廢酸裝置二級反應(yīng)器導(dǎo)熱鹽循環(huán)不暢原因分析

趙蒙嶺

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

中國石油寧夏石化公司廢酸裝置設(shè)計規(guī)模為1.5×104t/a，是16×104t/a 烷基化的配套裝置[1]。廢酸再生是一種處理含硫和有機成分廢氣和廢液的先進工藝，原料是硫酸法烷基化產(chǎn)生的廢酸及來自硫磺裝置的酸性氣，其中廢酸含有質(zhì)量分數(shù)約為90%的硫酸，酸性氣主要成分為硫化氫、二氧化碳、氨、水等。

1 工藝原理

原料進入焚燒爐焚燒，將含硫物質(zhì)轉(zhuǎn)化為SO2，之后采用雙級濕硫酸法處理工藝氣，在一級反應(yīng)器完成SO2氧化為SO3的大部分反應(yīng)，生成的SO3轉(zhuǎn)化率高于95%。經(jīng)過一級冷凝器除去SO3之后才可以在二級反應(yīng)器中以良好的反應(yīng)性能進行反應(yīng)，二級反應(yīng)器出來的過程氣經(jīng)過二級冷卻器，為了使轉(zhuǎn)化率進一步提高，保證尾氣排放符合國家標準，在反應(yīng)末端使用低溫碳反應(yīng)器，SO2的總轉(zhuǎn)化率為99.9%。

導(dǎo)熱鹽系統(tǒng)是廢酸裝置重要的組成部分，導(dǎo)熱鹽為硝酸鹽和亞硝酸鹽的混合物，是廢酸裝置熱交換的媒介，在180 ℃到550 ℃之間進行換熱。初裝的導(dǎo)熱鹽為固態(tài)，導(dǎo)熱鹽罐外設(shè)蒸汽盤管，用于加熱融化導(dǎo)熱鹽，溫度達到140 ℃以上導(dǎo)熱鹽開始融化，導(dǎo)熱鹽系統(tǒng)通過導(dǎo)熱鹽泵來實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)，通過控制導(dǎo)熱鹽的流量，從而控制爐膛出口、反應(yīng)器入口以及各催化劑床層的溫度。

2 事件經(jīng)過

近期，廢酸裝置檢修結(jié)束開車過程中，二級反應(yīng)器出口溫度高報警，雖及時調(diào)整二級反應(yīng)器導(dǎo)熱鹽調(diào)節(jié)閥開度直到100%，但二級反應(yīng)器出口溫度卻無下降趨勢，懷疑閥門卡澀，現(xiàn)場比對閥位正常；10 min 后二級反應(yīng)器出口溫度高觸發(fā)聯(lián)鎖動作，裝置退守。

3 原因查找

首先將二級反應(yīng)器翅片管換熱器入口溫度提至188 ℃，化鹽24 h 后出口溫度無上漲趨勢。又對翅片管換熱器管箱出入口集合管氣焊加熱1 h 仍無效果。從而判斷二級反應(yīng)器換熱器有堵塞現(xiàn)象，裝置降溫、退鹽，查找堵塞位置。在對翅片管換熱器入口線進行開孔檢查，通氮氣后，開孔位置不見氣，確認換熱器管束或出口堵塞。又對換熱器出口管板位置開孔，通氮氣后有氣體冒出，確認出口正常。因此，確定堵塞位置為翅片管換熱器管束。開始對翅片管換熱器管箱進行切割，并通過高壓水槍對翅片管換熱器管束逐一進行疏通，疏通結(jié)束裝置重新投料，生產(chǎn)恢復(fù)正常。

翅片管換熱器的主要作用是吸收二級反應(yīng)器底部催化劑床層的熱量加熱二級反應(yīng)器入口溫度。介質(zhì)由底部兩處入口管進入管箱，通過集合管逐層到達上部出口集合管流出。

4 原因分析

（1）導(dǎo)熱鹽熔點監(jiān)控不到位。導(dǎo)熱鹽熔點設(shè)計值是138～142 ℃，在開車操作中導(dǎo)熱鹽熔點溫度控制偏高，增加了凝結(jié)風(fēng)險。

（2）蒸汽進廢酸裝置溫度過低及翅片管換熱器蒸汽盤管覆蓋不全。蒸汽盤管只對前8 層管箱覆蓋，出口集合管處第一層管箱未完全覆蓋，在低溫狀態(tài)下管箱得不到加熱，導(dǎo)熱鹽有凝結(jié)的風(fēng)險。

（3）退鹽過程未識別到系統(tǒng)降溫，增加了翅片管換熱器導(dǎo)熱鹽凝結(jié)風(fēng)險。停鹽系統(tǒng)時，焚燒爐由900 ℃降溫至500 ℃，二級反應(yīng)器入口溫度由235 ℃降至178 ℃，翅片管換熱器出口導(dǎo)熱鹽溫度由260 ℃降至197 ℃，溫度降低引起導(dǎo)熱鹽凝結(jié)風(fēng)險增加。未能及時調(diào)整閥門開度，增加導(dǎo)熱鹽循環(huán)量，防止產(chǎn)生凝結(jié)。

（4）翅片管換熱器的作用是利用二級反應(yīng)器放熱對煙氣進行加熱，其位置在系統(tǒng)的最高處（框架12層），是鹽系統(tǒng)溫度最低、流量最小、流速最慢的位置，導(dǎo)熱鹽里含有的雜質(zhì)易在此沉積，引起熔點上升，導(dǎo)熱鹽容易凝結(jié)在翅片管換熱器管口處。

（5）鹽系統(tǒng)啟動過程對四路導(dǎo)熱鹽流量分配不合適，導(dǎo)熱鹽比例分配不均，進入二級反應(yīng)器的導(dǎo)熱鹽流量過低。

（6）退鹽操作吹掃時間過長，導(dǎo)致冷氮進入系統(tǒng)時間過長，加劇了結(jié)鹽風(fēng)險。

（7）啟動導(dǎo)熱鹽過程中，未及時發(fā)現(xiàn)二級反應(yīng)器導(dǎo)熱鹽循環(huán)異常并進行處理。啟動導(dǎo)熱鹽后翅片管換熱器出口溫度未見提升，溫度反而從176 ℃下降到173 ℃，通過翅片管換熱器入口溫度上漲至185 ℃判斷該路導(dǎo)熱鹽過量，說明翅片管換熱器流量已經(jīng)變小，具有結(jié)鹽風(fēng)險，未能采取有效措施處理。

5 整改及預(yù)防措施

（1）將導(dǎo)熱鹽啟動條件、啟動后各換熱器溫度控制參數(shù)、閥位分配等操作內(nèi)容細化，增加建立導(dǎo)熱鹽期間的操作提示項。

（2）加強導(dǎo)熱鹽的品質(zhì)管控，并按照相關(guān)標準進行存儲。

（3）對翅片管換熱器蒸汽盤管進行加長，消除伴熱缺失現(xiàn)象。

（4）提高外供蒸汽溫度，保證導(dǎo)熱鹽夾套蒸汽溫度，防止出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象。

（5）對翅片管換熱器出口增加蒸汽吹掃線，在每次退鹽過程中進行吹掃，防止管束在低溫狀態(tài)下堵塞。

（6）對導(dǎo)熱鹽定期進行清潔、更換，及時清理系統(tǒng)內(nèi)的雜質(zhì)。

6 結(jié)語

在生產(chǎn)過程中對影響生產(chǎn)的參數(shù)必須準確判斷，對操作的調(diào)整必須準確迅速。同時要對產(chǎn)生非正常工況的原因進行正確分析并及時處理，防止因誤判致使事態(tài)擴大，影響裝置的安全穩(wěn)定運行。