800 kt/a硫黄制酸装置转化四段工艺优化技术改造

杨家红，金 斌，姜 威，2，3，符义忠，李建闻

（1. 云南磷化集团有限公司，云南昆明 650600；2. 国家磷资源开发利用工程技术研究中心，云南昆明 650600；3. 云南省磷化工节能与新材料重点实验室，云南昆明 650600）

云南磷化集团有限公司800 kt/a 硫黄制酸装置自投产以来，经过多次检修及工艺优化改造，装置负荷及工艺控制效果明显提升。随着下游生产装置产能提升，硫黄制酸装置负荷逐步提升至103%运行，期间，转化四段工艺温度控制出现超标情况。为进一步挖潜装置能力，有效降低转化四段工艺温度，对装置进行工艺优化技术改造。技改完成后，转化四段工艺温度控制在指标范围内，达到预期效果。

1 转化四段工艺及运行情况

1.1 转化工序工艺

来自焚硫炉的二氧化硫气体经转化Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段进行一次转化反应生成三氧化硫，再经冷热换热器管程和省煤器Ⅰ，与低温烟气和锅炉给水换热降温后，进入低温热回收塔与w（H2SO4）99.1%的硫酸逆流接触（吸收三氧化硫）。未被吸收的三氧化硫气体再与来自二吸塔w（H2SO4）98.5%的循环硫酸逆流接触，然后通过塔顶纤维除雾器除去气体中的酸沫，经过冷热换热器壳程与来自转化三段的高温气体进行间接换热，再经过热热换热器壳程与转化二段出来的高温气体进行换热，以提高转化四段进口烟气温度。进口烟气温度可通过调节冷热换热器壳程副线阀（7#阀）进行控制。烟气进入转化四段催化剂床层进行转化反应，反应后烟气经低温过热器和省煤器Ⅱ，分别被中压饱和蒸汽和锅炉给水冷却，烟气温度降低至所需工艺指标后进入二吸塔，与w（H2SO4）98.5%的浓硫酸逆流接触（吸收三氧化硫），经纤维除雾器除去气体中酸沫后，进入尾气脱硫装置脱硫，然后由烟囱排至大气。

1.2 运行现状

自尾气脱硫装置投产后，硫黄制酸装置负荷逐步提升至103%运行时，转化四段层上温度达到412 ℃左右（正常工艺控制范围390 ～400 ℃），若长期在此工况下运行，将会严重影响转化四段触媒层的反应活性、机械强度、使用寿命，从而降低转化率。

2 转化工艺技改方案

相关专业技术人员结合装置运行情况和转化四段温度高于控制指标的实际进行讨论分析，提出在热热换热器壳程增加副线阀来控制转化四段温度的建议，在装置年度检修消缺时进行施工。

技术改造要点：在一转一吸与二转二吸之间切换阀（10#阀）所在管道上增加密封性较好的工艺调节控制蝶阀（DN1 200）1只。增加后此处有2只阀门（分别为热热换热器壳程副线阀（19#阀）和冷热换热器壳程副线阀（7#阀）），2只阀门均为远程信号传输控制。现将一转一吸与二转二吸之间切换阀（10#阀DN1 200）及阀门前的膨胀节拆除，移至热热换热器壳程新增管道上，管道直径选型为DN1 200，同时在管道上增加固定支撑。此方案具有投入费用低、便于施工、过程控制调节最优等特点。技改后工艺流程见图1。

图1 技改后工艺流程

3 技改后运行情况

3.1 工艺参数变化

技改前后工艺参数变化见表1。

表1 技改前后工艺参数变化

从表1 可知，技改后转化三段进出口及层上、层下温度总体上升5 ～7 ℃，转化四段进出口及层上、层下温度下降4 ～10 ℃。以上结果表明转化四段工艺技术改造达到要求。

3.2 省煤器运行情况

省煤器运行情况见表2。

表2 省煤器运行情况

由表2可知，技改前后省煤器Ⅰ、Ⅱ进出水温度、中压蒸汽流量均无明显变化。技改后，由于转化三段反应温度相应升高，冷热换热器管程出口烟气温度上升9 ℃，这部分温升所产生的热量进入省煤器Ⅰ后被锅炉给水吸收，从而保证进入低温热回收塔烟气温度控制在指标内，确保吸收平衡。

3.3 转化率

各段转化率见表3。从表3 可以看出，一次转化率及四段转化率高于技改前。因此，转化四段工艺优化技术改造对提高系统转化率有一定效果，同时有利于延长触媒的使用周期。

表3 各段转化率情况

3.4 工艺控制调节

在冷热换热器壳程副线阀（7#阀）全开仍不能控制转化四段温度时，以转化三段温度控制在指标范围内为基准，逐步开启热热换热器壳程副线阀（19#阀）调整转化四段温度至指标范围内；若转化四段温度可控，热热换热器壳程副线阀（19#阀）在全关状态时，并不影响装置的安全稳定运行。

4 结语

技改完成后，增加了转化四段温度控制的手段，避免了装置在103%负荷运行时转化四段触煤层温度超标的情况，有效提升了装置运行综合效能。