煙氣制酸裝置加水系統技術改造

黃 維

(攀鋼釩煤化工廠,四川攀枝花 617000)

煙氣制酸裝置加水系統技術改造

黃 維

(攀鋼釩煤化工廠,四川攀枝花 617000)

本文主要介紹了煙氣制酸裝置中吸收酸槽加水管位置對生產的影響,以及對加水管位置進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

攀鋼煤化工廠回收車間煙氣制酸系統采用一轉一吸流程,主要處理來自煉鐵廠6#燒結機尾氣脫硫工序解吸出的SO2氣體。脫硫系統產生的45℃酸氣由SO2風機引入干燥塔,與從干燥塔底進入的補充空氣混合后,經93%的濃硫酸干燥至水分<0.1 g/m3后由SO2風機送往轉化塔。在轉化塔內經五氧化二釩催化劑的作用發生化學如下反應:

SO2+O2→2SO3+96.25KJ

經轉化后產生的過程氣體進入吸收塔,由98.3%的濃硫酸吸收其中的SO3。吸收酸循環槽連續加入稀釋水控制硫酸濃度,保證吸收效率。硫酸稀釋的反應式如下:

nSO3+H2O→H2SO4+(n-1)SO3+89247J

n=1時,生成無水硫酸。

n<1時,生成發言硫酸。

n>1時,生產含水硫酸。

從吸收塔出來的尾氣經過除霧后送回煉鐵廠6#燒結機的尾氣脫硫工序。吸收酸從塔低流入吸收酸循環槽,產品酸從吸收酸循環槽中采出送入地下槽再送往硫酸大槽儲存。

2 存在的問題

2.1 吸收酸循環槽加水操作困難

在原設計中,煙氣制酸系統清洗水在經過濾器后,作為稀釋水加入吸收酸循環槽。但在實際使用中,由于地下槽較小,加之距離燒結機較近,只經過簡單過濾的清洗水中依舊帶有較多雜質(灰塵顆粒小于2μ),無法用作稀釋水。同時由于吸收酸循環槽溫度較高,而清洗水進入吸收酸循環槽使用的管道為PVC管道,高溫導致管道變形,無法繼續使用。

吸收酸循環槽原采用DN15加水管及制動調節閥控制稀釋水加入,投產后發現DN15加水管無法滿足3 t/h硫酸生產的稀釋要求,導致崗位人員需外接水管,對吸收酸循環槽酸濃度進行調節,使得吸收酸循環槽酸濃度難以控制,生產穩定性差。

2.2 吸收酸循環槽酸濃度、液位波動大

2.2.1 由于稀釋水管未能伸入液面下,稀釋效果差,濃硫酸與稀釋水在槽內液面表層劇烈反應:

H2SO4+nH2O=H2SO4·nH2O(n=246)

1 mol無水硫酸的溶解熱高達92110 J/mol。

不同濃度的酸混合也會放出大量的熱,計算公式如下:

Q混=Q3(n1+n2)-Q1n1-Q2n2

式中:Q3、Q1和Q2——最終酸和起始酸的稀釋熱(J/mol);

n1和n2——兩種硫酸混合時各值的物質的量。

由于稀釋效果差,導致吸收酸槽內酸溫度持續偏高,且存在上層液體與下層液體濃度差較大。由于濃度差的存在,極易導致吸收循環槽液位劇烈波動,影響操作人員對吸收循環槽液位及酸濃度的判斷,系統操作難度增大。

2.2.2 加水位置與吸收酸循環泵中間有隔墻,使得稀釋水在相對較平靜的情況下進入吸收酸循環槽,泵的攪拌作用被嚴重降低。吸收酸循環槽兩側濃度不均,影響酸度分析儀的準確性,而不同濃度酸之間混合會放出大量的熱,對吸收循環酸槽的操作帶來較大影響。并且由于吸收酸循環槽酸濃度不均勻,部分稀釋過低的硫酸會對管道、陽極飽和酸冷卻器、循環酸泵等設備造成嚴重腐蝕。

3 改造措施

3.1 取消清洗水回用

取消清洗水過濾后用作吸收酸循環槽稀釋水的工藝。拆除已經變形的PVC管道。

3.2 加水管位置的調整

將加水管的位置移至原尾氣管接口,原尾氣管移至原加水管接口,并在吸收酸循環槽內安裝聚四氟管道,使加水管伸至液面以下(見圖1、圖2)。

圖1 改造前吸收酸槽加水管與尾氣管位置

圖2 改造后吸收酸槽加水管與尾氣管位置

將加水管安裝在該位置有以下幾點原因:

3.2.1 攪拌效果好

由于吸收塔底部出口與加水管伸入液面下的出口相距較近,在酸的流動作用下,稀釋水與濃酸能較好的混合,且放出的熱量會均勻的擴散,不會發生局部熱量大量聚集溫度升高甚至沸騰的情況出現。

由于原加水管位置與酸循環泵之間有隔墻,所以泵的攪拌效果受隔墻影響,對稀釋水與濃酸的混合幾乎未產生影響。在將加水管的位置移至原尾氣管的位置后,稀釋水與濃酸的混合在泵的攪拌作用下會產生更好的混合效果。

4 改造效果

自2009年1月完成改造后,煙氣制酸系統的生產穩定性得到了有效改善。由于加水位置的變更,使得濃硫酸與稀釋水的攪拌效果得到有效地高,避免了吸收循環酸槽液位的劇烈波動對生產帶來的不利影響。同時使得吸收循環酸槽的儀表顯示值與實際化驗值的誤差縮小,大大提高可操作性。煙氣制酸系統的產能得到有效釋放。

表1 改造前吸收酸槽酸濃度與酸溫度

表2 改造后吸收酸槽酸濃度與酸溫度

由上面兩組數據的對比我們可以看出,改造后,吸收酸循環槽的溫度得到有效控制,酸濃度基本保持在98.3%左右波動,較好的保證了生產的穩定性和連續性。

5 結論

加水管是干吸系統穩定操作的關鍵點,加水管的位置直接決定吸收酸循環槽操作的穩定性,并由此影響SO3的吸收效率。將水管的位置安置在吸收酸循環泵之間,可使吸收酸循環泵起到較好的攪拌作用,穩定吸收酸循環槽的操作,同時,將濃酸稀釋過程中發出的熱量對吸收酸循環槽的影響降至最低,保證生產的穩定運行。

1.劉少武.硫酸工作手冊[M].南京:東南大學出版社,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

黃維,男,攀鋼煉化工廠回收車間廠分管氨硫系統。