WSA制酸工艺总结.doc

WSA制酸工艺总结
苗澍
净化分厂
摘要：丹麦托普索WSA湿法制酸工艺可以有效地利用各种生产过程中产生的含硫酸性气体直接制酸，得到商品级浓硫酸，具有适用范围广、工艺流程简单、硫回收效率高、操作成本低、经济效益好等特点。介绍了WSA硫回收工艺的原理，生产运行情况及改造措施。
关键字：原理;WSA制酸法;改造措施
唐山佳华公司采用AS脱硫法净化煤气，产生的酸汽、氨汽混合气体首先去生产硫氨，剩余未反应的气体到WSA制酸装置生产浓度98%硫酸，本套装置在2010年2月开始动土施工，于2011年4月底正式投产使用，目前经过几次技术改造已正常稳定运行。
1、工艺原理：
WSA制酸的工艺主要包括：H2S的燃烧、NOX的去除、SO2的氧化、和气态硫酸的冷凝4个阶段，
产酸主要发生下列反应：
H2S+3/2O2=SO2+H2O+518kJ/mol
SO2+1/2O2=SO3+99kJ/mol
SO3（气）+H2O（气）=H2SO4（气）+101kJ/mol
H2SO4（气）=H2SO4（液）+69kJ/mol
过程气脱氮主要发生以下反应：
NO+1/4O2+NH3→N2+3/2H2O+97kJ/mol
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O+90kJ/mol
2、工艺流程：
由硫铵来的酸性气体，首先被送至制酸装置焚烧炉主火嘴，在主火嘴处按化学反应计量比与助燃风机送来的空气及适量煤气充分混合后，975℃~~1025℃的温度下进行焚烧。酸汽中的H2S充分燃烧后，转化为SO2；HCN及少量NH3等转化为N2、CO2和H2O，焚烧后的高温过程汽，经废锅回收热量后，温度由975℃~~1025℃降至400℃左右；回收的热量用于产生约5.85Mpa的过热蒸汽。从废锅出来的过程汽进入SCR反应器。向废锅后的过程汽中连续喷入一定量的稀释氨气作为还原剂，在催化剂的作用下，进行选择性还原分解，将焚烧过程中产生的氮氧化物还原为氮气和水，此处有10℃的温升。从SCR反应器分解出来的过程汽进入SO2转化器，在SO2转化器内填充有两层托普索催化剂床层。在SO2转化器过程汽中的SO2在有水汽存在的条件下被氧气催化氧化为SO3，由于该反应为放热反应，为达到SO2/SO3平衡，在催化剂床层中设有床间冷却器，对转化后的高温气体进行冷却，回收后的热量用于产生过热蒸汽。在SO2转化器最下段设有过程汽冷却器，将SO2转化器下层催化床层出来的过程汽冷却至285℃左右，部分SO3水合生成H2SO4（g），从SO2转化器出来的含有SO3和H2SO4（g）的过程汽进入WSA冷凝器，用冷空气对过程汽进行间接冷却，控制WSA冷凝器进口温度在275℃以上（不超过300℃）。SO3和H2SO4（g）气体通过WSA冷凝器冷却，在其底部全部水合成约为98%的浓硫酸。从WSA冷凝器顶部排出的尾气同底部排出的冷却后的热空气混合后，经烟囱排入大气。
WSA冷凝器下部冷凝生成的硫酸，流入底部酸收集器，再由酸出口静压流入酸中间槽，经酸中间泵抽出，送至WSA冷却器，冷却至约为40℃后，一部分送回WSA冷凝器底部硫酸出口管线内，对流出的硫酸进行冷却，剩余的硫酸流入硫酸储槽，经酸产品泵送往硫铵工段。
本装置最大特色是WSA冷凝器带有酸雾控制单元，通过酸雾控制单元可向进入WSA冷凝器的过程汽中喷入雾状硅晶，以增加凝结晶核，使酸雾长大，便于酸汽在冷凝器中进行冷凝，减少尾气中酸雾夹带量。
下图为WSA工艺流程简图：

3、主要工艺参数：
管理项目标准值生产运行参数废热锅炉出口氧的浓度＞3vol.%＞4vol.%硫酸浓度＞97.0wt.%92—97wt.%汽包压力50－65barg54—60barg燃烧炉过程气体温度975－1025℃975－1000℃SCR反应器过程气体进口温度396－415℃380－400℃SO2转化塔过程气体入口温度396—430℃380－400℃SO2转化塔过程气体出口温度275－290℃275－290℃酸冷却器硫酸出口温度＜50℃＜50℃酸雾控制装置核化气体出口温度280－320℃280－320℃酸雾控制装置硅油温度＞35℃＞40℃WSA冷凝器干净气体出口温度95－115℃95－110℃如上表可见过程汽实际操作温度均低于设计温度，主要原因是原料酸气设计H2S含量为20%，而实际生产中酸汽H2S含量仅为12%左右且含水较多，热值偏低导致过程汽温度低，但此实际操作温度已达到最低反应温度，可以满足基本生产，所以目前为止一直未按设计温度控制系统。
4、主要物料平衡：
酸气流量1200-1500m3/h煤气流量200-700m3/h助燃风量8000-10000m3/h助燃风量10000-12500m3/h低压蒸汽耗量0.5-1t/h软水消耗量2-5t/h产中压蒸汽量1-4t/h硫酸产量0.5