采用空塔冷凝器回收除氧器乏汽的生產實踐

劉祥蒽，黃應文，陳仕學

（威頓達州化工有限責任公司，四川 達州 653000）

威頓達州化工有限責任公司（以下簡稱威頓達州）有2套硫黃制酸裝置，一期800 kt/a裝置于2011年投產，二期400 kt/a裝置于2014年投產，一期和二期裝置均為“3+1”二轉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、循環水、儀表空氣和電等由基地集中供應。

硫酸生產裝置有2臺除氧器和1臺冷凝水回收器，正常運行時均要排出一定量的乏汽，如不回收利用將造成資源浪費。威頓達州經研究后，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量，又可減少脫鹽水消耗，同時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

威頓達州的2臺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計出力分別為200 t/h除氧水和100 t/h除氧水。為了達到良好的除氧效果，除氧器要保證一定的排汽量。通過現場測量，測算出一期和二期硫酸裝置2臺除氧器的總排汽量約為0.7 t/h。

1.2 冷凝水回收器乏汽

威頓達州設有1臺冷凝水回收器，用于回收液硫系統保溫蒸汽所產生的冷凝水。液硫系統包括60 t/h的液硫過濾工序和6 kt液硫儲罐。整個液硫系統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缺點，需要根據裝置的具體情況選用合理的回收方式。

威頓達州根據實際工況，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可采用進入裝置使用的脫鹽水作為冷卻介質。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。將從界區送進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入一期脫鹽水箱，再經過一期脫鹽水泵加壓后送到一期HRS預熱器中與HRS產酸進行間接換熱，經過加熱的脫鹽水再進入一期除氧器。

空塔冷凝器設有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。空塔冷凝器結構見圖2。

圖2 空塔冷凝器結構

3 空塔冷凝器試車情況

試車時，先將從界區外送進一期硫酸裝置的脫鹽水全部切進空塔冷凝器，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空塔冷凝器；在向空塔冷凝器切入回收的乏汽時，需觀察一期除氧器、二期除氧器和冷凝水回收器3臺設備的運行情況，以及空塔冷凝器的振動和溫升等情況。

空塔冷凝器穩定運行一個月后，運行情況如下：

1）一、二期除氧器的工作壓力和溫度正常。

2）液硫系統的工作溫度和疏水排放正常。

3）經檢測，一、二期除氧器除氧水的溶解氧(ρ)均小于15 μg/L。

4）進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，并使進入一期硫酸裝置的脫鹽水溫度上升約2.3 ℃，對其他設備的正常運行沒有影響。

4 安全風險分析

裝置正常運行時，用空塔冷凝器回收除氧器及冷凝水回收器乏汽的安全風險較小。為進一步降低安全風險，在DCS上設置安全聯鎖：若主裝置停車，則觸發聯鎖打開所有乏汽開關閥，關閉所有回收蒸汽開關閥；若進入一期硫酸裝置脫鹽水箱的流量小于60 m3/h，則觸發聯鎖打開所有乏汽開關閥，關閉所有回收蒸汽開關閥。

5 優化后經濟效益估算

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約0.5 MPa飽和蒸汽0.80 t/h，同時還可回收冷凝水722 kg/h。

5.2 經濟效益估算

經濟效益包括增加蒸汽產量和減少脫鹽水用量兩項，一期和二期硫酸裝置年運行時間按350 d計算，回收的乏汽熱量可使一期硫酸裝置增加蒸汽產量約6 720 t/a，減少脫鹽水用量約6 048 t/a。基地蒸汽價格按200元/t、脫鹽水價格按5元/t計，全年產生經濟效益約137.4萬元。

改造投資包括設計費、材料費和施工費等，總計約16萬元，空塔冷凝器投入運行后約41 d即可回收改造的全部投資。

6 結語

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、運行風險小，既不影響除氧器和冷凝水回收器的運行，又能讓裝置多產蒸汽和少用脫鹽水，是一項有效的節能減排措施，對硫酸生產裝置節能減排有借鑒意義，值得推廣應用。