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硫磺制酸工程自動化典型解決方案

硫磺制酸工程自動化典型解決方案

概述

我國硫鐵礦資源較豐富，國內(nèi)的硫酸企業(yè)50%以上采用礦石制酸工藝。但隨著社會對環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，人們的環(huán)保意識越來越強，礦石制酸工藝存在的對環(huán)境污染大的問題越來越突出，對硫磺制酸和礦石制酸兩種硫酸生產(chǎn)工藝進(jìn)行分析研究，應(yīng)選擇更為清潔的生產(chǎn)工藝——硫磺制酸，為順應(yīng)時代要求，行業(yè)重點研究與設(shè)計了硫磺制酸的工藝流程，其包括原料的預(yù)處理，二氧化硫的催化氧化，三氧化硫的吸收及尾氣與熱量的回收與利用。以下裝置控制為例。

裝置范圍：硫酸裝置界區(qū)包括：熔硫工序、焚硫轉(zhuǎn)化工序、干吸工序、余熱鍋爐工序，此外還包括配電室、循環(huán)水站和化驗室等配套的輔助設(shè)施。

青島華凌科技有限公司專業(yè)致力于硫磺制酸行業(yè)DCS自動化控制系統(tǒng)設(shè)計集成，能大幅度提高控制精度。

1、工藝簡介

固體硫磺被傳送至快速熔硫槽內(nèi)，加熱熔化成液體硫磺，去除雜質(zhì)后送至焚硫爐進(jìn)行燃燒。制取SO2氣體或通過精硫泵直接送至精硫貯槽內(nèi)備用。

液體硫磺通過精硫泵加壓，霧化后噴入焚硫爐內(nèi)，與干燥空氣混合燃燒生成SO2煙氣。高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐降溫后，進(jìn)入轉(zhuǎn)化器第一段觸媒層進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，之后進(jìn)入高溫過熱器進(jìn)行降溫，降溫后的反應(yīng)氣體依次進(jìn)入二段、三段觸媒層進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)、降溫。反應(yīng)后進(jìn)入冷熱換熱器A/B和三段省煤器進(jìn)行降溫，降溫后的一次氣進(jìn)入第一吸收塔吸收SO3，未被吸收的SO2氣體經(jīng)冷熱換熱器B/A、熱換熱器換熱后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器第四段觸媒層進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，再進(jìn)五段反應(yīng)后的二次轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入低溫過熱器和五段省煤器降溫后進(jìn)入第二吸收塔吸收SO3。余氣通過復(fù)擋除沫器進(jìn)入煙囪放空。

干吸循環(huán)酸槽內(nèi)的開車母酸進(jìn)入塔中噴淋，逆流洗滌，除酸霧后進(jìn)入焚硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。循環(huán)酸從塔底進(jìn)入干吸循環(huán)酸槽。

轉(zhuǎn)化器三段出來的一次氣體從塔頂分酸器噴啉逆向吸收 SO3 氣體，未被吸收的 SO2 及少量 SO3 經(jīng)塔頂除霧器除去酸霧后進(jìn)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化。

循環(huán)酸通過加入工藝水調(diào)節(jié)酸的濃度，成品酸進(jìn)入冷卻器降溫至20℃留到地槽，最后送往儲罐。

整個過程分為原料工段、熔硫工段、焚硫及轉(zhuǎn)化工段、干吸及成品工段。

2、控制方案

隨著硫磺制酸工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，其生產(chǎn)設(shè)備和規(guī)模不斷擴大，生產(chǎn)過程的強化，對自動控制技術(shù)的要求越來越迫切，對生化過程實行優(yōu)化控制，可穩(wěn)定生產(chǎn)，提高得率，降低消耗，增加效益。主要控制點如下：

空氣風(fēng)機的升壓

盡管硫酸裝置的產(chǎn)品是液體，但在工藝過程中主要處理的是氣體，且其中80%左右為不參與反應(yīng)的氮氣。增大空氣風(fēng)機的升壓，即增加系統(tǒng)的氣體阻力，就可以提高氣體操作速度，從而提高設(shè)備的生產(chǎn)強度、增大氣體換熱設(shè)備的傳熱系數(shù)，結(jié)果是使裝置設(shè)備管道規(guī)格減少，裝置投資下降。

系統(tǒng)壓降最優(yōu)化問題，在國外一直是相關(guān)裝置投資效益的主要因素之一。隨著裝置規(guī)模的增大，選取的風(fēng)機升壓也越來越高。對同一規(guī)模的裝置，選取的風(fēng)機升壓也在不斷提高。特別對用蒸汽透平驅(qū)動空氣風(fēng)機，風(fēng)機升壓的汽耗在系統(tǒng)中又將壓力損失轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w升溫，這其中多數(shù)又經(jīng)換熱器、省煤器回收后變?yōu)檎羝�，基本實現(xiàn)了蒸汽循環(huán)。
轉(zhuǎn)化流程

轉(zhuǎn)化流程的選擇，主要根據(jù)所采用的催化劑、進(jìn)轉(zhuǎn)化器的SO2濃度及所要求的總轉(zhuǎn)化率。根據(jù)國家新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)及發(fā)展要求，新建硫酸裝置的總轉(zhuǎn)化率要達(dá)到99.8%以上。
隨著硫磺制酸裝置規(guī)模的增大，所選取的二氧化硫濃度也在不斷增加。從副產(chǎn)蒸汽回收、設(shè)備規(guī)格等綜合考慮，60萬噸/年規(guī)模所選取的二氧化硫濃度在10～12%， 若考慮采用不含銫催化劑，二氧化硫濃度可選擇10.5%左右。

采用“3+1”四段轉(zhuǎn)化可以達(dá)到99.8%以上的總轉(zhuǎn)化率，若采用“3+2”五段轉(zhuǎn)化將能達(dá)到99.8%以上及更高的總轉(zhuǎn)化率，但3+2”五段轉(zhuǎn)化增加了第四段出口換熱器、并增加了一段轉(zhuǎn)化器的設(shè)備投資，但催化劑的裝填量會略低于“3+1”四段轉(zhuǎn)化流程。

低溫位廢熱回收利用

干吸流程的選擇

3、控制工程

青島華凌科技有限公司設(shè)計集成的DCS控制系統(tǒng)在硫磺制酸已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。我公司在與國內(nèi)最大的磷化工生產(chǎn)廠家龍蟒集團合作多條硫磺制酸生產(chǎn)線，并且取得很好的口碑，優(yōu)秀的雙重化冗余設(shè)計，使控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。