硫黃制酸裝置低溫?zé)峄厥障到y(tǒng)一級(jí)硫酸濃度分析儀輸出值異常波動(dòng)原因分析及解決措施

焦德豐

（湖北大峪口化工有限責(zé)任公司，湖北 鐘祥 431910）

湖北某公司硫黃制酸裝置低溫?zé)峄厥障到y(tǒng)（HRS）屬于硫酸吸收三氧化硫產(chǎn)出高濃度硫酸和中壓蒸汽的裝置，該系統(tǒng)操作溫度為165～223 ℃，操作硫酸w（H2SO4）99.0%～99.7%。因系統(tǒng)溫度高、硫酸濃度高的操作條件，為確保系統(tǒng)吸收率和及時(shí)檢測設(shè)備泄漏，減小低濃度硫酸對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕，設(shè)置4臺(tái)同型號(hào)的在線電導(dǎo)率儀用于檢測硫酸濃度。其中HRS一級(jí)硫酸濃度分析儀（2臺(tái)，AIC-213A/B）的輸出值通過調(diào)節(jié)工藝加水量控制，硫酸濃度直接與系統(tǒng)聯(lián)鎖，一旦硫酸濃度達(dá)到低值則裝置聯(lián)鎖停車。

1 問題現(xiàn)狀

工藝指標(biāo)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性是工藝生產(chǎn)裝置連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。2018 年7 月至2019 年6 月HRS 一級(jí)硫酸濃度分析儀輸出值波動(dòng)次數(shù)高達(dá)28次。頻繁波動(dòng)給工人正常操作帶來了很大影響：硫酸濃度輸出值的小幅度波動(dòng)可能會(huì)立即恢復(fù)至正常，但大幅度波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致硫酸濃度指標(biāo)偏離正常值，其他酸濃指標(biāo)也隨之出現(xiàn)變化，若達(dá)到聯(lián)鎖跳車值則導(dǎo)致裝置聯(lián)鎖停車［1］。

硫酸濃度分析儀通過測電導(dǎo)率來測量硫酸濃度，從電導(dǎo)率傳感器和電導(dǎo)率變送器進(jìn)行分析［2］，得到影響硫酸濃度分析儀輸出值波動(dòng)因素的關(guān)聯(lián)圖（見圖1），共9條末端因素。

圖1 影響硫酸濃度分析儀輸出值波動(dòng)的因素

針對(duì)這9條因素，安排相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員每日定時(shí)巡檢，通過整理1個(gè)月的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)后，得到最主要的兩條因素：硫酸濃度分析儀處振動(dòng)大導(dǎo)致插接件、接線端子松動(dòng)；高溫環(huán)境導(dǎo)致電導(dǎo)率變送器內(nèi)部電子元器件性能下降。

2 方案的提出與選擇

針對(duì)減小硫酸濃度分析儀處振動(dòng)及降低變送器溫度，提出下列方案。

方案1，調(diào)整稀釋加水量和壓縮空氣流量，減緩稀釋器振動(dòng)［3］?？尚行裕鹤稍兺愋脱b置的HRS稀釋器和酸泵振動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)其均存在不同程度的振動(dòng)，廠家表示稀釋器振動(dòng)的產(chǎn)生不可避免。因目前HRS酸泵運(yùn)行時(shí)間長達(dá)2年，在高溫高濃度硫酸沖刷下存在局部腐蝕，設(shè)備振動(dòng)加劇，只能維修和更換相應(yīng)設(shè)備。

方案2，將儀表保護(hù)箱移位至一樓地面。可行性：目前傳感器的信號(hào)線長度不足，若將儀表保護(hù)箱移位則需要延長硫酸濃度分析儀傳感器信號(hào)線，設(shè)備廠家不建議延長信號(hào)線，以免造成信號(hào)衰減，顯示失真。

方案3，將儀表保護(hù)箱與HRS 酸泵平臺(tái)隔離?？尚行裕簩x表保護(hù)箱周邊鋼板切割后與平臺(tái)隔離，需要在下方單獨(dú)制作支撐立柱。

方案4，因主機(jī)不能淋水，可在儀表保護(hù)箱外增加冷卻水噴淋降溫?？尚行裕捍朔桨甘褂矛F(xiàn)場沖洗水對(duì)儀表保護(hù)箱進(jìn)行噴淋，雖然儀表保護(hù)箱溫度有所下降，但是導(dǎo)致現(xiàn)場環(huán)境差，周邊長期積水，不利于長期投用。

方案5，在儀表保護(hù)箱內(nèi)部接入壓縮空氣吹掃降溫?？尚行裕簩x表保護(hù)箱內(nèi)部的熱空氣吹出，加速空氣流通實(shí)現(xiàn)降溫。

對(duì)以上方案的可實(shí)施性、經(jīng)濟(jì)性以及最終效果預(yù)判等方面進(jìn)行分析，最終選擇方案3 和方案5實(shí)施。

3 方案實(shí)施

3.1 方案3實(shí)施過程

將儀表保護(hù)箱周邊鋼板切割后與平臺(tái)隔離，獨(dú)立制作支撐立柱，此操作能夠確保硫酸濃度分析儀主機(jī)不再因HRS 系統(tǒng)中其他設(shè)備振動(dòng)而導(dǎo)致各處接線端子松脫，徹底脫離振動(dòng)源。

改造前跟蹤對(duì)比現(xiàn)場設(shè)備振動(dòng)值和硫酸濃度分析儀儀表保護(hù)箱振動(dòng)值，如表1所示。

表1 改造前硫酸濃度分析儀周邊設(shè)備振動(dòng)值

改造后，跟蹤對(duì)比現(xiàn)場設(shè)備振動(dòng)值和硫酸濃度分析儀儀表保護(hù)箱振動(dòng)值，如表2所示。

表2 改造后硫酸濃度分析儀周邊設(shè)備振動(dòng)值

對(duì)比表1、表2，可以看出硫酸濃度分析儀儀表保護(hù)箱振動(dòng)值明顯減小，方案實(shí)施效果顯著。

3.2 方案5實(shí)施過程

降溫吹掃裝置如圖2所示。從鄰近液位計(jì)儀表管接入儀表壓縮空氣，加快對(duì)儀表保護(hù)箱內(nèi)冷熱空氣的置換。在主氣源管上新增1臺(tái)儀表空氣減壓過濾器（圖中虛線框），既可以除去空氣中的水分和雜質(zhì)，也可以調(diào)節(jié)空氣量。

圖2 降溫吹掃裝置

跟蹤改造前后儀表保護(hù)箱的表面溫度和硫酸濃度分析儀主機(jī)表面溫度，結(jié)果見表3。

表3 加裝降溫吹掃裝置前后設(shè)備溫度

由表3可知，改造后儀表保護(hù)箱和硫酸濃度分析儀主機(jī)表面溫度明顯下降，硫酸濃度分析儀主機(jī)表面溫度平均下降25.8 ℃，儀表保護(hù)箱表面溫度平均下降13.2 ℃。

2 種改造方案實(shí)施后，一級(jí)硫酸濃度分析儀輸出值一直未出現(xiàn)異常波動(dòng)，效果顯著。

4 效益分析

本次改造花費(fèi)包括：5 m廢舊鋼管和2根3 m長的壓縮空氣軟管260元，空氣減壓過濾器120元，材料費(fèi)共計(jì)380元。引入硫酸濃度分析儀儀表保護(hù)箱的壓縮空氣，按照壓力2 kPa，管徑?8 mm×1 mm，每天的壓縮空氣量為4.5 m3，單價(jià)0.35元/m3，年運(yùn)行成本574.9元。

本次改造避免了硫黃制酸裝置停車期間造成的各項(xiàng)原輔材料和人工消耗。按照單次停車8 h 計(jì)算，停車和開車所需的蒸汽和電等，至少耗費(fèi)3.18萬元。該裝置承擔(dān)全廠70%的高、中、低壓蒸汽供應(yīng)，一旦裝置停車，也會(huì)導(dǎo)致其他配套裝置停產(chǎn)，所以裝置重要工藝指標(biāo)的穩(wěn)定也對(duì)全廠穩(wěn)定生產(chǎn)帶來無形效益。

5 結(jié)語

系統(tǒng)分析硫黃制酸裝置2臺(tái)硫酸濃度分析儀輸出值頻繁波動(dòng)導(dǎo)致聯(lián)鎖停車的原因，有針對(duì)性地采取了措施。通過將在線監(jiān)測設(shè)備與振動(dòng)源隔離以及接入壓縮空氣進(jìn)行冷熱空氣置換這兩種方法，有效地解決了HRS 一級(jí)硫酸濃度分析儀輸出值異常波動(dòng)導(dǎo)致的停車問題，保證了硫黃制酸裝置的連續(xù)、安全、穩(wěn)定運(yùn)行，且方案實(shí)施難度不大，改造成本低，可操作性強(qiáng)，推廣價(jià)值高。