采用空塔冷凝器回收除氧器乏汽的生产实践

刘祥蒽，黄应文，陈仕学

（威顿达州化工有限责任公司，四川 达州 653000）

威顿达州化工有限责任公司（以下简称威顿达州）有2套硫黄制酸装置，一期800 kt/a装置于2011年投产，二期400 kt/a装置于2014年投产，一期和二期装置均为“3+1”二转二吸工艺并配套有低温HRS余热回收及氨法尾气脱硫，原料为液体硫黄，脱盐水、循环水、仪表空气和电等由基地集中供应。

硫酸生产装置有2台除氧器和1台冷凝水回收器，正常运行时均要排出一定量的乏汽，如不回收利用将造成资源浪费。威顿达州经研究后，决定回收除氧器和冷凝水回收器的乏汽用于加热脱盐水，既能提升装置的蒸汽产量，又可减少脱盐水消耗，同时消除装置排放的几条“白龙”。

1 除氧器和冷凝水回收器乏汽

1.1 除氧器乏汽

威顿达州的2台除氧器均采用热力除氧，工作压力为20 kPa，一期和二期硫酸装置的除氧器设计出力分别为200 t/h除氧水和100 t/h除氧水。为了达到良好的除氧效果，除氧器要保证一定的排汽量。通过现场测量，测算出一期和二期硫酸装置2台除氧器的总排汽量约为0.7 t/h。

1.2 冷凝水回收器乏汽

威顿达州设有1台冷凝水回收器，用于回收液硫系统保温蒸汽所产生的冷凝水。液硫系统包括60 t/h的液硫过滤工序和6 kt液硫储罐。整个液硫系统的保温蒸汽用量约为1 t/h，若疏水器的漏汽在10%左右，则冷凝水回收器乏汽量约为0.1 t/h。

2 乏汽回收方案

乏汽回收的主要方法有：①间接回收，通过管壳式换热器间接回收乏汽的热量和冷凝水；②直接回收，用喷射器或吸收塔等设备直接回收乏汽的热量和冷凝水[1-2]。两种乏汽回收方式各有优缺点，需要根据装置的具体情况选用合理的回收方式。

威顿达州根据实际工况，决定采用空塔冷凝器回收乏汽，主要是基于以下两点考虑：①硫酸装置除氧器和冷凝水回收器的乏汽均为常压且比较洁净，可采用直接回收的方式；②可采用进入装置使用的脱盐水作为冷却介质。采用空塔冷凝器回收乏汽，即先用管道将除氧器和冷凝水回收器的排汽集中引到空塔冷凝器，再用脱盐水喷淋回收热量和冷凝水。

空塔冷凝器回收乏汽的工艺流程见图1。

图1 空塔冷凝器回收乏汽工艺流程

用管道将一期除氧器、二期除氧器和冷凝水回收器排放的乏汽引入空塔冷凝器。将从界区送进一期硫酸装置的脱盐水先引入空塔冷凝器中喷淋，脱盐水冷却乏汽后进入一期脱盐水箱，再经过一期脱盐水泵加压后送到一期HRS预热器中与HRS产酸进行间接换热，经过加热的脱盐水再进入一期除氧器。

空塔冷凝器设有3层塔板，从上往下，第一层为水分布板，第二层为汽液再分布板，第三层为汽分布板。空塔冷凝器结构见图2。

图2 空塔冷凝器结构

3 空塔冷凝器试车情况

试车时，先将从界区外送进一期硫酸装置的脱盐水全部切进空塔冷凝器，再将一期除氧器、二期除氧器和冷凝水回收器排放的乏汽依次切进空塔冷凝器；在向空塔冷凝器切入回收的乏汽时，需观察一期除氧器、二期除氧器和冷凝水回收器3台设备的运行情况，以及空塔冷凝器的振动和温升等情况。

空塔冷凝器稳定运行一个月后，运行情况如下：

1）一、二期除氧器的工作压力和温度正常。

2）液硫系统的工作温度和疏水排放正常。

3）经检测，一、二期除氧器除氧水的溶解氧(ρ)均小于15 μg/L。

4）进入空塔冷凝器的水温为25 ℃，出空塔冷凝器的水温为27.3 ℃，即回收乏汽的热量让脱盐水温度上升约2.3 ℃。

从空塔冷凝器试车情况可知，空塔冷凝器能回收两套硫酸装置的除氧器及冷凝水回收器排放的乏汽，并使进入一期硫酸装置的脱盐水温度上升约2.3 ℃，对其他设备的正常运行没有影响。

4 安全风险分析

装置正常运行时，用空塔冷凝器回收除氧器及冷凝水回收器乏汽的安全风险较小。为进一步降低安全风险，在DCS上设置安全联锁：若主装置停车，则触发联锁打开所有乏汽开关阀，关闭所有回收蒸汽开关阀；若进入一期硫酸装置脱盐水箱的流量小于60 m3/h，则触发联锁打开所有乏汽开关阀，关闭所有回收蒸汽开关阀。

5 优化后经济效益估算

5.1 回收热量和冷凝水估算

回收乏汽的热量估算见表1。

表1 回收热量估算

回收乏汽的热量为1 856 120 kJ/h，可使196 m3/h的脱盐水温度上升约2.3 ℃，为一期硫酸装置除氧器节约0.5 MPa饱和蒸汽0.80 t/h，同时还可回收冷凝水722 kg/h。

5.2 经济效益估算

经济效益包括增加蒸汽产量和减少脱盐水用量两项，一期和二期硫酸装置年运行时间按350 d计算，回收的乏汽热量可使一期硫酸装置增加蒸汽产量约6 720 t/a，减少脱盐水用量约6 048 t/a。基地蒸汽价格按200元/t、脱盐水价格按5元/t计，全年产生经济效益约137.4万元。

改造投资包括设计费、材料费和施工费等，总计约16万元，空塔冷凝器投入运行后约41 d即可回收改造的全部投资。

6 结语

利用空塔冷凝器回收除氧器和冷凝水回收器乏汽的改造工程量小、投资少、运行风险小，既不影响除氧器和冷凝水回收器的运行，又能让装置多产蒸汽和少用脱盐水，是一项有效的节能减排措施，对硫酸生产装置节能减排有借鉴意义，值得推广应用。