新型分酸器在硫鐵礦制酸裝置的應用

汪勇平，熊 偉

[甕福（集團）有限責任公司甕福化工公司，貴州福泉 550501]

甕福（集團）有限責任公司甕福化工公司（以下簡稱甕福化工）硫酸裝置由生產能力相同的2套硫鐵礦制酸及1套硫磺制酸系統組成，總設計生產能力為1 000 kt/a。硫酸裝置由原料處理系統、硫酸主裝置、罐區、循環水和渣場等組成。硫鐵礦制酸系統以硫鐵礦為原料，采用流態化焙燒、干法除塵、稀硫酸凈化和二轉二吸接觸法制酸工藝，配套HRS低溫位熱回收系統。焙燒系統無旋風除塵器，凈化、制酸系統均為塔槽一體，與傳統硫酸工藝比較，工藝簡化，流程布置緊湊。在余熱利用和節能方面，采用省煤器加熱鍋爐給水，余熱鍋爐和冷卻盤管回收熱能，余熱回收產生中壓蒸汽供汽輪機驅動SO2主風機及送熱電廠發電，制酸工序使用低溫位熱能回收系統。采用空塔洗滌凈化和菊形環催化劑降低了系統壓力，減小電耗。該硫酸裝置技術先進、可靠性高，大部分采用國外先進機械設備。硫黃制酸系統以液硫為原料，燃燒后直接采用“二轉二吸”接觸法制酸工藝。

1 現有裝置分酸器存在問題

分酸器是干吸塔內重要組件，其分酸效果直接影響到干燥、吸收的效率。現裝置干燥塔直徑7 310 mm，設計酸流量593 m3/h，第二吸收塔直徑6 910 mm，設計酸流量695 m3/h，分酸器均為老式鑄鐵管式分酸器，在使用過程中存在以下問題：

1）分酸器使用壽命短，使用2年后分酸孔徑均增大20%以上。由于管式分酸器是正壓分流，存在湍流分流的狀況，其流量分配誤差較大，造成分酸不均勻，需每兩年更換分酸支管。

2）分酸點少，點壓力（沖力）偏大，噴淋小孔密度在20個/m2，塔內酸分布區大且流量不均，從而導致管內壓力分布不均，中心區與邊區點流量差別較大，長期使用后邊區易出現部分弱流或逐漸減流形成小孔阻塞。

3）小孔噴淋流量分配不均、盲區多，干燥后煙氣水分含量高，吸收塔吸收不充分尾氣排放易超標，造成環保問題。

4）干燥煙氣水分嚴重超標，酸沫夾帶致使除沫器需每年更換，吸收塔吸收效率降低，硫酸霧及二氧化硫超標，造成后續管道腐蝕損壞。

2 新型分酸器的技術參數及特點

硫酸裝置對制酸工序干吸塔分酸器進行了升級更換，采用云南化鑄科技有限責任公司研發的負壓穩流均分新型分酸器，該分酸器為FD合金材質，具有較好的耐腐蝕性，造價相對較低。干燥塔和二吸塔分酸器技術參數見表1。

表1 干燥塔和二吸塔分酸器技術參數

負壓穩流均分新型分酸器特點如下：

1）設置了預分布系統、分流管、真空負壓吸附、過流管、盲區解決管，限制了分酸支管長度，減短了酸液的流距，均衡了點的流速及流量，并在回酸位匹配了碎瓷環過濾器，徹底解決了邊區分酸點的弱流現象及碎瓷環造成的阻孔。

2）管底無渦流阻力，空隙率55%左右，管與管之間煙氣增速少，減少了酸霧夾帶。

3）分酸點出口采用聚四氟乙烯精細內襯，不受沖刷腐蝕、不脫落、不結垢、不堵塞。

4）利用滿入、滿出酸量，帶出管內酸泥和酸垢，免除檢修清理，提高了開車率；管內分酸平穩不泛酸沫，無氣流卷氣帶飛酸沫，提高了泵體和管路的使用壽命。

5）分酸點為41個/m2，呈三角形均勻分布，布點向下成35°，無盲區，消除了分酸死角和氣液接觸不良現象，有效降低了塔體高度、填料高度和工程造價。

6）管壁薄，具備焊接性能，運行質量輕，占位高度低，方便吊掛式或支撐式安裝。

7）均壓穩流型分酸器統一用直徑圓形小孔布酸，流量誤差小。

3 分酸器的安裝

分酸器安裝便捷，由主管廠家完成部分安裝，極大縮短了安裝調試時間。分酸器安裝的注意事項如下：

1）安裝時，按設計圖紙暫以套管中心延長線作為基準，確定以塔體為中心的平面坐標線和各安裝控制點。主管、預分布管需平行于套管中心延長或垂直于該線，單管檢驗以新配管的法蘭基面水平或垂直為宜。

2）在垂直于預分布管長方向的中部區域，安裝找平和受力用的調整吊掛。預分布主管高低在節流位調整。

3）從第一個分流三通開始，依次用水準工具對各分流位的三通進行水平校平安裝，要求左右高差小于3 mm，確保液體分流時左右流量一致。支管安裝以旋轉到其自身兩邊分酸點的水平為宜，或先用眼孔標準錐度銷對稱定位后再緊固對應螺栓，然后退銷安裝錐度銷位置螺栓。螺栓間隙可用微調，不宜事先緊固，待各關聯功能件或各連接處加墊子調整合格，再分段、統一緊固。

4）布酸點水平檢測：用倒鉤勾住分酸點向上提拉，直線段局部固定標尺，用水準儀復核，調整至符合標準誤差后固定。

5）套管與進酸主管法蘭的調整間隙設計為50 mm，采用同材質的嵌環或軟四氟墊連接。

6）復查布酸器圓周離塔壁的距離，并微調到誤差±10 mm以內。復查前后、左右支管最遠點及中部支管點的水平，誤差±5 mm以內。

分酸器結構現場安裝見圖1，分酸器調試現場見圖2。

圖1 分酸器結構及現場安裝

圖2 分酸器調試現場

4 分酸器運行情況

硫酸裝置干燥塔及吸收塔的分酸器從2017年開始已逐步更換成該新型分酸器，5套分酸器使用效果較好，具體情況如下：

1）安裝完畢后進行負壓情況在線測試，壓力在-6.2 kPa～-2 kPa，達到設計的負壓分酸效果。

2）分酸點數較原分酸器增加2倍，噴淋流速在1.03 m/s左右且分酸均勻，干燥及吸收效果顯著，干燥塔出口ρ（H2O）＜0.1 g/m3。分酸器更換前后1年內干燥塔出口煙氣水分含量對比見圖3。

圖3 干燥塔出口煙氣水分含量對比

3）干燥塔出口硫酸霧 （ρ）由 15～25 mg/m3降至5～10 mg/m3，分酸器更換前后1年內干燥塔出口硫酸霧含量對比見圖4。

圖4 干燥塔出口硫酸霧含量對比

4）二吸塔出口管道硫酸霧（ρ）從31～78 mg/m3降至11～28 mg/m3，滿足工藝硫酸霧（ρ）＜30 mg/m3的指標要求。分酸器更換前后1年內二吸塔出口硫酸霧含量對比見圖5。

圖5 二吸塔出口酸霧含量對比

5）減少了維修工作量，僅需在檢修時對分酸器噴淋情況進行檢查疏通。

5 結語

分酸器更換后，每套負壓穩流均分新型分酸器在維護保養方面的費用較老式鑄鐵分酸器降低一半以上，且該分酸器質保期5年，使用壽命可達15～20年。更換分酸器后，煙氣水含量降低，減少了酸沫夾帶，減緩了除沫器的腐蝕損壞，降低了除沫器的更換頻率，從而節約了生產成本。分酸器呈微負壓狀態，循環酸泵在流量相同的情況下電機電流降低，可節約電耗（用變頻器調轉速及流量）。負壓穩流均分新型分酸器噴淋孔使用聚四氟乙烯材料鑲入，小孔直徑不會被腐蝕變大，能夠保證分酸均勻，噴淋吸收效果好。