉(zhuǎn)化器四層平臺，并在最上面加裝大漏斗，往地面運輸觸媒，管道上加裝3個抽拉式擋板，以控制觸媒流量及流速；

(2)在轉(zhuǎn)化器旁空地上搭設(shè)防雨棚，就近存放篩分后的觸媒，底部懸空、鋪設(shè)跳板以防潮；

(3)準備足夠的帶內(nèi)襯編織袋，用以盛裝觸媒及篩分后的粉末；

(4)采購足量新觸媒進行補充；

(5)準備適當(dāng)型號的工字鋼，用以加固支撐柱及鋼梁；

(6)準備耐火泥、耐火磚，對脫離部位進行修補；

(7)安裝軸流風(fēng)扇，對轉(zhuǎn)化器內(nèi)部降溫、置換空氣，對篩分產(chǎn)生的灰塵進行定向吹掃；

(8)準備充足的勞保用品。

3.2 項目實施

人員分成兩隊，生產(chǎn)工段為一隊，負責(zé)觸媒、瓷球等的轉(zhuǎn)運、篩分、存放；維修工段為二隊，負責(zé)舊設(shè)備的拆除、新箅子板的安裝和加固等。每隊又分兩組，交替施工?，F(xiàn)場設(shè)指揮人員和安全員各一名。

觸媒的篩分和裝填在干燥天氣進行，動作迅速，以縮短催化劑暴露在潮濕空氣中的時間。

3.2.1 觸媒篩分

按計劃，將觸媒從轉(zhuǎn)化器內(nèi)移出，由UPVC管道輸送至觸媒篩分機內(nèi)，篩分后裝袋存入防雨棚，粉末單獨存放。瓷球存放在轉(zhuǎn)化器平臺上，摻入觸媒內(nèi)的，篩分后統(tǒng)一堆放。

施工時采用寬木板或夾板作為轉(zhuǎn)化器內(nèi)的工作平臺。任何情況下都不得直接在瓷球或催化劑上行走，因為會造成支撐催化劑的瓷球內(nèi)出現(xiàn)空洞，也會使催化劑顆粒破損。在取出催化劑和瓷球之前，沿瓷球水平面在殼體上畫一道線。當(dāng)轉(zhuǎn)化器清空以后，在原先那道線以下50 mm處再畫另一道線。這些線可作為重裝催化劑時的標識，以保證正確的裝填高度。

3.2.2 舊設(shè)施拆除

依次拆除不銹鋼絲網(wǎng)，箅子板，用電動葫蘆運輸至地面。期間，保護好熱電偶及套管，以免破損。

3.2.3 加固支撐及工字鋼梁

根據(jù)需要加固支撐，適當(dāng)增設(shè)鋼梁，以增加受力面及承載強度。

3.2.4 安裝新箅子板

按預(yù)裝順序，將標好序號的箅子板依次安裝好；其上鋪設(shè)不銹鋼絲網(wǎng)，用不銹鋼絲捆綁固定；修補耐火磚。

3.2.5 清掃氣室

耐火磚干燥固化后，徹底清掃箅子板層及上、下氣室。殘留的任何灰塵或污垢都可能被吹入下一層催化劑內(nèi)，或造成壓降上升的情況。

3.2.6 回裝觸媒

先將瓷球回裝，參照之前標注好的示高線。然后回裝觸媒，并找平，補充的新觸媒鋪設(shè)在最上方。裝填觸媒時，轉(zhuǎn)化器內(nèi)部的任何熱電偶保護套管都正確就位，熱電偶保護套管準確地位于催化劑和瓷球之間的分界線上?？蓪⑸倭看汕蚍旁跓犭娕继坠芏瞬康南旅妫苑乐篃犭娕级瞬柯袢氪呋瘎﹥?nèi)。

3.2.7 再次清掃氣室

再次打掃氣室，清除回填時產(chǎn)生的灰塵、粉末。

3.2.8 封人孔

檢查完畢后，封閉人孔門，等待開車升溫。

3.3 收尾

妥善裝存觸媒粉末，等待后續(xù)處理；觸媒篩分機、舊箅子板、編織袋，清掃后存入庫房；拆除防雨棚；打掃現(xiàn)場衛(wèi)生。

4 結(jié)語

此次施工，多工種、交叉立體作業(yè)、施工環(huán)境復(fù)雜，安全最重要。專人指揮、專人負責(zé)安全、簽票作業(yè)、勞保用品佩戴齊全，這些措施，是工程順利進行的保障。

新箅子板已運行一年，生產(chǎn)期間，轉(zhuǎn)化器出口最高溫度達620 ℃。停產(chǎn)時檢查，箅子板未發(fā)生變形或移位，沒有觸媒掉落入下氣室，達到預(yù)期效果。

Operationpracticeofcatalystscreeningandgrateplatereplacementofconverterinacid-makingplant

LIANG Lei

The replacement of grate plate at the first layer in converter of 320 kt/a acid-making system with flue gas and the corresponding catalyst screening, reinstallation, etc. were introduced in this paper.

acid-making plant; converter; grate plate; catalyst; screening

梁 磊(1986—)，男，山東泰安人，助理工程師，機動能源部主任助理，從事設(shè)備管理工作。

TQ111.1

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