煉廠酸氣直接制硫酸（二）2.2.1.4

冷凝轉化器底部排出的轉化氣（～420℃），從冷凝文丘里C-02頂部進入，從酸槽B-01來的濃硫酸經酸循環泵P-01（～120℃），從冷凝文丘里C-02上部噴淋，SO3與H2O生成H2SO4，冷凝吸收生成98%的成品酸。冷凝文丘里底部熱酸經酸冷卻器W-03冷卻后入酸槽B-01.酸槽B-01酸用成品酸泵P-02加壓，成品酸冷卻器W-04冷卻后送成品酸罐區。冷凝文丘里C-02出口氣（～125℃），從冷卻塔C-03頂進入與塔上部噴下的40%的硫酸并流接觸冷卻，塔底排出的稀酸經酸槽B-02，酸泵P-03打回冷卻塔，另一部分稀酸進入98%硫酸系統。冷卻塔下部排出的氣體，經捕霧過濾器C-04和燭式過濾器F-03，用軟水撲集氣體帶出的酸霧。除霧后的氣體經煙囪A-01放空。捕霧過濾器C-03，燭式過濾器F-03底部排出的硫酸入酸槽B-02。開車時，燃料氣經預熱器D-02燃燒，間接加熱空氣，用來給轉化催化劑升溫。2.2.2

主要設備燃燒器：∮2800×12030mm，臥式，殼體為碳鋼，內襯耐火磚，前區工作溫度1100-1300℃，后區工作溫度750-800℃，1臺，60t/臺，熱負荷33.67×106kj/h（正常）。轉化器：∮6800×11360mm，立式圓筒形，殼體為低合金鋼，內襯耐火磚，V=330m3，內裝3段催化劑，共32m3，工作溫度：頂部450℃，下部423℃，工作壓力1.09巴，設備質量120t，1臺。冷凝文丘里：∮2200/∮3600×11000/10400mm，立式圓筒形。殼體為碳鋼，內襯鉛/耐酸磚，V=135m3，工作溫度頂部423℃，下部125℃，工作壓力1.05bar，內裝鞍形填料9.5t，設備質量175t，1臺。冷卻塔：∮3600×8850mm，立式圓筒形，殼體為碳鋼，內襯鉛/耐酸磚，V=75m3，內裝鞍形填料，14t，工作溫度頂部165℃，下部60℃，設備質量76t。2.2.3

主要工藝參數，表2。

2.3

濕接觸冷凝制酸裝置云南某清潔能源開發有限公司解化化工分公司低溫甲醇洗氣體凈化裝置，排出的濃縮酸氣用托普索公司的WSA技術制酸于2009年8月投產，三年多來開工率達95%以上，尾氣SO2合格率100%，工藝流程如圖3。自低溫甲醇洗裝置送來的酸氣經分離器（圖中未表示）分離回收甲醇后與空氣鼓風機1送來的空氣及燃料氣一起入燃燒爐2，酸氣中H2S完全轉化為SO2，燃燒氣經余熱鍋爐3降溫回收，燃燒氣的余熱產生高壓蒸汽送汽包4，出口燃燒氣從轉化器5頂部進入，經兩段催化劑床層將SO2轉化為SO3，轉化器一、二段間設內置換熱器，換熱器管內通汽包送來的高壓蒸汽，以冷卻一段轉化氣，使二段轉化催化劑入口溫度在最佳范圍內。轉化器底部排出的轉化氣從冷凝器6下部進入，自下而上沿冷凝器換熱管內壁上升，被管外由空氣鼓風機7送來的常溫空氣冷卻，冷凝液沿管內壁下流與自下而上流動的轉化氣逆流接觸，不斷被濃縮，生成的濃硫酸霧集在冷凝器底部排出，經硫酸貯槽11，酸泵8，酸冷卻器9冷卻，一部分作為商品送酸庫，其余作為冷卻循環酸回硫酸貯槽。

冷凝器前設有酸霧控制器12，利用硅油的燃燒產生SiO2晶核將酸霧聚集成酸滴，酸滴在冷凝器內長大析出，減少酸霧生成。冷凝器上部排出的不凝性氣體，經除霧器除霧后，經煙囪10放空。主要工藝參數如表3。運行中的問題及改進：①取消了燃燒爐空氣鼓風機，改用儀表空氣；②多次發生轉化器內置換熱器泄露，導致下段催化劑結塊、粉化嚴重，床層阻力達7.2KPa，進行篩分處理。③冷凝器為一臺立式列管降膜設備，換熱管為耐酸抗震硼硅玻璃制作，管內設螺旋線。運行中有少數管破裂，其中，多發生在安裝過程和降溫緊急停車過程中。少數管子破裂并沒影響裝置的效能。用聚四氟乙烯制作的堵頭堵住上下管板上的破裂管。由于管外空氣與管內氣體壓差>0.5KPa，不會因工藝氣漏入管外造成設備腐蝕，冷卻器上下管板襯聚四氟乙烯，其余5塊支承管板及外殼未噴涂，不耐酸腐蝕。

冷凝器上管板鼓泡嚴重，可能是冷卻空氣鼓風機跳車后，未及時停運燃燒爐空氣鼓風機，導致上管板管鼓泡。上管板溫度130℃，正常運行時尾氣溫度110℃就緊急停車。④酸霧控制系統中找到了硅油加入量與酸霧量的關系曲線，按最佳加入量添加硅油，減少了尾氣酸霧含量。⑤外運酸管用316L不銹鋼材質作，抗蝕性強，運行中彎頭部位多次泄露，該處宜設備用管線。⑥煙囪壁厚12mm，2012年8月測量最薄處僅5.8mm，除減少酸霧量外，還應控制好煙囪氣體溫度，通常尾氣控制在90-110℃，冷凝器出口空氣應在200℃以上。使混合氣達160℃以上。3

總結①用H2S直接制酸比先回收硫磺再用硫磺制酸更經濟合理。②H2S的燃燒可借鑒克勞斯爐，硫磺焚硫爐的經驗，因地制宜處理。③與干接觸吸收成酸工藝相比，濕接觸冷凝成酸工藝更簡便易行，采用水冷卻等溫轉化技術可取得更好的技術經濟效果。④采用直接冷凝或間接冷凝成酸工藝，都能取得滿意的結果。⑤WSA（WetgasSulphuricAcid）工藝流程短，設備少，投資省，能耗低，運行經濟，操作管理簡便靈活，不受原料來源及H2S濃度的限制，能達到各種環境排放標準的要求。硫回收率可達99.9%以上。⑥中石化長嶺分公司是中國第一套WSA裝置，能力60kt/a，處理量20000Nm3/h，入轉化器燃燒氣SO23.8%，O214.5%，H2O7.8%，CO21.5%，N272.4%，副產蒸汽2.002t/t酸，裝置于2001年建成投產。隨后又有中石化巴陵分公司，山東墾利石化，大慶石化等采用了WSA技術，將來會有更多的煉廠采用WSA，從酸氣中回收硫直接制取硫酸，不再用克勞斯法回收硫磺，再用硫磺制酸了。根據市場需要，也可以副產液體SO2或其它硫產品。WSA已在煉油、冶金、石化、煤焦化、氣化、粘膠纖維等行業廣泛應用，未來將會為更多領域創造效益，滿足各種用戶的不同需要。參考文獻[1]

湯桂華主編，硫酸，化學工業出版社，1999年。[2]

濕法轉化制硫酸技術與催化劑，南化集團研究院，2015年。[3]

劉福生，WSA濕法硫酸工藝運行總結，化工設計通訊，2012（1），P85-87。[4]

荊宏健等主編，