美国mecs公司废酸再生工艺包的开发与应用

美国mecs公司废酸再生工艺包的开发与应用

惠州炼油厂是一家集差异、清洁于一体的现代化进程中的厂。同时，它也承担着安全、环保、清洁的责任。本厂废酸再生装置引进MECS公司专利技术工艺包,接触法制酸,以烷基化废酸为原料,经过焚烧裂解、净化、转化、吸收等工序,产出清洁高浓度工业硫酸送烷基化装置回用,生产废气通过50m烟囱排放,是重要的环保装置之一。处理量1万t/a,是目前国内规模最小的处理烷基化废酸的装置。2010年5月5日一次投料开车成功,2h后产出合格产品,烟气排放达标,至今运行平稳,工艺表现良好。1主要工艺特点1.1催化蒸烧液的制备考虑到装置处理量小,焚烧热能低,设计采用蓄热器代替废热锅炉回收焚烧裂解气的热量,用于加热干燥后进入转化器富含SO2的工艺气,使其达到催化剂起燃温度。这种方法解决了废热锅炉因堵塞而造成装置频繁停车检修的问题,保证了装置长周期连续、稳定地运转。1.2除雾冷却来自蓄热器降温后的焚烧炉高温裂解气(680~750℃),经过一级动力波封闭洗涤绝热蒸发,温度降至82℃,除雾冷却效果好;为了强化设备功能,提高净化效率,设计选择了高效洗涤器进行烟气净化,有利于烟气中尘、铁等杂质的去除,降低了污酸排放量,防止了催化剂堵塞,延长了装置的操作周期,保证了成品酸的质量。1.3催化剂的选择典型的“3+1”型两转两吸工艺设计,前三段催化床层选用MECS极低压降型催化剂(XLP110、XLP220),最后一段催化床层选用含铯低温催化剂(SCX2000),确保SO2高转化率(大于99.9%),尾气不经过特殊处理就能达到比较高的环保排放要求,减少投资成本。1.4工艺气体脱除酸雾装置在两台吸收塔设置除雾器,是一种节能(ES)系列除雾器,设计用于从工艺气体中脱除酸雾。其中的一体式除沫元件为管式玻璃纤维缠绕型,配316不锈钢滤网和固定件。除雾器对直径小于1微米的硫酸雾沫的设计收集效率为99%,确保烟雾排放达标。1.5完善的工艺连续性保护逻辑顺序控制和自保连锁系统的使用,为设备、生产提供了良好的保障。2系统稳定性分析自投产运行以来,经过生产调整以及仪表校对工作,装置运行进入稳定阶段,自控率达到98%以上。从表1可以看出,装置的实际操作参数与设计指标吻合度高,其中干燥塔酸浓、成品酸浓控制非常稳定,整套装置表现出良好的稳定性和可操作性。当然,受仪表、设备精度及施工质量等因素制约,并不是所有参数都能满足设计要求,例如转化一段入口热损失较大,白天最高可达430℃,夜间和雨天最低至400℃,保温质量问题严重。3性能表现3.1设计酸浓,总酸含量为2.净化系统排污量稳定,约510kg/h,酸浓度在2.0%~4.0%,而设计酸浓为2%,说明焚烧炉氧含量过高,净化系统硫损失仍存在可降低的空间。以进入焚烧炉废酸流量1350kg/h,浓度90%计算,硫损失占进料的1.68%,即净化系统硫收率为98.32%。3.2净化效果好,水气净化效果好。工艺气净化的气转化系统实际生产中的4段床层压降均在1kPa左右,开工至今非常稳定,表现了较好的通透性,说明工艺气净化非常彻底。表2根据三个连续工作日测得不同位置SO2的体积浓度计算得出SO2的转化率均在99.8%左右,几乎全部的SO2转化为SO3,为烟气SO2达标提供了有力的保障。3.3烟气so3和酸雾含量总硫损失根据装置运行两月来的进料和产品,抽样计算总硫收率在97.2%。开工初期测得烟气SO3和酸雾含量总和为13mg/Nm3,如这个损失忽略不计,结合上文数据计算装置总硫损失为1.86%,与总硫收率基本吻合,说明装置具有总硫收率高,损失小的特点。3.4燃料气循环水使用开工至今共处理废酸1666.91t,能量单耗166.868kgEO/t,主要消耗体现在燃料气的使用、循环水使用以及装置用电等方面,可通过调整循环水用量达到节能降耗的效果。3.5不锈钢系统接触酸的腐蚀性对运行环境要求非常苛刻,酸系统长期无腐蚀泄露运行是目前限制硫酸工业发展的难点之一。本装置强酸系统管线设备采用含ZerCo材质的不锈钢,弱酸输送泵内壁及叶轮用PTFE材料与弱酸隔离,开工至今无腐蚀、穿孔、变薄现象发生。而以FRP为主要材料的净化系统管线在92℃弱酸环境下出现几处渗漏,检查确认渗漏部位均在FRP管线粘合处。4问题和措施4.1入口温度对产品分离效率的影响蓄热器作为系统热平衡的重要设备也是转化系统唯一的外部热源,其换热效果在生产过程中具有至关重要的作用。实际生产发现,设备、管线保温效果差,热损失大。当蓄热器换热效果达到工艺所允许最大时,转化一层入口温度仍会低于催化剂起燃温度,造成不利影响。如表3所示,当一段入口温度降低,烟气SO2含量随之升高,说明目前系统热平衡不能满足该情况下生产需求,尤其广东地区每年降雨量大,台风频繁。一旦一转入口温度不够,反应后移,二转温升增大,造成一、二段隔板两侧温差经常高达130℃,达到设计极限,长期下去会缩短隔板使用寿命。随着蓄热器换热效率和催化剂活性的下降,没有富余的换热设计会成为装置正常生产的瓶颈。针对这种情况,建议加强转化系统设备、管线保温,增设转化一段床层催化剂装填量,减少不必要的热损失的同时避免反应后移。4.2废酸喷嘴清理一次废酸喷嘴采用合金材料制成,耐酸耐高温,其喷射效果决定废酸的分解效果。但开工至今,废酸喷嘴平均两个星期更换清理一次,更换要求高、难度大,且更换过程中损坏率高,存在安全风险,增加运行成本,建议在废酸进料线上增设过滤器,减少大颗粒物质造成的堵塞。4.3泥支护局部脱离实际焚烧炉设计尾部固定,随着温度升高炉体膨胀,整体向炉头方向延伸,炉体支脚与埋件之间滑动摩擦。投产后,焚烧炉头累计位移较大,埋件生锈,支脚带动埋件向前位移,造成水泥支座局部脱落,支座边缘出现裂缝向内部延伸。受摩擦阻力不同影响,支脚两侧位移也不同。经与设计人员检查发现,焚烧炉表面温度分布为400~430℃之间,达到碳钢耐热极限(425℃)。采取措施如下:(1)拆掉炉体保温棉,炉体表面包装一层防护铝皮,使气流在炉表面与防护铝皮之间自下而上自然流动带走热量;(2)所有埋件表面涂抹黄油,加大润滑;(3)用H型钢固定已损坏的支座,上下固定两道。采取上述措施后,炉表面温度降至230~250℃之间,炉头位移缩小,埋件已回到原位,已损坏支座加固复原。5mecs的改造特性综上,MECS废酸再生工艺采用了先进的焚烧裂解气净化系统、SO2转化率较高的催化剂、高效的酸雾捕集器以及有针对性的耐酸腐蚀材料,使装