HRS蒸汽噴射器冷凝酸排放技術改造

趙 強，蒲正雄

（威頓達州化工有限責任公司，四川 達州 635000）

威頓達州化工有限責任公司（以下簡稱威頓達州化工）有2套硫黃制酸裝置，一期為800 kt/a硫黃制酸裝置，于2013年7月建成投產；二期為400 kt/a硫黃制酸裝置，于2014年7月建成投產。兩套裝置的生產工藝均是“3+1”二轉二吸，并配套孟莫克的低溫余熱回收系統（HRS）。HRS替代第一吸收塔，通過提高循環酸溫度，將三氧化硫與水反應的熱量加以利用生產0.5 MPa的低壓蒸汽。蒸汽噴射器是HRS的關鍵設備，在生產過程中蒸汽噴射器會產生冷凝酸。常規的做法是在噴射器底部側面裝2個排放閥，定時人工手動排酸，用專制的桶接收冷凝酸，再人工搬運至地槽回收。冷凝酸排放和收集費時費力，也容易引發安全事故，已成為作業過程中的安全隱患。

1 存在問題

1.1 安全環保問題

冷凝酸排放和收集存在以下安全問題：①打開排放閥時，如果開度過大，由于管內有壓力，噴射出的冷凝酸會從桶底反彈濺至操作人員的身上造成燒傷；②濃烈的酸霧會對操作人員造成傷害；③轉移冷凝酸至地槽的傾倒過程中存在較大的濺酸風險。

冷凝酸排放和收集存在以下環保問題：①排放冷凝酸時有大量的酸霧直接排到大氣，造成環境污染；②排放冷凝酸會有少部分殘留酸滴在地面，需用大量水沖洗地面，轉移冷凝酸的桶內殘留酸亦需用大量水沖洗，從而產生大量的酸性污水。

1.2 設備腐蝕損壞

產生的冷凝酸量隨著生產負荷、蒸汽品質的變化而波動，每天排放的冷凝酸量時多時少。冷凝酸量多時，排放閥、管道充滿冷凝酸，漫回至蒸汽噴射器底部，逐漸被煙氣加熱至200 ℃，高溫冷凝酸會沿著耐酸磚縫滲到金屬部分而造成腐蝕。排放的高溫冷凝酸不適合用塑料桶轉移，只能采用316L不銹鋼桶。桶內殘酸清洗不徹底時容易被腐蝕穿孔。每次排放冷凝酸時，內管壁殘留冷凝酸吸潮后成為稀硫酸，腐蝕排放閥和管道[2]。

2 改造方案

針對冷凝酸排放和收集問題，威頓達州化工進行了技術改造。在排放閥下方400 mm左右設置1個冷凝酸收集罐，使蒸汽噴射器產生的冷凝酸自流到罐內儲存。收集到一定量后用氣動隔膜泵通過管道將冷凝酸輸送至地槽。

收集罐用外徑325 mm、長800 mm的316L不銹鋼管制作，頂部開孔焊接一個外徑為57 mm的法蘭短接作為冷凝酸進口，并用內襯聚四氟乙烯的金屬軟管與排放閥連接。收集罐頂部側面設置外徑為14 mm的排氣閥，用于檢修時排放罐內余氣。每天檢查一次蒸汽噴射器至收集罐是否有酸泥堵塞現象。收集罐底部側面緊貼底板焊接外徑為108 mm的短接法蘭，作為清理酸泥的手孔，長度以60 mm為宜。在手孔的上方10 mm左右安裝1根透明聚四氟乙烯材質液位管，作為泵啟、停的參考。在手孔上方10 mm左右的適合位置設置外徑為32 mm的短接法蘭，用于連接氣動隔膜泵。

在收集罐冷凝酸出口側下方制作泵架，并焊接成一體，將氣動隔膜泵安裝在泵架上。氣動隔膜泵氣源接壓縮空氣，壓力為0.6 MPa左右，管線設置根部閥、三聯件和隔離閥。

冷凝酸排放和收集系統見圖1。

圖1 冷凝酸排放和收集系統

3 泵選型

泵是冷凝酸排放和收集系統的唯一動設備，其選型尤為重要。根據工況條件，選用QBY3-25型氣動隔膜泵，泵體與介質接觸部分采用316L不銹鋼材質，膜片為聚四氟乙烯材質。

氣動隔膜泵具有質量可靠、使用壽命長、噪音低、震動小、可空轉等優點，既能抽送流動的液體，又能輸送不易流動具有有一定黏稠度的介質。

氣動隔膜泵運行時不需灌引酸，吸程高達5 m，揚程達70 m，且揚程、流量可通過氣閥開度實現無級調節。該泵無旋轉部件和軸封，抽送的介質與泵的運動部件、工件介質完全隔開，所輸送的介質不會向外泄漏，抽送有毒、易揮發或腐蝕性介質時不會造成環境污染和危害人身安全。

4 操作流程

關閉氣動隔膜泵的出口閥和排氣閥，手孔用盲板關閉。排放閥全開使冷凝酸自流到冷凝酸收集罐。當收集罐冷凝酸的液位達到一定高度（稍低于排氣閥）時，啟動泵送酸。先打開泵出口閥，再打開壓縮空氣根部閥，調節三聯件調節旋鈕，壓力升到總管壓力，然后打開泵進氣隔離閥，啟動泵開始送酸。當液位管中酸的高度為10 mm左右時，關閉泵進氣隔離閥，停泵，其他所有閥門按之前設置的狀態不動，進入下一個收集冷凝酸周期。

5 運行效果

開啟排放閥后，蒸汽噴射器內產生的冷凝酸全部流入收集罐，避免噴射器底部腐蝕。收集罐密閉且外部裸露，冷凝酸很快在罐內冷卻。所有設備、管道均密閉，泵啟、停只需操作泵進氣隔離閥，避免了人與硫酸接觸，現場不會出現硫酸及煙氣泄漏。蒸汽噴射器的冷凝酸排放和收集為全自動操作，安全省力。

6 結語

HRS蒸汽噴射器排酸裝置通過安裝調試后，取得了良好的使用效果。冷凝酸排放和收集系統的應用避免了作業人員與高溫酸直接接觸，以及長期排酸過程中飄散出的酸霧導致的周圍設備等腐蝕，降低了排酸作業人員的安全風險和勞動強度，改善了現場作業環境。