硫黃制酸裝置低溫熱回收系統一級硫酸濃度分析儀輸出值異常波動原因分析及解決措施

焦德豐

（湖北大峪口化工有限責任公司，湖北 鐘祥 431910）

湖北某公司硫黃制酸裝置低溫熱回收系統（HRS）屬于硫酸吸收三氧化硫產出高濃度硫酸和中壓蒸汽的裝置，該系統操作溫度為165～223 ℃，操作硫酸w（H2SO4）99.0%～99.7%。因系統溫度高、硫酸濃度高的操作條件，為確保系統吸收率和及時檢測設備泄漏，減小低濃度硫酸對系統設備的腐蝕，設置4臺同型號的在線電導率儀用于檢測硫酸濃度。其中HRS一級硫酸濃度分析儀（2臺，AIC-213A/B）的輸出值通過調節工藝加水量控制，硫酸濃度直接與系統聯鎖，一旦硫酸濃度達到低值則裝置聯鎖停車。

1 問題現狀

工藝指標的實時性和準確性是工藝生產裝置連續、穩定運行的基礎。2018 年7 月至2019 年6 月HRS 一級硫酸濃度分析儀輸出值波動次數高達28次。頻繁波動給工人正常操作帶來了很大影響：硫酸濃度輸出值的小幅度波動可能會立即恢復至正常，但大幅度波動會導致硫酸濃度指標偏離正常值，其他酸濃指標也隨之出現變化，若達到聯鎖跳車值則導致裝置聯鎖停車［1］。

硫酸濃度分析儀通過測電導率來測量硫酸濃度，從電導率傳感器和電導率變送器進行分析［2］，得到影響硫酸濃度分析儀輸出值波動因素的關聯圖（見圖1），共9條末端因素。

圖1 影響硫酸濃度分析儀輸出值波動的因素

針對這9條因素，安排相關專業技術人員每日定時巡檢，通過整理1個月的統計數據后，得到最主要的兩條因素：硫酸濃度分析儀處振動大導致插接件、接線端子松動；高溫環境導致電導率變送器內部電子元器件性能下降。

2 方案的提出與選擇

針對減小硫酸濃度分析儀處振動及降低變送器溫度，提出下列方案。

方案1，調整稀釋加水量和壓縮空氣流量，減緩稀釋器振動［3］。可行性：咨詢同類型裝置的HRS稀釋器和酸泵振動情況，發現其均存在不同程度的振動，廠家表示稀釋器振動的產生不可避免。因目前HRS酸泵運行時間長達2年，在高溫高濃度硫酸沖刷下存在局部腐蝕，設備振動加劇，只能維修和更換相應設備。

方案2，將儀表保護箱移位至一樓地面。可行性：目前傳感器的信號線長度不足，若將儀表保護箱移位則需要延長硫酸濃度分析儀傳感器信號線，設備廠家不建議延長信號線，以免造成信號衰減，顯示失真。

方案3，將儀表保護箱與HRS 酸泵平臺隔離。可行性：將儀表保護箱周邊鋼板切割后與平臺隔離，需要在下方單獨制作支撐立柱。

方案4，因主機不能淋水，可在儀表保護箱外增加冷卻水噴淋降溫。可行性：此方案使用現場沖洗水對儀表保護箱進行噴淋，雖然儀表保護箱溫度有所下降，但是導致現場環境差，周邊長期積水，不利于長期投用。

方案5，在儀表保護箱內部接入壓縮空氣吹掃降溫。可行性：將儀表保護箱內部的熱空氣吹出，加速空氣流通實現降溫。

對以上方案的可實施性、經濟性以及最終效果預判等方面進行分析，最終選擇方案3 和方案5實施。

3 方案實施

3.1 方案3實施過程

將儀表保護箱周邊鋼板切割后與平臺隔離，獨立制作支撐立柱，此操作能夠確保硫酸濃度分析儀主機不再因HRS 系統中其他設備振動而導致各處接線端子松脫，徹底脫離振動源。

改造前跟蹤對比現場設備振動值和硫酸濃度分析儀儀表保護箱振動值，如表1所示。

表1 改造前硫酸濃度分析儀周邊設備振動值

改造后，跟蹤對比現場設備振動值和硫酸濃度分析儀儀表保護箱振動值，如表2所示。

表2 改造后硫酸濃度分析儀周邊設備振動值

對比表1、表2，可以看出硫酸濃度分析儀儀表保護箱振動值明顯減小，方案實施效果顯著。

3.2 方案5實施過程

降溫吹掃裝置如圖2所示。從鄰近液位計儀表管接入儀表壓縮空氣，加快對儀表保護箱內冷熱空氣的置換。在主氣源管上新增1臺儀表空氣減壓過濾器（圖中虛線框），既可以除去空氣中的水分和雜質，也可以調節空氣量。

圖2 降溫吹掃裝置

跟蹤改造前后儀表保護箱的表面溫度和硫酸濃度分析儀主機表面溫度，結果見表3。

表3 加裝降溫吹掃裝置前后設備溫度

由表3可知，改造后儀表保護箱和硫酸濃度分析儀主機表面溫度明顯下降，硫酸濃度分析儀主機表面溫度平均下降25.8 ℃，儀表保護箱表面溫度平均下降13.2 ℃。

2 種改造方案實施后，一級硫酸濃度分析儀輸出值一直未出現異常波動，效果顯著。

4 效益分析

本次改造花費包括：5 m廢舊鋼管和2根3 m長的壓縮空氣軟管260元，空氣減壓過濾器120元，材料費共計380元。引入硫酸濃度分析儀儀表保護箱的壓縮空氣，按照壓力2 kPa，管徑?8 mm×1 mm，每天的壓縮空氣量為4.5 m3，單價0.35元/m3，年運行成本574.9元。

本次改造避免了硫黃制酸裝置停車期間造成的各項原輔材料和人工消耗。按照單次停車8 h 計算，停車和開車所需的蒸汽和電等，至少耗費3.18萬元。該裝置承擔全廠70%的高、中、低壓蒸汽供應，一旦裝置停車，也會導致其他配套裝置停產，所以裝置重要工藝指標的穩定也對全廠穩定生產帶來無形效益。

5 結語

系統分析硫黃制酸裝置2臺硫酸濃度分析儀輸出值頻繁波動導致聯鎖停車的原因，有針對性地采取了措施。通過將在線監測設備與振動源隔離以及接入壓縮空氣進行冷熱空氣置換這兩種方法，有效地解決了HRS 一級硫酸濃度分析儀輸出值異常波動導致的停車問題，保證了硫黃制酸裝置的連續、安全、穩定運行，且方案實施難度不大，改造成本低，可操作性強，推廣價值高。