WSA濕法硫酸裝置硫酸酸霧居高不下的原因分析及處理措施

孟國勛，溫麗娟

(中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司技術(shù)部，黑龍江 哈爾濱 154854)

WSA濕法硫酸裝置硫酸酸霧居高不下的原因分析及處理措施

孟國勛，溫麗娟

(中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司技術(shù)部，黑龍江 哈爾濱 154854)

以中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司W(wǎng)SA濕法硫酸裝置為例，從設(shè)備故障、原料氣變化、操作不當(dāng)?shù)?個方面系統(tǒng)分析該裝置硫酸酸霧超出設(shè)定范圍，甚至是硫酸酸霧居高不下的產(chǎn)生原因，并依靠實際操作經(jīng)驗，提出具體的處理措施。

WSA；濕法硫酸；硫酸酸霧

中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司（原哈爾濱氣化廠）是以依蘭長焰塊煤為原料，采用魯奇爐、原民主德國PKM加壓氣化技術(shù)制取粗煤氣；粗煤氣經(jīng)部分低溫一氧化碳變換、低溫甲醇洗處理，得到凈煤氣；凈煤氣采用低溫低壓催化劑合成甲醇；甲醇合成弛放氣采用膜分離法回收氫，回收的氫氣返回甲醇合成裝置，膜分離尾氣經(jīng)中、低溫一氧化碳變換、MDEA脫碳、壓縮機壓縮后去天然氣管網(wǎng)或作為汽車用燃料。低溫甲醇洗分離出來的富含硫化氫的酸氣通過WSA濕法硫酸裝置進行回收，以解決環(huán)境污染問題和提高企業(yè)經(jīng)濟效益。公司W(wǎng)SA濕法硫酸裝置于2010年7月29日調(diào)試完成，一次試車點火成功，試運行及運行期間，各項指標(biāo)都達到設(shè)計值，其中SO2的排放量最高為262.84 mg·Nm-3，低于設(shè)計值437 mg·Nm-3，遠(yuǎn)低于國家規(guī)定的最高960 mg·Nm-3。但是，由于設(shè)備故障、原料氣變化、操作不當(dāng)?shù)仍?，該裝置的硫酸酸霧超出設(shè)定范圍而持續(xù)上升，居高不下，給安全生產(chǎn)帶來了不利因素，更使企業(yè)經(jīng)濟效益受到損失。

1 WSA工藝簡介

WSA工藝是丹麥托普索公司20世紀(jì)80年代中期開發(fā)的濕法制酸工藝(縮寫為WSA[1])，是一種能有效脫除各種廢氣中硫并將其轉(zhuǎn)換成工業(yè)產(chǎn)品濃硫酸的工藝。該工藝硫脫除率為95%～99.7%，能滿足國內(nèi)的環(huán)保排放要求，對酸性氣體濃度沒有要求，產(chǎn)品濃硫酸的濃度可在93%～98%之間調(diào)節(jié)，操作彈性為25%～100%，負(fù)荷低于25%時需加燃料氣（事實上當(dāng)硫濃度和烴類濃度太低時也要加燃料氣）[2]。

WSA工藝所用催化劑是一種以硅藻土為載體，以V2O5為活性組分，同時還浸漬硫酸鈉、硫酸鉀等組分的VK型催化劑（黃褐色多楞拉西環(huán)，Φ10～12mm，ρ=350～370kg·m-3，空速V<1000h-1），起始活性溫度為370～380℃，一般反應(yīng)溫度為470℃，最高耐熱溫度為650℃，催化劑的主要中毒物為砷，HF也有影響[3]。

2 裝置酸霧居高不下的原因分析及處理措施

2.1原因分析

由于設(shè)備故障、原料氣變化、操作不當(dāng)?shù)仍?，WSA濕法硫酸裝置硫酸酸霧會超出設(shè)定范圍而持續(xù)上升，居高不下，給安全生產(chǎn)帶來了不利因素，更使企業(yè)經(jīng)濟效益受到損失。

2.1.1 設(shè)備故障

WSA冷凝器是一個降膜式冷凝器，由多組并聯(lián)的玻璃管組成，玻璃管配有螺旋線和除霧器[4]。如果該冷凝器的玻璃管破損，或者該冷凝器的底部襯里腐蝕，或者該冷凝器的頂部除沫器腐蝕，都會發(fā)生酸霧居高不下的狀況。

2.1.2 原料氣變化

WSA濕法硫酸工藝原料氣及其組分設(shè)計見表1。如果原料氣的流量、溫度、壓力及其組分發(fā)生變化時，反應(yīng)溫度、工藝氣組分及整個系統(tǒng)必然也會受到影響，也會發(fā)生酸霧居高不下的狀況。

表1 裝置原料氣及其組分設(shè)計

2.1.3 操作不當(dāng)

我公司W(wǎng)SA濕法硫酸裝置于2010年7月29日調(diào)試完成，一次試車點火成功。由于該裝置為新建裝置，操作工的操作經(jīng)驗相對較少，對系統(tǒng)的理解深度有限，對系統(tǒng)的微量變化預(yù)判不是很準(zhǔn)，也會造成這種狀況的發(fā)生。

2.2處理措施

針對上述分析原因，分別采取有效措施，以解決WSA濕法硫酸裝置硫酸酸霧超出設(shè)定范圍而持續(xù)上升，居高不下這種狀況。

2.2.1 設(shè)備故障

從WSA冷凝器各處人孔進行檢查，先檢查玻璃管是否破損，再觀察底部襯里和頂部除沫器是否有腐蝕跡象，一旦出現(xiàn)異常情況，則必須立即停車處理。

2.2.2 原料氣變化

首先，通過調(diào)度通知低溫甲醇洗工段，保證原料氣穩(wěn)定，組分正常，不發(fā)生大幅度波動；其次，要密切關(guān)注系統(tǒng)的狀態(tài)，包括流量、溫度、壓力、壓差等，使其控制在正常范圍內(nèi)，保證燃燒充分和反應(yīng)盡可能地完全。

2.2.3 操作不當(dāng)

WSA濕法硫酸裝置出現(xiàn)硫酸酸霧是該裝置的過渡過程，硫酸酸霧的性質(zhì)非常不穩(wěn)定，屬于過渡態(tài)產(chǎn)物。通過采取適當(dāng)?shù)牟僮鞔胧┛梢越档停踔量梢越鉀Q這種狀況。

(1) 檢查WSA濕法硫酸裝置的酸霧控制器，保證其運行正常。以我公司W(wǎng)SA濕法硫酸裝置為例，酸霧控制器溫度控制在300～320℃，硅樹脂油轉(zhuǎn)子流量計控制在8%～12%，否則起不到結(jié)晶晶核的作用。

(2) 保證燃燒爐燃燒充分的同時，適量增加助燃空氣量，保證后續(xù)的SO2轉(zhuǎn)化反應(yīng)在過氧的氣氛中進行，使其反應(yīng)盡可能地完全。以我公司裝置為例，燃燒爐溫度控制在1000～1100℃，過氧系數(shù)控制在9%～12%，保證系統(tǒng)的過氧量。

(3) 保證SO2轉(zhuǎn)化器入口溫度的同時，送入適量輸出蒸汽至工藝氣體中，保證系統(tǒng)水分充足。以我公司裝置為例，SO2轉(zhuǎn)化器入口溫度控制在400～430℃，輸出蒸汽送入量控制在8%～10%，否則既影響硫酸產(chǎn)品質(zhì)量，又起不到控制酸霧的作用。

(4) 保證WSA冷凝器管程和殼程壓差不小于設(shè)計要求的最低壓差的同時，適量減小其壓差，使更多的工藝氣體進入WSA冷凝器管程，以便于硫酸酸霧凝結(jié)到一定程度能夠分離（WSA冷凝器管程走工藝氣體，壓力低；殼程走冷卻空氣，壓力高）。以我公司裝置為例，WSA冷凝器管程和殼程壓差控制在0.3～0.35kPa，否則很容易損壞WSA冷凝器里面的耐酸耐熱玻璃管。

(5) 保證WSA冷凝器工藝氣出口溫度不低于設(shè)計要求的同時，增大其冷卻風(fēng)量，保證其冷凝效果。以我公司裝置為例，WSA冷凝器工藝氣出口溫度控制在80～90℃，充分帶走硫酸冷凝所產(chǎn)生的反應(yīng)熱，保證其冷凝效果。

3 結(jié)論

WSA濕法硫酸裝置出現(xiàn)硫酸酸霧是該裝置的過渡過程，硫酸酸霧的性質(zhì)非常不穩(wěn)定，屬于過渡態(tài)產(chǎn)物。WSA濕法硫酸裝置出現(xiàn)硫酸酸霧，首先應(yīng)該檢查設(shè)備，排除設(shè)備故障；其次密切注意原料氣變化，及時調(diào)整系統(tǒng)的狀態(tài)，使其控制在正常范圍內(nèi)，保證燃燒充分和反應(yīng)盡可能地完全。排除設(shè)備故障和原料氣變化等外部因素后，還要依靠實際操作經(jīng)驗，采取適當(dāng)?shù)牟僮鞔胧?，這樣才能降低，進而解決硫酸酸霧超出設(shè)定范圍而持續(xù)上升，居高不下這種狀況。

[1] 汪家銘.WSA濕法硫酸工藝流程及應(yīng)用前景[J].化工管理，2008(12)：71-75.

[2] 程建平，邢燕.TOPSOE濕法硫酸工藝[J].硫磷設(shè)計與粉體工程，1999(2)：6-8.

[3] Jens Kristen Laursen，雷吉虎.含硫化氫酸性氣體處理的托普索WSA(濕法硫酸)工藝[C].2010年中國新型煤化工發(fā)展及示范項目進展論壇文集.

[4] 汪家銘.WSA濕法硫酸工藝流程及應(yīng)用前景[J].化工管理，2008(12)：71-75.

Cause Analysis and Treatment Measures of High Sulphuric Acid Mist in WSA Wet Gas Sulphuric Acid Unit

MENG Guo-xun, WEN Li-juan
(Harbin Coal Chemical industry Co., Ltd., ChinaCoal, Harbin 154854, China)

TQ 111.1

B

1671-9905(2014)02-0059-02

孟國勛(1985-)，男，助理工程師，現(xiàn)任中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司技術(shù)部工藝科工藝助理。電話：13796708511，E-mail：mengguoxun1985@163.com

2013-11-20