大型硫磺制酸装置建设的体会

大型硫磺制酸装置建设的体会张志清,张文星,王京峰(山东红日化工股份有限公司,山东临沂276021) 摘　要:介绍400kt/a 硫磺制酸装置的建设体会,包括设计方案的确定、工程建设的网络化管理及工程质量控制。

装置如期投产,运行稳定可靠。

关键词:大型;硫酸装置;设计;工程管理;总结 中图分类号:T Q111.16 文献标识码:B 文章编号:1002-1507(2002)01-0008-05 收稿日期:2001-07-10 作者简介:张志清,男,山东红日化工股份有限公司工程师,从事化工工艺设计与管理。

我公司400kt/a 硫磺制酸装置经不足一年的建设,于2000年5月11日一次开车成功,现已稳定运行10个月。

该装置具有如下特点:a 1　为国内目前最大的硫磺制酸装置,配套设施齐全,自动化程度高;b 1　工艺技术及设备完全立足于国产化;c 1　废热利用充分;d 1　良好的环境保护措施。

通过该装置的建设,我们体会颇深,现介绍如下,以供同行参考。

1　工艺技术方案的确定先进可靠的工艺技术方案对于大型硫酸装置建设的经济性和运行的稳定性是至关重要的,技术上的节约是最大的节约。

由于我公司400kt/a 硫酸装置是目前国内自行建设的最大规模的硫磺制酸装置,无同类型装置可以借鉴,因此在确定工艺技术方案时非常慎重。

我们首先组织技术人员进行国内外的考察和调研,根据所了解的大型硫磺制酸装置的技术进步和发展情况,结合本公司多年来的建设和生产经验,提出初步方案;然后由公司组织有关领导和专家进行审核,并会同设计院有关技术人员共同讨论,最后确定了一个切实可行的工艺技术方案。

该方案工艺先进,布置合理,对于缩短装置设计和建设周期、快速投产和稳定运行起到了决定性的作用。

111　原料库房结构这套装置采用固体硫磺为原料,由汽车运输进厂,装载机+皮带机供料。

为确保硫磺不与运输车辆接触,尽量减少其中混入的杂质,同时为减少卸车用工,我们与设计院共同商定在原料库房的两端设置了卸车道,同时将运输车辆改造为半封闭侧面自卸式。

112　熔硫工序锥形沉降槽的设置400kt/a 硫磺制酸装置正常运行时熔硫量为150kt/a ,硫磺自身的杂质和运输过程中带入的杂质以011%计,每年产生150t 废渣;另外还有因硫磺酸度高用石灰中和而产生的沉淀物。

如果考虑硫磺制酸装置的连续运转周期为1～2a ,平时就不允许熔硫工序有较长的停车时间清渣,故设置锥形沉降槽及受渣池,以确保清渣方便、安全,主装置运行稳定。

113　转化“3+2”流程的确定国外20世纪80～90年代比较盛行“3+2”及“4+1”转化流程,以达到较为严格的环境保护标准。

近几年来,由于钒催化剂性能的改善和提高,转化器层数又有下降的趋势。

国外催化剂供应商及设计单位建议采用“3+1”流程,转化率能大于综述・专论硫酸工业,2002,(1):8～12Sulphuric Acid Industry9917%,并能降低部分投资费用。

我们认为保护环境是企业及技术人员的职责,转化“3+2”流程能确保二氧化硫转化率大于9918%,期望值为9919%,不仅对环境有利,亦对提高硫利用率有利,即使将来改用国产钒催化剂,也能确保系统开车期间无环境污染。

因此,选择了“3+2”转化流程。

114　主风机的选定及设置国内大型风机厂目前设计制造技术已经发展到较高的水平,因此在工艺设计中我们选用了国产风机,单台设置,为了保险起见,多购一套转子备用。

主风机设置在干燥塔前或后各有利弊,业内经常探讨。

我们认为,在风机单台设置的情况下,能确保系统长周期稳定运行是关键。

因此我们将风机设置在干燥塔前,以确保不受腐蚀,稳定运行。

115　干吸系统a1　干吸塔采用碟形底,同时配套球拱支承。

b1　填料为新型注浆型阶梯环,比表面大,强度高,阻力小。

c1　分酸装置原拟用进口槽管式分酸装置,该装置分酸均匀,喷淋密度大且无溅酸现象。

但考虑到耐酸铸铁管式分酸装置已能满足工艺要求,故最终选择了后者。

d1　在综合考虑环保和工艺要求及经济性后,决定一吸塔采用进口纤维除沫器,干燥、二吸塔采用抽屉式金属丝网除沫器。

e1　由于采用高温吸收工艺且循环水氯离子含量较高,故选用阳极保护管壳式酸冷却器。

干吸系统能做的文章很多,如塔-槽一体化、经济有效地利用低温废热等。

我公司由于建设周期等因素,尽量采用一些比较成熟可靠的先进技术。

116　火管锅炉的选用国外硫磺制酸普遍采用火管锅炉回收高温废热,国内1994—1995年在北京染料厂和上海硫酸厂引进了火管锅炉。

近几年来,国产火管锅炉发展较快:1997年100kt/a硫磺制酸装置火管锅炉成功投运,1999年200kt/a硫磺制酸装置火管锅炉成功投运。

这些锅炉的投运为我公司400kt/a 硫磺制酸装置采用国产火管锅炉创造了有利条件。

众所周知,水管锅炉虽然运行阻力小,但存在着受热不均匀、气体流动有滞留区、水循环分布不好、穿墙管露点腐蚀、壳体不密封等等不利因素,导致锅炉难以长周期稳定运行。

经过反复讨论并与锅炉制造厂进行技术交流,一致认为,采用火管锅炉比水管锅炉有利。

虽然我国火管锅炉起步较晚,设计制造水平与先进国家相比还有一定差距,但主要是在气速的选定和传热系数的验证上,100 kt/a是个突破,400kt/a是个发展和提高,风险不算很大,同时锅炉制造厂也表示了对自己产品的信心及愿意承担一定风险的诚意,因此我们决定选用国产火管锅炉。

117　高温副线阀的设置在硫磺制酸装置中,高温副线阀对调整转化温度、稳定系统生产有着非常关键的作用。

阀门要选好,操作要采用电动执行器,以便整个系统实现DCS自动化操作。

至于周围环境温度较高,可以采取适当措施进行防护。

118　热管换热器的选用转化四段出口与五段进口之间温差较小,换热量也少,采用普通换热器现场布置及布管均较困难,采用空气或炉气冷激则有可能因混合不均而影响转化率。

我们采用1台小型热管换热器解决上述问题,设计时对开停车期间热管元件的安全性作了妥善的考虑。

119　铰链式膨胀节的选用大型硫磺制酸装置焚硫转化工序的热膨胀是个非常重要的问题,设备、管道受热时能否自由膨胀决定着整套装置能否长期稳定运行。

为此,我公司各大型受热设备均采用了相应的膨胀措施。

受热管道采用单向或万向铰链式膨胀节,个别关键部位采用压力平衡铰链式膨胀节。

1110　反渗透除盐设备的选用脱盐水工段采用反渗透加离子交换法。

反渗透除盐技术是近几年发展起来的,虽然一次性投资较高,但运行稳定可靠,除盐率较高,操作简单,・9・张志清等1　大型硫磺制酸装置建设的体会自动化程度高,运行成本低,尤其适合高硬度地下水工区。

根据我公司目前的情况和将来发展的需要,我们考虑一期建设120kt/a装置,预留余地二期建设60kt/a装置。

2　工程建设的网络化管理我公司在工程建设、试车及试生产期间均实施了网络化管理,提高了工作效率、缩短了建设周期。

根据硫酸装置工程建设的特点及试车、试生产的需要,我们以干吸工序为主线组织整个工程建设的网络化管理,控制点设定为工程设计、大型设备的采购、土建施工、定型设备的采购、非标设备的招投标及现场的制作安装、安装材料的采购、防腐内衬施工、定型设备及工艺管道的安装、电器仪表的安装调试、保温施工、单机试车、联动试车、投料试生产。

各控制点设定合理的周期,并考虑天气等各种影响因素而适当留有余地。

各控制点须提前一定的时间完成计划安排的任务,尽量减少因图纸、工程材料、前后工序衔接而引起的窝工、待工现象。

工程指挥部每周两次调度,各专业室认真做好每周和每月的工作计划和小结,工艺室各工序施工管理及技术人员每天晚上碰头,及时调整各个控制点,确保整个工程进度如期完成。

有些单位工程建设采取总承包形式,工作起来较为轻松,但建设费用不好控制,在建设过程中出现的设计及施工问题不能得到及时有效地解决。

另外,在建设和生产运行管理的交接过程中不易顺利过渡,遗留问题较多。

我们采取自己建设的方式,通过招标选择合适的建设队伍进行各个分体工程的施工,并且由工艺室负责整个装置的试车、试生产,这对整个工程的优化建设和顺利过渡十分有利。

3　充分发挥技术人员的作用我公司年轻的技术人员比较多,他们虽然对硫酸生产有一定的了解但缺少工程建设经验,这样就增加了工程建设的难度。

在这种情况下,我们一方面发挥老同志的传帮带作用,另一方面发挥年轻技术人员的工作积极性,根据各人的特长、能力和经验,让其分工负责一个工序的施工管理和室内外的技术工作。

项目负责人在处理好重大和日常事务的同时,及时进行技术指导和重要环节的提示,进行现场施工管理工作情况的督促和检查,以培养年轻人独立工作的能力,使其形成良好的工作作风,提高分析问题、解决问题的能力。

根据本装置的实际情况,装置的6个工序(原料熔硫、焚硫转化、热工、干吸、脱盐水、发电)由工艺室负责,循环水和装置外管由总图室负责,土建、电器、仪表、防腐、保温由各相应专业室负责,各个专业室接受指挥部和工艺室的双重领导。

总体来说,在工程建设过程中,我公司参建技术人员分工明确,责任到位,工作程序合理,充分发挥了技术人员的工作积极性,提高了工作效率,最终保质保量地完成了工程建设。

4　工程质量的控制工程建设质量关系到装置能否顺利开车及长周期稳定运行,国家亦明文规定工程建设质量实行终身责任制,因此有关工程质量的任何问题都马虎不得。

我们从工程图纸、工程材料、工程设备、现场施工的各个控制点,各个分项工程视不同的要求进行审查、检查、验收;施工现场只要有施工人员在作业,就必须要有技术人员监察。

5　装置试车和试生产的管理试车和试生产的过程是机器设备的磨合、系统各工序(包括自动控制)之间的配合、操作人员对系统的调整、管理人员与操作人员的配合过程。

在装置试车和试生产之前,我们成立了以工艺室为主要成员的试车领导小组,编写了安全操作规程,完成了与工艺、设备及自动控制有关的管理人员和操作人员的培训。

单机试车、各工序的试车及联动试车均严格按经审定的试车方案进行。

在指挥部的统一领导和上海海陆昆仑高科技公司和设计院专家的指导下,整个装置的试车和试生产顺利完成。

值得一提的是,由于当时公司缺少蒸汽,我们利用焚硫炉、锅炉升温升压所产生的蒸汽・1・硫酸工业 2002年第1期　进行熔硫,把升温升压、熔硫和系统开车有机地结合在一起,按计划顺利地一次开车成功。

6　装置运行情况装置自从2000年5月11日投料试生产以来,一直运行稳定可靠。

生产情况见表1(其中2000年12月、2001年1月因复合肥检修而停车),技术经济指标见表2。

表1　400kt/a硫磺制酸装置生产情况日　期月产量/t日均产量/t 废热发电量/(kW・h)2000-05102692000-06310961037141234 2000-07293319465088726 2000-083474311215527998 2000-093439511465620268 2000-103528211384979850 2000-11315581052568748 2001-023474312412992976 2001-033686811895862330合计27828530782130 一年来的运行情况表明,我公司400kt/a硫磺制酸装置采用的工艺技术及设备是先进合理的,各工序选取的工艺参数及设备匹配是适当的,装置运行稳定,高、中温废热得到充分地利用,环保效果良好。