美國mecs公司廢酸再生工藝包的開發(fā)與應(yīng)用

美國mecs公司廢酸再生工藝包的開發(fā)與應(yīng)用

惠州煉油廠是一家集差異、清潔于一體的現(xiàn)代化進(jìn)程中的廠。同時，它也承擔(dān)著安全、環(huán)保、清潔的責(zé)任。本廠廢酸再生裝置引進(jìn)MECS公司專利技術(shù)工藝包,接觸法制酸,以烷基化廢酸為原料,經(jīng)過焚燒裂解、凈化、轉(zhuǎn)化、吸收等工序,產(chǎn)出清潔高濃度工業(yè)硫酸送烷基化裝置回用,生產(chǎn)廢氣通過50m煙囪排放,是重要的環(huán)保裝置之一。處理量1萬t/a,是目前國內(nèi)規(guī)模最小的處理烷基化廢酸的裝置。2010年5月5日一次投料開車成功,2h后產(chǎn)出合格產(chǎn)品,煙氣排放達(dá)標(biāo),至今運行平穩(wěn),工藝表現(xiàn)良好。1主要工藝特點1.1催化蒸燒液的制備考慮到裝置處理量小,焚燒熱能低,設(shè)計采用蓄熱器代替廢熱鍋爐回收焚燒裂解氣的熱量,用于加熱干燥后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器富含SO2的工藝氣,使其達(dá)到催化劑起燃溫度。這種方法解決了廢熱鍋爐因堵塞而造成裝置頻繁停車檢修的問題,保證了裝置長周期連續(xù)、穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)。1.2除霧冷卻來自蓄熱器降溫后的焚燒爐高溫裂解氣(680~750℃),經(jīng)過一級動力波封閉洗滌絕熱蒸發(fā),溫度降至82℃,除霧冷卻效果好;為了強(qiáng)化設(shè)備功能,提高凈化效率,設(shè)計選擇了高效洗滌器進(jìn)行煙氣凈化,有利于煙氣中塵、鐵等雜質(zhì)的去除,降低了污酸排放量,防止了催化劑堵塞,延長了裝置的操作周期,保證了成品酸的質(zhì)量。1.3催化劑的選擇典型的“3+1”型兩轉(zhuǎn)兩吸工藝設(shè)計,前三段催化床層選用MECS極低壓降型催化劑(XLP110、XLP220),最后一段催化床層選用含銫低溫催化劑(SCX2000),確保SO2高轉(zhuǎn)化率(大于99.9%),尾氣不經(jīng)過特殊處理就能達(dá)到比較高的環(huán)保排放要求,減少投資成本。1.4工藝氣體脫除酸霧裝置在兩臺吸收塔設(shè)置除霧器,是一種節(jié)能(ES)系列除霧器,設(shè)計用于從工藝氣體中脫除酸霧。其中的一體式除沫元件為管式玻璃纖維纏繞型,配316不銹鋼濾網(wǎng)和固定件。除霧器對直徑小于1微米的硫酸霧沫的設(shè)計收集效率為99%,確保煙霧排放達(dá)標(biāo)。1.5完善的工藝連續(xù)性保護(hù)邏輯順序控制和自保連鎖系統(tǒng)的使用,為設(shè)備、生產(chǎn)提供了良好的保障。2系統(tǒng)穩(wěn)定性分析自投產(chǎn)運行以來,經(jīng)過生產(chǎn)調(diào)整以及儀表校對工作,裝置運行進(jìn)入穩(wěn)定階段,自控率達(dá)到98%以上。從表1可以看出,裝置的實際操作參數(shù)與設(shè)計指標(biāo)吻合度高,其中干燥塔酸濃、成品酸濃控制非常穩(wěn)定,整套裝置表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和可操作性。當(dāng)然,受儀表、設(shè)備精度及施工質(zhì)量等因素制約,并不是所有參數(shù)都能滿足設(shè)計要求,例如轉(zhuǎn)化一段入口熱損失較大,白天最高可達(dá)430℃,夜間和雨天最低至400℃,保溫質(zhì)量問題嚴(yán)重。3性能表現(xiàn)3.1設(shè)計酸濃,總酸含量為2.凈化系統(tǒng)排污量穩(wěn)定,約510kg/h,酸濃度在2.0%~4.0%,而設(shè)計酸濃為2%,說明焚燒爐氧含量過高,凈化系統(tǒng)硫損失仍存在可降低的空間。以進(jìn)入焚燒爐廢酸流量1350kg/h,濃度90%計算,硫損失占進(jìn)料的1.68%,即凈化系統(tǒng)硫收率為98.32%。3.2凈化效果好,水氣凈化效果好。工藝氣凈化的氣轉(zhuǎn)化系統(tǒng)實際生產(chǎn)中的4段床層壓降均在1kPa左右,開工至今非常穩(wěn)定,表現(xiàn)了較好的通透性,說明工藝氣凈化非常徹底。表2根據(jù)三個連續(xù)工作日測得不同位置SO2的體積濃度計算得出SO2的轉(zhuǎn)化率均在99.8%左右,幾乎全部的SO2轉(zhuǎn)化為SO3,為煙氣SO2達(dá)標(biāo)提供了有力的保障。3.3煙氣so3和酸霧含量總硫損失根據(jù)裝置運行兩月來的進(jìn)料和產(chǎn)品,抽樣計算總硫收率在97.2%。開工初期測得煙氣SO3和酸霧含量總和為13mg/Nm3,如這個損失忽略不計,結(jié)合上文數(shù)據(jù)計算裝置總硫損失為1.86%,與總硫收率基本吻合,說明裝置具有總硫收率高,損失小的特點。3.4燃料氣循環(huán)水使用開工至今共處理廢酸1666.91t,能量單耗166.868kgEO/t,主要消耗體現(xiàn)在燃料氣的使用、循環(huán)水使用以及裝置用電等方面,可通過調(diào)整循環(huán)水用量達(dá)到節(jié)能降耗的效果。3.5不銹鋼系統(tǒng)接觸酸的腐蝕性對運行環(huán)境要求非常苛刻,酸系統(tǒng)長期無腐蝕泄露運行是目前限制硫酸工業(yè)發(fā)展的難點之一。本裝置強(qiáng)酸系統(tǒng)管線設(shè)備采用含ZerCo材質(zhì)的不銹鋼,弱酸輸送泵內(nèi)壁及葉輪用PTFE材料與弱酸隔離,開工至今無腐蝕、穿孔、變薄現(xiàn)象發(fā)生。而以FRP為主要材料的凈化系統(tǒng)管線在92℃弱酸環(huán)境下出現(xiàn)幾處滲漏,檢查確認(rèn)滲漏部位均在FRP管線粘合處。4問題和措施4.1入口溫度對產(chǎn)品分離效率的影響蓄熱器作為系統(tǒng)熱平衡的重要設(shè)備也是轉(zhuǎn)化系統(tǒng)唯一的外部熱源,其換熱效果在生產(chǎn)過程中具有至關(guān)重要的作用。實際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn),設(shè)備、管線保溫效果差,熱損失大。當(dāng)蓄熱器換熱效果達(dá)到工藝所允許最大時,轉(zhuǎn)化一層入口溫度仍會低于催化劑起燃溫度,造成不利影響。如表3所示,當(dāng)一段入口溫度降低,煙氣SO2含量隨之升高,說明目前系統(tǒng)熱平衡不能滿足該情況下生產(chǎn)需求,尤其廣東地區(qū)每年降雨量大,臺風(fēng)頻繁。一旦一轉(zhuǎn)入口溫度不夠,反應(yīng)后移,二轉(zhuǎn)溫升增大,造成一、二段隔板兩側(cè)溫差經(jīng)常高達(dá)130℃,達(dá)到設(shè)計極限,長期下去會縮短隔板使用壽命。隨著蓄熱器換熱效率和催化劑活性的下降,沒有富余的換熱設(shè)計會成為裝置正常生產(chǎn)的瓶頸。針對這種情況,建議加強(qiáng)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)設(shè)備、管線保溫,增設(shè)轉(zhuǎn)化一段床層催化劑裝填量,減少不必要的熱損失的同時避免反應(yīng)后移。4.2廢酸噴嘴清理一次廢酸噴嘴采用合金材料制成,耐酸耐高溫,其噴射效果決定廢酸的分解效果。但開工至今,廢酸噴嘴平均兩個星期更換清理一次,更換要求高、難度大,且更換過程中損壞率高,存在安全風(fēng)險,增加運行成本,建議在廢酸進(jìn)料線上增設(shè)過濾器,減少大顆粒物質(zhì)造成的堵塞。4.3泥支護(hù)局部脫離實際焚燒爐設(shè)計尾部固定,隨著溫度升高爐體膨脹,整體向爐頭方向延伸,爐體支腳與埋件之間滑動摩擦。投產(chǎn)后,焚燒爐頭累計位移較大,埋件生銹,支腳帶動埋件向前位移,造成水泥支座局部脫落,支座邊緣出現(xiàn)裂縫向內(nèi)部延伸。受摩擦阻力不同影響,支腳兩側(cè)位移也不同。經(jīng)與設(shè)計人員檢查發(fā)現(xiàn),焚燒爐表面溫度分布為400~430℃之間,達(dá)到碳鋼耐熱極限(425℃)。采取措施如下:(1)拆掉爐體保溫棉,爐體表面包裝一層防護(hù)鋁皮,使氣流在爐表面與防護(hù)鋁皮之間自下而上自然流動帶走熱量;(2)所有埋件表面涂抹黃油,加大潤滑;(3)用H型鋼固定已損壞的支座,上下固定兩道。采取上述措施后,爐表面溫度降至230~250℃之間,爐頭位移縮小,埋件已回到原位,已損壞支座加固復(fù)原。5mecs的改造特性綜上,MECS廢酸再生工藝采用了先進(jìn)的焚燒裂解氣凈化系統(tǒng)、SO2轉(zhuǎn)化率較高的催化劑、高效的酸霧捕集器以及有針對性的耐酸腐蝕材料,使裝