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)工藝進行分析研究,應選擇更為清潔的生產(chǎn)工藝——硫磺制酸,為順應時代要求,行業(yè)重點研究與設計了硫磺制酸的工藝流程,其包括原料的預處理,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。高溫煙氣進入余熱鍋爐降溫后,進入轉(zhuǎn)化器第一段觸媒層進行轉(zhuǎn)化反應,之后進入高溫過熱器進行降溫,降溫后的反應氣體依次進入二段、三段觸媒層進行轉(zhuǎn)化反應、降溫。反應后進入冷熱換熱器A/B和三段省煤器進行降溫,降溫后的一次氣進入第一吸收塔吸收SO3,未被吸收的SO2氣體經(jīng)冷熱換熱器B/A、熱換熱器換熱后進入轉(zhuǎn)化器第四段觸媒層進行轉(zhuǎn)化反應,再進五段反應后的二次轉(zhuǎn)化氣進入低溫過熱器和五段省煤器降溫后進入第二吸收塔吸收SO3。余氣通過復擋除沫器進入煙囪放空。
干吸循環(huán)酸槽內(nèi)的開車母酸進入塔中噴淋,逆流洗滌,除酸霧后進入焚硫轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。循環(huán)酸從塔底進入干吸循環(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轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進行二次轉(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)技術的迅速發(fā)展,其生產(chǎn)設備和規(guī)模不斷擴大,生產(chǎn)過程的強化,對自動控制技術的要求越來越迫切,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%左右為不參與反應的氮氣。增大空氣風機的升壓,即增加系統(tǒng)的氣體阻力,就可以提高氣體操作速度,從而提高設備的生產(chǎn)強度、增大氣體換熱設備的傳熱系數(shù),結(jié)果是使裝置設備管道規(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,選取的風機升壓也越來越高。對同一規(guī)模的裝置,選取的風機升壓也在不斷提高。特別對用蒸汽透平驅(qū)動空氣風機,風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)保標準及發(fā)展要求,新建硫酸裝置的總轉(zhuǎn)化率要達到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)化可以達到99.8%以上的總轉(zhuǎn)化率,若采用“3+2”五段轉(zhuǎn)化將能達到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計集成的DCS控制系統(tǒng)在硫磺制酸已經(jīng)得到廣泛的應用。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)秀的雙重化冗余設計,使控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。
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