攀钢WSA制酸已经开工投产.docx

攀钢WSA制酸已经开工投产.docx

《攀钢WSA制酸已经开工投产.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《攀钢WSA制酸已经开工投产.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

攀钢WSA制酸已经开工投产

攀钢WSA制酸系统建成投产

该工程投用后，年可生产浓度98%的浓硫酸1万吨，并可实现煤气脱硫制酸的废渣、废液零排放。

  该系统工程为攀钢煤化工厂的节能减排工程，总投4422.59万元，主要从丹麦托普索公司引进装备和技术，*际上最先进的湿法制酸专利技术。

该工艺具有设备少，工艺简单，占地少，能耗低，制酸效果好等优点。

该系统可处理910Nm3/h的酸性气体，并能与现有的真空碳酸盐工艺相匹配，工艺流程简单、设备维护费用低。

此套湿法制酸工艺在环保上优于目前国内传统的制酸工艺，不消耗工业新水，不会产生废液，每小时生产出4.7吨1MPa的低压蒸汽，年可减排3669吨硫化氢、640吨氰化氢等有害物质，环保效果好。

据悉，采用WSA湿法制酸工艺后，将推动攀钢进一步实现经济、社会和环境的协调可持续发展。

　河北省第一个WSA制酸工艺工程日前在河北钢铁集团邯钢公司西区焦化厂建成并顺利出酸。

该工程建成投产后年可生产浓度98%的浓硫酸1.8万吨，输出副产品中压蒸汽43200吨，实现废物、废液零排放及尾气达标排放，增创效益1886万元。

　　该工程为邯钢西区焦化厂配套的节能减排工程，总投资4000多万元，主要装备WSA冷凝器、硫酸冷却器和酸泵等，均从丹麦托普索公司引进工艺技术采用丹麦托普索公司的WSA制酸专利技术。

工艺流程短、设备占地少、投资省，设置的废热锅炉可最大限度利用燃烧气的余热，节省了能源，提高了整个装置的热效率。

该工艺采用较高活性的湿式转化催化剂，转化效率超过99%；硫酸质量达到商业级硫酸标准；装置不产生废物和废水，尾气达到国家环保排放标准。

15万吨/年WSA制硫酸工艺简述1.WSA工艺技术特点2.工艺流程简述

2.1

酸性气焚烧和工艺气体冷却

2.2

SO2的转化

2.3

硫酸的冷凝

2.4

硫酸的冷却

2.5

熔盐系统

2.6

催化剂

3．工艺流程特点

3.1

焚烧部分

3.2

反应部分

3.3

酸冷凝部分

4.主要控制方案特点

5.主要设备特点

5.1

SO2反应器特点

5.2

酸性气焚烧炉特点

5.3

WSA冷凝器特点

1.WSA工艺技术特点

WSA硫酸装置工艺技术的主要特点为：

1）硫回收率高，可达99％，产品单一，唯一的产品为达到商品级标准的浓硫酸；2）该工艺除消耗催化剂外不需要任何化工药品或添加剂；3）不产生废料，对环境没有二次污染；4）除启动时需启动燃料和热载体熔盐熔融时需要外加热源外，一旦运转起来便产生大量热能，副产的高压蒸汽除供生产使用外，还可供其他方面使用；5）操作弹性大，装置能在30%~100%负荷下连续运行；6）无须干燥，湿法催化制酸，应用合适的换热方法和先进的酸雾控制技术，保证过程气中的SO3与H2O直接冷凝生成硫酸；7）适用范围广，可处理各种含硫气体及废硫酸。

2.工艺流程简述

2.1酸性气焚烧和工艺气体冷却

酸性气在焚烧炉中焚烧,焚烧温度为1100℃。

新鲜燃烧风在WSA冷凝器中进行预热，使其温度达到约230℃，H2S焚烧炉在10％过剩O2条件下运行。

在焚烧炉内生成的工艺气体，经废热锅炉和熔盐冷却器冷却，工艺气体被冷却到约430℃。

来自废热锅炉的工艺气体被直接送到SO2反应器中。

2.2SO2的转化

SO2+1/2O2

SO3+100kJ/mol

在SO2反应器中，工艺气体中所含的SO2在三层绝热催化床层上转化，根据以下（放热）反应方程式，在反应器中SO2转化成SO3，总转化率达99.0%。

这是一个热平衡反应式，为了使总转化率超过99%，需要在两催化剂床之间冷却工艺气体。

因此在反应器上，装有两个床间冷却器。

在第一床间冷却器中，工艺气体用过热蒸汽冷却，使其温度从565℃降到430℃。

在第二床间冷却器中，工艺气体用熔盐冷却，使其温度从460℃降到400℃。

工艺气体离开SO2反应器的第三层催化床，进入气体冷却器中，用熔盐进一步冷却，使其温度达到WSA冷凝器的入口温度。

在SO2反应器中形成的SO3与工艺气体中的水蒸汽通过下列反应式进行水合反应（放热反应）。

SO3（气）+H2O（气）

H2SO4（气）+101kJ/mol

这种以气态方式存在的硫酸意味着工艺气体中酸的露点较高，因此，从气体冷却器出来的工艺气体的出口温度必须高于该酸的露点（约260℃），所以，工艺气体将被冷却到290℃。

2.3硫酸的冷凝

工艺气体进入WSA冷凝器后,利用流经管程内六个通道（十字交叉流）的空气，冷却WSA冷凝器内的气体，工艺气体被冷却到约100℃。

2.4硫酸的冷却

从WSA冷凝器底部流出的成品酸的温度为260℃，与冷循环酸相混合。

混合后的温度为60℃，然后进入酸冷器中，冷却到40℃。

2.5熔盐系统

SO2转化所产生的热量、以及气相水合所产生的热量用于产生蒸汽。

在第二床间冷却器和工艺气体冷却器内，将这些热量交换给熔盐。

热熔盐在蒸汽过热器和熔盐冷却器中冷却。

熔盐在这两个换热器之间的循环温度为275℃～355℃。

2.6蒸汽系统

在废热锅炉以及熔盐冷却器中，可产生压力为4.2MPa的饱和蒸汽。

在蒸汽过热器和第一床间冷却器中，过热所产生的蒸汽，产生450℃的过热蒸汽。

工艺原则流程见图1。

2.7催化剂

WSA装置的催化剂为：

VK-WSA。

从TOPSOE引进,催化剂的使用寿命为5-7年。

图表1

3.工艺流程特点

3.1焚烧部分

酸性气要求完全燃烧，并且燃烧后工艺气体出焚烧炉的温度不超过1150℃。

酸性气、燃烧风的配比采用引入代表工艺过程配比质量指标的第三参数来进行比值自动设定，保证酸性气完全燃烧且氧的过剩量控制在一定水平。

为了保持工艺过程中的水平衡，需要时补充一定量的中压蒸汽。

3.2反应部分

催化剂床层上发生的反应为：

SO2+1/2O2←→SO3+Q,由于该反应为可逆放热反应，必须及时取走反应热，才能促进SO2完全转化成SO3，因此SO2反应器的各段催化剂床层出口均设有内取热器。

3.3酸冷凝部分

硫酸的冷凝采用独有的直接冷凝法，SO3和工艺气体中的水直接冷凝成硫酸，工艺流程更为简单。

采用先进的酸雾控制手段，工艺尾气在环保达标上优于目前国内传统的制酸装置和硫磺回收装置。

4.主要控制方案特点

酸性气制硫酸装置的工艺过程及介质较特殊，技术难度大，对控制要求高，联锁、紧急停车系统复杂，设计采用集散控制系统（DCS），同时配备PLC，以适应高精度及其部分复杂控制的要求，现场仪表配置高精度先进的电子仪表，将自动化控制提高到一个新的水平。

酸性气、燃烧风的配比控制采用常规的双闭环比值控制会受到温度、压力、组分等各种因素的影响，难以精确控制在期望值上。

引入代表工艺过程配比质量指标的第三参数来进行比值自动设定，从而构成窜级比值控制系统。

由于处理量本身波动大，因此在窜级比值调节系统的基础上进行再优化，利用DCS的强大计算功能，采用分程及模块计算的先进控制。

能较好解决焚烧炉的燃烧控制。

5.主要设备特点

5.1

SO2反应器特点

SO2反应器是一台锥顶形立式容器，内设三个由格栅支撑的催化剂床层，催化剂床层下方均设有层间冷却器，以便取走反应热，提高转化率。

由于S02反应器内由上至下的催化剂床层温度呈现逐步下降的梯度分布，第二层间冷却器以上部分的温度较高，以下部分的温度较低，因此，根据反应器各段操作温度的不同选用三种不同的材料。

5.2

酸性气焚烧炉特点

酸性气焚烧炉为一卧式圆筒炉，中间有一缩径口，以便合理的组成燃烧动力场,加强炉内气流的充分混合和燃烧。

炉膛由两层衬里组成，一层为耐火层，直接与火焰接触，另一层为保温层。

此炉燃烧器与一般炼厂加热炉火嘴要求不同，一般炼厂加热炉火嘴主要要求控制温度及热效率，而酸性气加热炉火嘴主要要求原料燃烧完全，选用预混式旋流火嘴，以保证燃烧效果。

目前我厂要将两种或几种物质在同一台焚烧炉中燃烧，不但要考虑物质之间在物理和化学性质方面的差异，更重要的是要考虑这些物质燃烧时的相互影响，绝不允许升华硫产生。

如果目前没有更合理的燃烧火嘴，建议采用两炉或三炉并联操作。

这样各种物质互不影响，且操作检修均灵活方便。

5.3

WSA冷凝器特点

WSA冷凝器是一个降膜式冷凝器，由多组并联的玻璃管组成，玻璃管配有螺旋线和除雾器。

工艺气体中所含的H2SO4在管程向上流动，由空气冷凝后的硫酸沿玻璃管壁流到底部的酸收集罐中。

WSA冷凝器是本装置的关键设备之一，成套从TOPSOE引进。

注：

北京炼焦化学厂的焚烧炉燃烧硫磺和硫化氢。

固体、气体同时存在。

前一段时间本人与网友讨论了关于WSA的稳定运行问题。

目前已通过检修已能稳定运行，本次检修主要针对了前期出现的问题进行了有针对性地检查，如：

系统阻力高、燃烧不完善、热风机不上量等，通过检修主要解决了系统阻力高、热风机不上量的问题，系统阻力高主要在换热器的进口有堵塞及[wiki]催化剂[/wiki]的结块表层的硬化从而导致了整个系统阻力高热风机闷打

wsa装置关键还是硫化氢的充分燃烧，就是烧嘴的燃烧性能一定要达到设计的要求，不然会有很多的后遗症

我正做WSA设备，转化器的问题是内部换热器的焊接问题，冷凝器里的玻璃管容易破裂。

冷凝器玻璃管在开停车的升降温速率以及管壳程的压力降要控制好，一般是没问题的。

床间内置换热器在施工时一定要质量过硬，若因焊接部位出现泄漏将是非常麻烦的事。

我公司的ＷＳＡ装置转化器内置换热器法兰连接在开车一段时间后，密封面泄露，现采用焊接方法直接焊接起来，不知你们厂是如何处理这个问题的？

目前，我公司计划采用丹麦TOPSOE公司的WSA湿法制[wiki]硫酸[/wiki]工艺技术，拟建一套硫酸装置。

据了解，目前国内的中石化长岭炼化和株州某公司已经成功的应用该技术实现了含硫尾气的综合利用。

如果那位仁兄有这方面的相关资料或实践操作经验

株冶有一套WSA湿法硫酸装置！

国内目前应用的好像有3家。

主要的问题有：

1、换热方面：

熔盐换热器换热管为石英管，一旦破裂处理起来相当麻烦，还有就是熔盐定期要更换，熔炼的配比也很讲究。

2、产品方面：

不能生产98%酸。

3、触媒只能采用进口，国产触媒无法用！

用上去很快就失活。

1、换热器是经常坏,但主要是[wiki]设备[/wiki]局部的补偿结构有问题。

2、能产而且一直在产98酸

3、转化区全在[wiki]露点[/wiki]以上。

不是无法用，而是国内就两套都没用过。

不过该流程对触媒的要求确实是很高的,一次转化要达到那么高的转化率.....

硫化氢制酸的生产技术进展

来源:

中国[wiki]化工[/wiki]信息网2007年3月13日

  用工业废气中的H2S作原料生产硫酸一般有两条路线：

1）先将H2S制成硫磺，然后用通常的硫磺制酸装置生产硫酸。

该技术是国内外应用极为普遍的技术，且中国的工艺技术也已基本成熟，除部分关键设备外均可实现国产化。

H2S制取硫磺典型的方法有克劳斯法和选择性氧化法。

2）省略掉克劳斯装置，以H2S为原料直接制得硫酸，可大大简略流程，节省投资。

H2S直接制硫酸工艺分干法与湿法2种。

所谓的干接触法是将H2S气体燃烧成SO2后，采用与传统的硫铁矿制酸工艺相似的方法洗涤、干燥、催化转化、吸收。

湿接触法则是无需洗涤、干燥，在水蒸气存在下将二氧化硫催化转化成三氧化硫并直接凝结成酸。

可见，湿法技术更为简单，有利于系统热量的回收。

用工业中的废气作原料生产硫酸时，由于硫化氢在分离过程中已经进行过洗涤，不需要再进行净化，所以采用湿接触法特别适宜。

最有代表性的技术为丹麦托普索公司的湿法硫酸工艺、德国鲁奇公司的低温冷凝工艺和康开特工艺。

  1  H2S制硫磺

  1.1  克劳斯（Claus）法

  克劳斯法是一种比较成熟的多单元处理技术，是目前应用最为广泛的硫回收工艺。

中国目前Claus硫磺回收装置约77套。

根据进气中H2S体积分数的高低，分别采用直流克劳斯法、分流克劳斯法、直接氧化克劳斯法。

其工艺过程为：

含有硫化氢的酸性气体在克劳斯炉内燃烧，使部分硫化氢氧化为二氧化硫，二氧化硫再与剩余的未反应的硫化氢在催化剂上反应生成硫磺。

  克劳斯氧化法的特征为：

1）控制n（O2）：

n（H2S）＝1：

2，若氧气含量过高有SO2溢出，过低则降低H2S的脱除效率；2）需要安装除雾器脱除气流中的硫以提高硫回收量；3）克劳斯法硫总回收率为94%-96%；4）对含可燃性成分的气体如煤气，或当硫质量分数低于40%时不宜用克劳斯法。

  近年来，随着各国对[wiki]环境[/wiki]污染的控制日益严格，世界上许多大公司和科研机构加强了对硫回收技术的开发，出现了许多新工艺、新技术。

  最早开发的有低温克劳斯工艺，低温克劳斯工艺包括亚露点工艺和亚固点工艺。

所谓的亚露点工艺是以在低于硫露点的温度下进行克劳斯反应为主要特征的工艺。

该类工艺主要有Sulfreen系列、ER克劳斯、CBA、MCRC等。

亚固点工艺是在低于硫凝固点（100℃）下进行克劳斯反应的工艺。

目前见报道的有ClinsulfSSP工艺。

相继开发的有还原－吸收技术（SCOT法），还原－氧化技术（BSRP法），MCRC亚露点硫磺回收技术等。

  这些尾气处理工艺技术各有利弊。

SCOT和BSRP法可以使总硫回收率达99.5%以上，适于大型Claus制硫工厂，能满足对SO2排放要求特别严格的国家和地区。

但此类工艺环节多而繁杂，其投资、能耗及原材料消耗是所有尾气处理方法中最高的。

Sulfreen和CBA法工艺简单可靠，投资省，能耗及原材料费用低，但总硫回收率只保证在98%以上，适合小型Claus硫回收工厂，能满足对SO2排放限制不太严格的国家和地区。

此类工艺要求严格控制n（H2S）/n（SO2）＝2：

1和有机硫含量，以保证总硫回收率，需周期切换反应器以保证过程连续。

MCRC工艺与其他工艺相比，流程进一步简化，其投资、能耗及原材料消耗费用进一步降低，而效率极高，但为了保证总硫回收率，该法仍需要严格控制n（H2S）/n（SO2）和有机硫含量。

  中国低温克劳斯技术起步较晚，尚处于引进和消化吸收阶段。

20世纪80年代中国引进了2套Sulfreen工艺，但这两套装置却未开工过。

进入20世纪90年代，中国又从加拿大引进了MCRC工艺，并且又自行设计与建设了两套，都已成功运转，总回收率达到99.0%-99.8%，该工艺技术在中国消化吸收比较好。

1.2  选择性氧化法

  选择性氧化法是在催化剂的作用下用空气中的氧把H2S直接氧化为硫。

选择性氧化法技术的关键是研制出选择性好、对H2O和过量O2不敏感的高活性催化剂，目前用铁基金属氧化物的不同混合物制备。

该法硫的总回收率可达98%-99%。

  选择性催化氧化硫回收技术主要有：

塞列托克斯法（Selectox）硫回收工艺和莫道普法（Modop）尾气处理工艺。

  另一种选择性氧化法是超级克劳斯法（SuperClaus）。

超级克劳斯工艺有2种类型：

SuperClaus-99型和SuperClaus-99.5型。

超级克劳斯工艺中气体不必脱水，选择性氧化时，可配入过量氧而对选择性无明显影响。

该工艺方法简单，操作容易。

过程连续无需周期切换，硫回收率高，投资省，能耗及原材料费用低，且应用规模不限，使用范围广。

目前，超级克劳斯技术已在德国、荷兰、美国、加拿大和日本等国推广，中国也已引进并投产运行。

  2  H2S直接制酸

  2.1  低温冷凝工艺

  低温冷凝工艺是20世纪30年代德国鲁奇公司提出的一种湿接触法制酸工艺。

该工艺中，硫酸冷凝装置是喷淋填料塔，其后接除雾器。

该工艺过程是：

1）含硫化氢的洁净气体在焚烧炉内燃烧；2）二氧化硫在转化器内催化转化；3）出转化器的气体直接进入冷凝塔，与塔顶喷淋的循环冷硫酸逆流接触，冷凝成酸。

  低温冷凝工艺中SO2转化率可达98.5%，产品ω（H2SO4）为78%左右。

缺点是使用范围有限，不能处理燃烧后φ（SO2）低于3%的气体，仅适用于小规模装置。

  目前，鲁奇公司已建成了60多套这种装置。

中国北京焦化厂和宜化钢铁公司焦化厂引进并应用了该技术。

  2.2  康开特（Concat）法

  Concat工艺又称高温冷凝工艺，是继低温冷凝工艺后鲁奇公司又推出的改良的湿法接触催化生产硫酸工艺。

高温冷凝即三氧化硫气体与水蒸气在高温下凝结成酸。

该工艺的冷凝装置选用文丘里冷凝器。

该工艺过程为：

1）湿的H2S气体与燃料气配合，在焚烧炉内进行燃烧；2）SO2在转化器内进行氧化；3）气体进入冷凝文丘里管，与高度分散的热硫酸并流接触，生成硫酸，沉析放热。

最后进行气体的冷却和硫酸雾滴的分离。

  该工艺特别适用于处理温度高、H2S，CS2和CO2含量低的气体，可处理燃烧气中φ（SO2）<1%的气体并保持自热平衡。

该法也适用于处理克劳斯法回收硫工艺的尾气，硫回收率可达99.5%。

产品硫酸的质量分数可达到93%。

  与克劳斯排放气脱硫工艺相比较，康开特工艺的投资比较低，约只有克劳斯装置投资的30%。

另外，康开特硫酸工艺除风机和循环泵需电力外，不需要其他的附加能量。

中国山西化肥厂已引进一套康开特硫酸装置。

  2.3  湿气制酸（WSA）法

  湿气体制酸法是由丹麦托普索公司开发的一种含硫湿气直接制酸工艺。

该工艺的冷凝装置为降膜冷凝器。

该工艺过程为：

1）原料气燃烧生成SO2；2）转化成SO2后的含湿气体经冷却进入SO2转化器生成SO3；3）SO3和携带的水蒸气进入冷凝器直接冷凝成酸。

  该工艺的特点是：

1）硫回收率高，可达99%，产品单一，唯一的产品为达到商品级标准的浓硫酸；2）该工艺除消耗催化剂外不需要任何化工药品或添加剂；3）不产生废料，对环境没有二次污染；4）除启动时需启动燃料和热载体熔盐熔融时需要外加热源外，一旦运转起来便产生大量热能，副产的高压蒸汽除供生产使用外，还可供其他方面使用；5）适用范围广，可处理各种含硫气体。

  目前，国外已有30多套WSA装置投产，中国长岭炼油厂和株洲冶炼厂引进了该技术并已运转。

  3  结论

  主要3种硫化氢直接制酸生产工艺的特点，如表1所示。

  表1  低温冷凝法、康开特法和WSA法的特点

生产工艺    硫回收率/%    w（硫酸）/%    冷凝装置    余热利用    适用范围

低温冷凝法    98.5    78    喷淋式填料塔    少    小

康开特法    99.5    93    文丘里    可保持自冷凝器热平衡    较大

WSA法    99.0    98    降膜式冷凝器    副产高压蒸汽    很广

根据以上3种生产工艺的介绍，可以看出从工艺流程、操作弹性、能耗、回收余热，到硫回收率和产品硫酸的质量分数，WSA工艺都优于其他工艺。

随着环保要求日益严格，硫回收装置的尾气处理将越来越受到人们的重视，WSA技术可以直接处理炼油厂脱硫装置的酸性气体制酸，也可以处理克劳斯装置尾气制酸，在中国有着广泛的应用前景。

如能对引进的技术进行消化吸收，必将取得较大的进展。

现在的湿法硫酸工艺（丹麦WSA）是酸气在燃烧炉内燃烧。

温度是1175度左右，然后去余热锅炉产蒸汽，同时工艺气降温490度，再去过热器降温420度左右，去绝热SO2反应器，经过两次取热，一次过热后工艺气降温为280度，去WSA水幕冷凝器被空气降温冷凝为硫酸，控制浓度97。

6%以上，废气150度由烟囱排出达到排放标准。