硫磺制硫酸干吸工段工藝設計及設備選擇分析

1、<p>　　硫磺制硫酸干吸工段工藝設計及設備選擇分析</p><p>　　摘要：本文采用“3+1”兩轉(zhuǎn)兩吸工藝，對20萬噸/年硫磺制硫酸干吸工段工藝設計及主要設備選型進行分析。 </p><p>　　關鍵詞：硫磺制酸 分酸器 工藝設計 設備選擇 </p><p><b>　　一、前言 </b></p><p>

2、　　國內(nèi)大部分硫磺制酸企業(yè)是由硫鐵礦制酸改造來的，干燥用 93%酸、吸收用 98%酸， 沿用了以前硫鐵礦制酸的干吸流程， 例“3 塔 3 槽”、“3 塔 2 槽” （吸收合用）等， 這樣配管多， 操作復雜。實際上，由于硫磺制酸的干燥塔中干燥的是空氣，而不是濕度很高的含二氧化硫氣體，因而不存在水平衡問題，也不存在二氧化硫在干燥塔循環(huán)酸中溶解并在吸收塔中解吸的情況，因此可以使用ω（H2SO4）98%的酸干燥空氣，中小型硫磺制酸裝置應采用“3

3、 塔 1 槽” （混酸槽裝有開孔隔板） ；大型硫磺制酸裝置應采用干燥、第 2 吸混酸槽合一， 1 吸單獨設混酸槽的干吸流程， 這樣簡化了管道， 減少了投資，開車和正常操作更加容易， 也有利于低溫廢熱的利用。 </p><p>　　陽極保護技術主要應用在硫酸生產(chǎn)過程中干吸工段的濃硫酸冷卻。國內(nèi)的科研開發(fā)單位和設備供應商于1988年就通過消化吸收國外技術在國內(nèi)設計、制造了工業(yè)化應用的合格設備，通過10余年的推廣普及，

4、陽極保護技術在干吸工段得到了廣泛應用， 例如陽極保護不銹鋼管殼式濃硫酸冷卻器、陽極保護不銹鋼濃硫酸管道、陽極保護不銹鋼槽管式分酸器、陽極保護不銹鋼混酸槽等， 大大降低了設備腐蝕速率， 延長了設備的使用壽命， 提高了濃硫酸的質(zhì)量， 提高了系統(tǒng)的開車率， 值得推廣。本文結(jié)合當前硫磺制硫酸技術特點，采用“3+1”兩轉(zhuǎn)兩吸工藝，對硫磺制硫酸干吸工段工藝設計及設備選擇進行探討分析。 </p><p><b>　　

5、二、工藝流程設計 </b></p><p>　　本項目硫磺制酸技術方案為：采用固體硫磺為原料，經(jīng)快速熔硫、過濾，液體硫磺用泵加壓機械霧化，空氣焚硫，“3+1”兩轉(zhuǎn)兩吸工藝。整個裝置由固體硫磺貯運、熔硫過濾、焚硫轉(zhuǎn)化、干吸、蒸汽工段和硫酸罐區(qū)等組成。設置廢熱鍋爐、蒸汽過熱器、省煤器，以回收熱能，產(chǎn)生450℃，3.82MPa的過熱蒸汽，用于驅(qū)動空氣鼓風機。 </p><p><

6、;b>　　1.干燥 </b></p><p>　　空氣經(jīng)過濾后，由蒸汽透平風機加壓后送入干燥塔的底部，自下向上流動，與從塔上部順流而下的98.5%濃硫酸在填料層逆流接觸，空氣中的水份被濃硫酸吸收而干燥，干燥過程中產(chǎn)生的酸霧再由塔頂?shù)慕饘俳z網(wǎng)除沫器除去，出干燥塔的空氣含水<0.1g/m3，送至焚硫爐。出干燥塔底部98.4%下塔酸流入循環(huán)酸泵槽，再由二吸塔酸泵送第二吸收塔。 </p>

7、;<p><b>　　2.吸收 </b></p><p>　　經(jīng)一次轉(zhuǎn)化出第Ⅰ省煤器的爐氣進入第一吸收塔的底部， 自下向上流動，與從塔上部順流而下的98.5%濃硫酸在填料層逆流接觸，爐氣中的SO3被濃硫酸吸收， 吸收過程中產(chǎn)生的大量細霧粒由塔頂纖維除霧器除去，出第一吸收塔頂部爐氣再返回轉(zhuǎn)化工序進行二次轉(zhuǎn)化。出Ⅳ段觸媒層經(jīng)低溫過熱器、第Ⅱ省煤器換熱降溫后的爐氣進入第二吸收塔底部，

8、用來自二吸塔酸泵98.4%硫酸吸收其中的SO3，尾氣經(jīng)塔頂纖維除沫器除霧后送排氣筒放空。 </p><p><b>　　3.酸系統(tǒng) </b></p><p>　　酸循環(huán)系統(tǒng)設置一臺共用的酸循環(huán)槽，槽內(nèi)設有一隔板將干燥塔下塔酸與吸收塔下塔酸隔開。一部分吸收塔下塔酸～92℃由干燥塔酸泵送至干燥塔酸冷卻器冷卻至65℃，進入干燥塔作為循環(huán)酸，干燥后下塔酸溫度65℃，流入酸循環(huán)

9、槽干燥酸側(cè)；另一部分吸收塔下塔酸～92℃由一吸塔酸泵送至一吸塔酸冷器冷卻至70℃，進入第一吸收塔作為吸收酸，吸收后下塔酸溫度99℃，流入酸循環(huán)泵槽吸收酸側(cè)；干燥塔下塔酸～65℃由二吸塔酸泵送至第二吸收塔作為吸收酸，第二吸收塔下塔酸～76℃，流入酸循環(huán)槽吸收酸側(cè)，二吸塔酸泵出口酸的一部份（25.4t/h）再送成品酸冷卻器冷卻至40℃送出界區(qū)。為了保持酸循環(huán)泵槽中酸濃度的平衡，需向循環(huán)酸泵槽補加工藝水。 </p><p&

10、gt;　　三、主要設備選擇分析 </p><p>　　1.干燥塔和吸收塔 </p><p>　　干燥塔和吸收塔的結(jié)構(gòu)基本相同，均為立式圓筒形結(jié)構(gòu)，碳鋼內(nèi)襯耐酸瓷磚，塔底為平底；塔的方案涉及到塔內(nèi)填料支撐型式、分酸器及除霧器的選擇。 </p><p>　　根據(jù)其它裝置的使用經(jīng)驗，塔中填料支撐選擇條梁和磚支柱，塔底內(nèi)襯采用向中間一定的坡度，易于漏酸。 </p>

11、;<p>　　干吸塔分酸器采用國產(chǎn)槽管式分酸器，大大提高了分酸點個數(shù)，使得塔的填料高度進一步降低，本裝置設計的塔的填料高度3.5m。 </p><p>　　干燥塔選用絲網(wǎng)除霧器，第一吸收塔、第二吸收塔分別選用纖維燭式除霧器。 </p><p>　　2.干吸塔槽式分酸器 </p><p>　　分酸器有常規(guī)式、管式和槽管式三種。常規(guī)式分酸器是用分酸槽掛鉤的

12、方式，分酸槽的數(shù)量由掛鉤的分酸點分布密度及塔徑大小來決定，分酸點密度為10～13個/m2，此型式分酸裝置分酸不均，酸霧帶出量大；管式分酸器由一根分酸主管和多根分酸支管組成，分酸支管埋入填料層內(nèi)，氣體帶沫量顯著減少，分酸比較均勻，該分酸器分酸點在20～27個/m2；孟山都公司近年開發(fā)出SX合金槽管式分酸器，可使酸的分布更加均勻，且防堵塞、壓降低、易于安裝和清理、耐腐蝕等優(yōu)點，結(jié)構(gòu)上采用溢流型，分酸點可達43～45個/m2，大大改善了填料的

13、潤濕率和分酸，在增大空塔速度，提高吸收效率后，使得填料高度降至2.5m左右。我國已有引進的SX槽管式分酸器，尤其是冶煉煙氣制酸裝置。在云南三環(huán)化工有限公司600kt/a硫磺制酸裝置中，設計的是國產(chǎn)陽極保護槽管式分酸器，分酸點～42個/m2，達到了所要求的分酸點，本裝置仍使用國產(chǎn)化陽極保護槽管式分酸器。 </p><p><b>　　四、設計特點 </b></p><p&g

14、t;　　1.干吸系統(tǒng)三塔共用一臺酸循環(huán)槽，在酸循環(huán)槽內(nèi)設有一隔板將干燥塔下塔酸與吸收塔下塔酸隔開，采用干燥塔下塔酸作為最終吸收塔吸收酸，吸收塔下塔酸進干燥塔。由于進最終吸收塔吸收酸經(jīng)過干燥塔脫吸，使吸收更充分，減少了最終吸收塔尾氣中SO2的排放量；同其它的流程相比，該流程還省去了串酸過程和相應的管線，使操作和控制過程簡化；循環(huán)酸系統(tǒng)操作溫度較高，降低了酸中溶解的二氧化硫量，尤其是提高了中間吸收塔循環(huán)酸溫，對抑制和減少中間吸收塔酸霧的形成

15、有重要作用。 </p><p>　　2.干吸工段熱濃硫酸管道采用帶陽極保護的不銹鋼管道，一方面，管道布置美觀，減少了酸泄漏點，使生產(chǎn)更加安全；另一方面，管道腐蝕速率小，減少了維護量和維修費用，同時也使維修更方便。 </p><p>　　3.干燥塔、第一吸收收塔、第二吸收塔設置新型的酸分布器（不銹鋼槽管式陽級保護分布器），大幅度提高分酸點，降低了填料高度，優(yōu)化了塔的操作狀況，提高了塔的操作效

16、率；采用中高溫吸收，以抑制霧粒的形成并增大霧粒粒徑以便除霧。吸收塔的頂部設置高效的纖維燭式除霧器，可使第一吸收塔排出氣酸霧≤20mg/Nm3。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 王穎.大型硫磺制酸裝置的設計及探討[J].硫酸工業(yè).2003.5（6）：1-6. </p><p>　　[2] 俞向東.硫磺

17、制酸酸工業(yè).2003.5（6）：1-6. </p><p>　　[3] 王雁彬.大型硫磺制酸裝置設備選型及工藝路線的選擇[J].2005年全國硫酸工業(yè)技術交流會論文集；38-12. </p><p>　　[4] T.Hong.P.rirschet.S.M.Purcel.孟山都公司硫酸新技術[J].硫酸工業(yè).2003. </p><p>　　[5] 張一磷.大型硫磺制