HRS蒸汽喷射器冷凝酸排放技术改造

2022-04-01蒲正雄

硫酸工业 2022年1期

赵强，蒲正雄

（威顿达州化工有限责任公司，四川达州 635000）

威顿达州化工有限责任公司（以下简称威顿达州化工）有2套硫黄制酸装置，一期为800 kt/a硫黄制酸装置，于2013年7月建成投产；二期为400 kt/a硫黄制酸装置，于2014年7月建成投产。两套装置的生产工艺均是“3+1”二转二吸，并配套孟莫克的低温余热回收系统（HRS）。HRS替代第一吸收塔，通过提高循环酸温度，将三氧化硫与水反应的热量加以利用生产0.5 MPa的低压蒸汽。蒸汽喷射器是HRS的关键设备，在生产过程中蒸汽喷射器会产生冷凝酸。常规的做法是在喷射器底部侧面装2个排放阀，定时人工手动排酸，用专制的桶接收冷凝酸，再人工搬运至地槽回收。冷凝酸排放和收集费时费力，也容易引发安全事故，已成为作业过程中的安全隐患。

1 存在问题

1.1 安全环保问题

冷凝酸排放和收集存在以下安全问题：①打开排放阀时，如果开度过大，由于管内有压力，喷射出的冷凝酸会从桶底反弹溅至操作人员的身上造成烧伤；②浓烈的酸雾会对操作人员造成伤害；③转移冷凝酸至地槽的倾倒过程中存在较大的溅酸风险。

冷凝酸排放和收集存在以下环保问题：①排放冷凝酸时有大量的酸雾直接排到大气，造成环境污染；②排放冷凝酸会有少部分残留酸滴在地面，需用大量水冲洗地面，转移冷凝酸的桶内残留酸亦需用大量水冲洗，从而产生大量的酸性污水。

1.2 设备腐蚀损坏

产生的冷凝酸量随着生产负荷、蒸汽品质的变化而波动，每天排放的冷凝酸量时多时少。冷凝酸量多时，排放阀、管道充满冷凝酸，漫回至蒸汽喷射器底部，逐渐被烟气加热至200 ℃，高温冷凝酸会沿着耐酸砖缝渗到金属部分而造成腐蚀。排放的高温冷凝酸不适合用塑料桶转移，只能采用316L不锈钢桶。桶内残酸清洗不彻底时容易被腐蚀穿孔。每次排放冷凝酸时，内管壁残留冷凝酸吸潮后成为稀硫酸，腐蚀排放阀和管道[2]。

2 改造方案

针对冷凝酸排放和收集问题，威顿达州化工进行了技术改造。在排放阀下方400 mm左右设置1个冷凝酸收集罐，使蒸汽喷射器产生的冷凝酸自流到罐内储存。收集到一定量后用气动隔膜泵通过管道将冷凝酸输送至地槽。

收集罐用外径325 mm、长800 mm的316L不锈钢管制作，顶部开孔焊接一个外径为57 mm的法兰短接作为冷凝酸进口，并用内衬聚四氟乙烯的金属软管与排放阀连接。收集罐顶部侧面设置外径为14 mm的排气阀，用于检修时排放罐内余气。每天检查一次蒸汽喷射器至收集罐是否有酸泥堵塞现象。收集罐底部侧面紧贴底板焊接外径为108 mm的短接法兰，作为清理酸泥的手孔，长度以60 mm为宜。在手孔的上方10 mm左右安装1根透明聚四氟乙烯材质液位管，作为泵启、停的参考。在手孔上方10 mm左右的适合位置设置外径为32 mm的短接法兰，用于连接气动隔膜泵。

在收集罐冷凝酸出口侧下方制作泵架，并焊接成一体，将气动隔膜泵安装在泵架上。气动隔膜泵气源接压缩空气，压力为0.6 MPa左右，管线设置根部阀、三联件和隔离阀。

冷凝酸排放和收集系统见图1。

图1 冷凝酸排放和收集系统

3 泵选型

泵是冷凝酸排放和收集系统的唯一动设备，其选型尤为重要。根据工况条件，选用QBY3-25型气动隔膜泵，泵体与介质接触部分采用316L不锈钢材质，膜片为聚四氟乙烯材质。

气动隔膜泵具有质量可靠、使用寿命长、噪音低、震动小、可空转等优点，既能抽送流动的液体，又能输送不易流动具有有一定黏稠度的介质。

气动隔膜泵运行时不需灌引酸，吸程高达5 m，扬程达70 m，且扬程、流量可通过气阀开度实现无级调节。该泵无旋转部件和轴封，抽送的介质与泵的运动部件、工件介质完全隔开，所输送的介质不会向外泄漏，抽送有毒、易挥发或腐蚀性介质时不会造成环境污染和危害人身安全。

4 操作流程

关闭气动隔膜泵的出口阀和排气阀，手孔用盲板关闭。排放阀全开使冷凝酸自流到冷凝酸收集罐。当收集罐冷凝酸的液位达到一定高度（稍低于排气阀）时，启动泵送酸。先打开泵出口阀，再打开压缩空气根部阀，调节三联件调节旋钮，压力升到总管压力，然后打开泵进气隔离阀，启动泵开始送酸。当液位管中酸的高度为10 mm左右时，关闭泵进气隔离阀，停泵，其他所有阀门按之前设置的状态不动，进入下一个收集冷凝酸周期。