劉祥蒽，黃應(yīng)文，陳仕學(xué)

（威頓達(dá)州化工有限責(zé)任公司，四川 達(dá)州 653000）

威頓達(dá)州化工有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱威頓達(dá)州）有2套硫黃制酸裝置，一期800 kt/a裝置于2011年投產(chǎn)，二期400 kt/a裝置于2014年投產(chǎn)，一期和二期裝置均為“3+1”二轉(zhuǎn)二吸工藝并配套有低溫HRS余熱回收及氨法尾氣脫硫，原料為液體硫黃，脫鹽水、循環(huán)水、儀表空氣和電等由基地集中供應(yīng)。

硫酸生產(chǎn)裝置有2臺(tái)除氧器和1臺(tái)冷凝水回收器，正常運(yùn)行時(shí)均要排出一定量的乏汽，如不回收利用將造成資源浪費(fèi)。威頓達(dá)州經(jīng)研究后，決定回收除氧器和冷凝水回收器的乏汽用于加熱脫鹽水，既能提升裝置的蒸汽產(chǎn)量，又可減少脫鹽水消耗，同時(shí)消除裝置排放的幾條“白龍”。

1 除氧器和冷凝水回收器乏汽

1.1 除氧器乏汽

威頓達(dá)州的2臺(tái)除氧器均采用熱力除氧，工作壓力為20 kPa，一期和二期硫酸裝置的除氧器設(shè)計(jì)出力分別為200 t/h除氧水和100 t/h除氧水。為了達(dá)到良好的除氧效果，除氧器要保證一定的排汽量。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，測(cè)算出一期和二期硫酸裝置2臺(tái)除氧器的總排汽量約為0.7 t/h。

1.2 冷凝水回收器乏汽

威頓達(dá)州設(shè)有1臺(tái)冷凝水回收器，用于回收液硫系統(tǒng)保溫蒸汽所產(chǎn)生的冷凝水。液硫系統(tǒng)包括60 t/h的液硫過(guò)濾工序和6 kt液硫儲(chǔ)罐。整個(gè)液硫系統(tǒng)的保溫蒸汽用量約為1 t/h，若疏水器的漏汽在10%左右，則冷凝水回收器乏汽量約為0.1 t/h。

2 乏汽回收方案

乏汽回收的主要方法有：①間接回收，通過(guò)管殼式換熱器間接回收乏汽的熱量和冷凝水；②直接回收，用噴射器或吸收塔等設(shè)備直接回收乏汽的熱量和冷凝水[1-2]。兩種乏汽回收方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要根據(jù)裝置的具體情況選用合理的回收方式。

威頓達(dá)州根據(jù)實(shí)際工況，決定采用空塔冷凝器回收乏汽，主要是基于以下兩點(diǎn)考慮：①硫酸裝置除氧器和冷凝水回收器的乏汽均為常壓且比較潔凈，可采用直接回收的方式；②可采用進(jìn)入裝置使用的脫鹽水作為冷卻介質(zhì)。采用空塔冷凝器回收乏汽，即先用管道將除氧器和冷凝水回收器的排汽集中引到空塔冷凝器，再用脫鹽水噴淋回收熱量和冷凝水。

空塔冷凝器回收乏汽的工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 空塔冷凝器回收乏汽工藝流程

用管道將一期除氧器、二期除氧器和冷凝水回收器排放的乏汽引入空塔冷凝器。將從界區(qū)送進(jìn)一期硫酸裝置的脫鹽水先引入空塔冷凝器中噴淋，脫鹽水冷卻乏汽后進(jìn)入一期脫鹽水箱，再經(jīng)過(guò)一期脫鹽水泵加壓后送到一期HRS預(yù)熱器中與HRS產(chǎn)酸進(jìn)行間接換熱，經(jīng)過(guò)加熱的脫鹽水再進(jìn)入一期除氧器。

空塔冷凝器設(shè)有3層塔板，從上往下，第一層為水分布板，第二層為汽液再分布板，第三層為汽分布板?？账淠鹘Y(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 空塔冷凝器結(jié)構(gòu)

3 空塔冷凝器試車情況

試車時(shí)，先將從界區(qū)外送進(jìn)一期硫酸裝置的脫鹽水全部切進(jìn)空塔冷凝器，再將一期除氧器、二期除氧器和冷凝水回收器排放的乏汽依次切進(jìn)空塔冷凝器；在向空塔冷凝器切入回收的乏汽時(shí)，需觀察一期除氧器、二期除氧器和冷凝水回收器3臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行情況，以及空塔冷凝器的振動(dòng)和溫升等情況。

空塔冷凝器穩(wěn)定運(yùn)行一個(gè)月后，運(yùn)行情況如下：

1）一、二期除氧器的工作壓力和溫度正常。

2）液硫系統(tǒng)的工作溫度和疏水排放正常。

3）經(jīng)檢測(cè)，一、二期除氧器除氧水的溶解氧(ρ)均小于15 μg/L。

4）進(jìn)入空塔冷凝器的水溫為25 ℃，出空塔冷凝器的水溫為27.3 ℃，即回收乏汽的熱量讓脫鹽水溫度上升約2.3 ℃。

從空塔冷凝器試車情況可知，空塔冷凝器能回收兩套硫酸裝置的除氧器及冷凝水回收器排放的乏汽，并使進(jìn)入一期硫酸裝置的脫鹽水溫度上升約2.3 ℃，對(duì)其他設(shè)備的正常運(yùn)行沒(méi)有影響。

4 安全風(fēng)險(xiǎn)分析

裝置正常運(yùn)行時(shí)，用空塔冷凝器回收除氧器及冷凝水回收器乏汽的安全風(fēng)險(xiǎn)較小。為進(jìn)一步降低安全風(fēng)險(xiǎn)，在DCS上設(shè)置安全聯(lián)鎖：若主裝置停車，則觸發(fā)聯(lián)鎖打開(kāi)所有乏汽開(kāi)關(guān)閥，關(guān)閉所有回收蒸汽開(kāi)關(guān)閥；若進(jìn)入一期硫酸裝置脫鹽水箱的流量小于60 m3/h，則觸發(fā)聯(lián)鎖打開(kāi)所有乏汽開(kāi)關(guān)閥，關(guān)閉所有回收蒸汽開(kāi)關(guān)閥。

5 優(yōu)化后經(jīng)濟(jì)效益估算

5.1 回收熱量和冷凝水估算

回收乏汽的熱量估算見(jiàn)表1。

表1 回收熱量估算

回收乏汽的熱量為1 856 120 kJ/h，可使196 m3/h的脫鹽水溫度上升約2.3 ℃，為一期硫酸裝置除氧器節(jié)約0.5 MPa飽和蒸汽0.80 t/h，同時(shí)還可回收冷凝水722 kg/h。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益估算

經(jīng)濟(jì)效益包括增加蒸汽產(chǎn)量和減少脫鹽水用量?jī)身?xiàng)，一期和二期硫酸裝置年運(yùn)行時(shí)間按350 d計(jì)算，回收的乏汽熱量可使一期硫酸裝置增加蒸汽產(chǎn)量約6 720 t/a，減少脫鹽水用量約6 048 t/a。基地蒸汽價(jià)格按200元/t、脫鹽水價(jià)格按5元/t計(jì)，全年產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約137.4萬(wàn)元。

改造投資包括設(shè)計(jì)費(fèi)、材料費(fèi)和施工費(fèi)等，總計(jì)約16萬(wàn)元，空塔冷凝器投入運(yùn)行后約41 d即可回收改造的全部投資。

6 結(jié)語(yǔ)

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、投資少、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)小，既不影響除氧器和冷凝水回收器的運(yùn)行，又能讓裝置多產(chǎn)蒸汽和少用脫鹽水，是一項(xiàng)有效的節(jié)能減排措施，對(duì)硫酸生產(chǎn)裝置節(jié)能減排有借鑒意義，值得推廣應(yīng)用。