300kt_a硫磺制酸装置及试生产

［ 摘 要］ 介绍浙江忠鹏化工有限公司 ３００ ｋｔ ／ ａ 硫磺制酸装置的工艺流程、设备及试生产情况。该系统在设 计中成功地应用了不锈钢和碳钢相结合转化器、新型大孔板波形管碟环式换热器、阳极保护不锈钢酸冷却器、热 管省煤器、ＤＣＳ 控制系统等新材料、新技术， 使装置运行可靠， 技术指标先进。７２ ｈ 性能考核表明， 系统设计合 理， 主要工艺指标达到设计要求， 总转化率达 ９９．９４％， 吸收率达 ９９．９９８％， 具有显著的经济效益和社会效益。
磷肥与复肥
２００７ 年 ７ 月
３８
Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ＆ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ
第 ２２ 卷第 ４ 期
◆硫 酸◆
３００ ｋｔ ／ ａ 硫磺制酸装置及试生产
张如庆 １， ２， 吴敬山 ３， 周锦Байду номын сангаас ２
（ １．扬州大学 化学化工学院， 江苏 扬州 ２２５００２； ２．盐城庆松硫能有限公司， 江苏 盐城 ２２４３００； ３．扬州庆松化工设备有限公司， 江苏 扬州 ２２５１１５）
２． Ｑｉｎｇｓｏｎｇ Ｓｕｌｆｕｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ， Ｙａｎｃｈｅｎｇ， Ｊｉａｎｇｓｕ ２２４３００， Ｃｈｉｎａ；
３． Ｑｉｎｇｓｏｎｇ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏ．， Ｌｔｄ， Ｙａｎｇｚｈｏｕ， Ｊｉａｎｇｓｕ ２２５１１５， Ｃｈｉｎａ ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｐｌａｎｔ ｗｉｔｈ ３００ ｋｔ ／ ａ ｃａｐａｃｉｔｙ ｆｒｏｍ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｕｌｆｕｒ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｎ Ｚｈｏｎｇｐｅｎｇ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｚｈｅｎｇｊｉａｎｇ ｐｒｏｖｉｎｃｅ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ． Ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｄｅｘｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｐｌａｎｔ ａｒｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ， ｗｈｉｃｈ ｒｅｓｕｌｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｄｏｐｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｕｃｈ ｎｅｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｂｏｔｈ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ａｎｄ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ， ｔｈｅ ｄｉｓｃ ａｎｄ ｄｏｕｇｈｎｕｔ － ｓｔｙｌｅ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ ｗｉｔｈ ｂｉｇ ｏｒｉｆｉｃｅ ｐｌａｔｅ ａｎｄ ｃｏｒｒｕｇａｔｅｄ ｐｉｐｅｓ， ｔｈｅ ａｃｉｄ ｃｏｏｌｅｒ ｏｆ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｗｉｔｈ ａｎｏｄｉｃ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ， ｈｅａｔ ｐｉｐｅ ｅｃｏｎｏｍｉｚｅｒ， ａｎｄ ＤＣＳ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ， ｅｔｃ． Ａ ７２ ｈｏｕｒ ｒｕｎ ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ａ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｄｅｓｉｇｎ ｗｉｔｈ ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｄｅｘｅｓ ｃｏｎｆｏｒｍｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｔａｒｇｅｔｓ， ｔｏｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ９９．９４％， ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ９９．９９８％， ｏｎ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｓｏｃｉａｌ ｂｅｎｅｆｉｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎZ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｕｌｆｕｒ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌZ ３００ ｋｔ ／ ａZ ｔｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
３） 采用“３ ＋ ２”两转两吸工艺。二氧化硫总 转化率达 ９９．９４％， 吸收率达 ９９．９９８％， 尾气排放 ρ（ ＳＯ２） ≤ ９６０ ｍｇ ／ ｍ３， 酸雾不大于 ４５ ｍｇ ／ ｍ３。
４） 干吸系统 ３ 塔共用 １ 台酸循环槽， 循环 槽用一道隔墙分割成两个既相对独立， 又相互连 通的泵槽， 串酸通过隔墙底部的开孔进行， 节省 了串酸管线， 使操作过程简化。
ｃａｐａｃｉｔｙ ｆｒｏｍ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｕｌｆｕｒ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ
ＺＨＡＮＧ Ｒｕ － ｑｉｎｇ１，２， ＷＵ Ｊｉｎｇ － ｓｈａｎ３， ＺＨＯＵ Ｊｉｎ － ｄｏｎｇ２
（ １． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｙａｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｙａｎｇｚｈｏｕ， Ｊｉａｎｇｓｕ ２２５００２， Ｃｈｉｎａ；
来自熔硫工序的液硫采用磺枪机械雾化且结 合热空气旋流入焚硫炉， 磺枪进口压力控制在 ０．８ ＭＰａ， 磺管为蒸汽夹套， ５ ／ １ ０００ 坡度安装。在炉 头设有放磺阀， 以备停车时将管内液硫全部放净。
转化工序采用“３ ＋ ２”两次转化流程。出废 热锅炉的炉气约 ４２０ ℃进入转化 １ 段， 转化 １ 段出 口为 φ１ ８００ ｍｍ 不锈钢管道， １ 段出口气体约 ５９５ ℃ 经高温过热器， 在此换热产出 ３．８２ ＭＰａ、４５０ ℃的 过 热 蒸 汽 送 发 电 工 段 ， 转 化 率 约 为 ６５％， 而 冷 却 后 的 炉 气 约 ４５５ ℃进 入转化 ２ 段 ； ２ 段 出 口 气 体 约 ５２０ ℃进 入 第Ⅱ换 热 器 管 程 将 热 量 传 给 ２ 次 转 化的 ＳＯ２ 侧炉气， 温度降至 ４３５ ℃后进入转化器 ３ 段触媒层反应， 转化率可达 ８５％； 出 ３ 段约 ４５０ ℃ 的炉气经过第Ⅲ换热器管程， 再经 ２＃ 热管省煤器 将气体温度降到 １７０ ℃送往第 １ 吸收塔， 转化率可 达 ９３％； 经 第 １ 吸 收 塔 吸 收 ＳＯ３ 后 的 气 体 依 次 经 过第Ⅲ换热器和第Ⅱ换热器， 利用转化 ２、３ 段的
流入助滤槽， 再经助滤泵加压送至液硫过滤器强 制过滤， 使其灰分降至 ０．００３％以下， 然后送至沉 降槽， 再经液硫输送泵送至精硫大储槽。精制液 硫从精硫大储槽送至炉前液硫地下槽， 再由精硫 泵送入焚硫炉， 与干燥空气混合燃烧。
精硫槽槽体采用碳钢壳体， 考虑到液硫中稀 酸对设备的腐蚀， 液硫界面处内衬耐酸瓷砖， 加 热 蒸 汽 盘 管 在 液 硫 界 面 处 管 道 均 衬 有 Ｆ４６ 耐 酸 材 料， 搅拌轴材质为 ２０ｇ， 外包聚四氟乙烯套管。在 熔硫槽、助滤槽、沉降槽上部设有灭火蒸汽装置， 下部设有专用阀门， 以备清渣及停车放硫磺用。 熔硫槽、助滤槽、沉降槽、精硫储槽和液硫地下 槽 加 热 面 积 分 别 为 ９６ ｍ２， １９ ｍ２， １２６ ｍ２， ２０６ ｍ２ 和 １６ ｍ２。 １．１．２ 焚硫、转化工序
干吸工序采用 ９８％硫酸干燥， 两次中温吸收。 酸循环流程采用塔、槽、泵、器的干吸系统的循 环流程， 减少串酸， 加水操作。干燥塔、第 １ 吸 收和第 ２ 吸收塔合 用 １ 个 卧 式 循 环 槽 Ｖ ＝ １２８ ｍ３， 烟酸塔单独用 １ 个 立 式 循 环 槽 Ｖ ＝ ２２ ｍ３， 槽 内 衬 耐酸瓷砖， ４ 塔均配备 ＬＳＢ 高温浓硫酸液下泵、４ 台管壳式带阳极保护酸冷却器和 １ 台管壳式不带 阳极保护酸冷却器。各循环槽口均密封， 槽体上 均设有 ＰＶＣ 环保管与干燥塔进气管连接， 循环槽 内微负压。２ 吸循环酸泵出口产酸经酸冷却器后进 入计量槽。 １．１．４ 脱盐水工序
该硫酸装置是积极消化吸收国外先进技术的 国产化设计和装备。在设计中积极采用新材料、
新技术， 系统以固体硫磺为原料， 采用动态熔硫， 机 械 过 滤 ， 液 体 硫 磺 燃 烧 ， 废 热 回 收 ， ９８％酸 干 燥， “３＋２”式两次转化， 中温两次吸收， 同时生产 １０４．５％发烟硫酸的工艺流程。系统工艺流程见图 １。 １．１ 工艺流程
经过预处理后的原水进入清水箱， 经原水泵 加压和机械过滤器过滤后进入阳离子交换器， 与 酸性树脂交换除去或降低水中的阳离子后， 水中 含有大量游离 ＣＯ２， 所以在阳离子交换器后设有鼓 风 机 式 除 ＣＯ２ 器 ， 将 大 部 分 游 离 的 ＣＯ２ 除 去 ， 进 入中间水箱， 经过中间水泵加压后， 送入阴离子 交换器与碱性树脂交换， 除去或降低水中的阴离 子后， 进入脱盐水箱， 脱盐水泵出口有加氨装置 调节 ｐＨ 值后再送入除氧器。 １．２ 装置主要特点
［ 关键词］ 硫酸生产； 硫磺原料； ３００ ｋｔ ／ ａ； 试生产 ［ 中图分类号］ ＴＱ １１１．１６ ［ 文献标识码］ Ａ ［ 文章编号］ １００７ － ６２２０（ ２００７） ０４ － ００３８ － ０６
Ｔｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｐｌａｎｔ ｗｉｔｈ ３００ ｋｔ ／ ａ
浙江忠鹏化工有限公司是浙江鹰鹏化工有限公 司与日本伊藤忠商事株式会社共同投资新组建的中 外合资公司， 注册资本为 １ ０９６ 万美元， 公司地处 浙江省金华市。浙江忠鹏化工有限公司现有 １ 套年 产３００ ｋｔ ［ｗ（ Ｈ２ＳＯ４） ９８％， １８０ ｋｔ； ｗ（ Ｈ２ＳＯ４） １０４．５％， １２０ ｋｔ］ 硫酸， ９ ０００ ｋＷ ／ ｈ 蒸汽发电装置。该装置 于 ２００６ 年 ８ 月建成， 同年 ９ 月一次试车成功。全 套工程由扬州庆松环境化学工程设计研究有限公司 设计， 非标设备由扬州庆松化工设备有限公司安 装、制造、施工、调试和生产。以下主要介绍该硫 酸系统的设计与试生产情况。 １ ３００ ｋｔ ／ ａ 硫磺制酸工艺流程及设计特点
５） 空气鼓风机设置在干燥塔下游， 以充分 利用风机压缩升温的热量。空气经干燥塔后温度 由 ２５ ℃升至 ６１ ℃， 再经空气鼓风机压缩， 温度由 ６１ ℃升至 １０２ ℃左右进入焚硫炉。利用这部分空气 压缩热， 使产生的中压蒸汽可提高热能回收率 ３％ ～ ４％［１］， 同 时 减 少 了 干 燥 塔 酸 冷 却 器 冷 却 水 的 消 耗 量。
１） 热能得到充分回收。该装置充分利用 液体硫磺焚烧产生的高温位热能和二氧化硫转 化产生的中温位热能， 提高了余热回收， 每吨
２００７ 年