廢酸裝置二級反應器導熱鹽循環不暢原因分析

趙蒙嶺

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

中國石油寧夏石化公司廢酸裝置設計規模為1.5×104t/a，是16×104t/a 烷基化的配套裝置[1]。廢酸再生是一種處理含硫和有機成分廢氣和廢液的先進工藝，原料是硫酸法烷基化產生的廢酸及來自硫磺裝置的酸性氣，其中廢酸含有質量分數約為90%的硫酸，酸性氣主要成分為硫化氫、二氧化碳、氨、水等。

1 工藝原理

原料進入焚燒爐焚燒，將含硫物質轉化為SO2，之后采用雙級濕硫酸法處理工藝氣，在一級反應器完成SO2氧化為SO3的大部分反應，生成的SO3轉化率高于95%。經過一級冷凝器除去SO3之后才可以在二級反應器中以良好的反應性能進行反應，二級反應器出來的過程氣經過二級冷卻器，為了使轉化率進一步提高，保證尾氣排放符合國家標準，在反應末端使用低溫碳反應器，SO2的總轉化率為99.9%。

導熱鹽系統是廢酸裝置重要的組成部分，導熱鹽為硝酸鹽和亞硝酸鹽的混合物，是廢酸裝置熱交換的媒介，在180 ℃到550 ℃之間進行換熱。初裝的導熱鹽為固態，導熱鹽罐外設蒸汽盤管，用于加熱融化導熱鹽，溫度達到140 ℃以上導熱鹽開始融化，導熱鹽系統通過導熱鹽泵來實現系統內的循環，通過控制導熱鹽的流量，從而控制爐膛出口、反應器入口以及各催化劑床層的溫度。

2 事件經過

近期，廢酸裝置檢修結束開車過程中，二級反應器出口溫度高報警，雖及時調整二級反應器導熱鹽調節閥開度直到100%，但二級反應器出口溫度卻無下降趨勢，懷疑閥門卡澀，現場比對閥位正常；10 min 后二級反應器出口溫度高觸發聯鎖動作，裝置退守。

3 原因查找

首先將二級反應器翅片管換熱器入口溫度提至188 ℃，化鹽24 h 后出口溫度無上漲趨勢。又對翅片管換熱器管箱出入口集合管氣焊加熱1 h 仍無效果。從而判斷二級反應器換熱器有堵塞現象，裝置降溫、退鹽，查找堵塞位置。在對翅片管換熱器入口線進行開孔檢查，通氮氣后，開孔位置不見氣，確認換熱器管束或出口堵塞。又對換熱器出口管板位置開孔，通氮氣后有氣體冒出，確認出口正常。因此，確定堵塞位置為翅片管換熱器管束。開始對翅片管換熱器管箱進行切割，并通過高壓水槍對翅片管換熱器管束逐一進行疏通，疏通結束裝置重新投料，生產恢復正常。

翅片管換熱器的主要作用是吸收二級反應器底部催化劑床層的熱量加熱二級反應器入口溫度。介質由底部兩處入口管進入管箱，通過集合管逐層到達上部出口集合管流出。

4 原因分析

（1）導熱鹽熔點監控不到位。導熱鹽熔點設計值是138～142 ℃，在開車操作中導熱鹽熔點溫度控制偏高，增加了凝結風險。

（2）蒸汽進廢酸裝置溫度過低及翅片管換熱器蒸汽盤管覆蓋不全。蒸汽盤管只對前8 層管箱覆蓋，出口集合管處第一層管箱未完全覆蓋，在低溫狀態下管箱得不到加熱，導熱鹽有凝結的風險。

（3）退鹽過程未識別到系統降溫，增加了翅片管換熱器導熱鹽凝結風險。停鹽系統時，焚燒爐由900 ℃降溫至500 ℃，二級反應器入口溫度由235 ℃降至178 ℃，翅片管換熱器出口導熱鹽溫度由260 ℃降至197 ℃，溫度降低引起導熱鹽凝結風險增加。未能及時調整閥門開度，增加導熱鹽循環量，防止產生凝結。

（4）翅片管換熱器的作用是利用二級反應器放熱對煙氣進行加熱，其位置在系統的最高處（框架12層），是鹽系統溫度最低、流量最小、流速最慢的位置，導熱鹽里含有的雜質易在此沉積，引起熔點上升，導熱鹽容易凝結在翅片管換熱器管口處。

（5）鹽系統啟動過程對四路導熱鹽流量分配不合適，導熱鹽比例分配不均，進入二級反應器的導熱鹽流量過低。

（6）退鹽操作吹掃時間過長，導致冷氮進入系統時間過長，加劇了結鹽風險。

（7）啟動導熱鹽過程中，未及時發現二級反應器導熱鹽循環異常并進行處理。啟動導熱鹽后翅片管換熱器出口溫度未見提升，溫度反而從176 ℃下降到173 ℃，通過翅片管換熱器入口溫度上漲至185 ℃判斷該路導熱鹽過量，說明翅片管換熱器流量已經變小，具有結鹽風險，未能采取有效措施處理。

5 整改及預防措施

（1）將導熱鹽啟動條件、啟動后各換熱器溫度控制參數、閥位分配等操作內容細化，增加建立導熱鹽期間的操作提示項。

（2）加強導熱鹽的品質管控，并按照相關標準進行存儲。

（3）對翅片管換熱器蒸汽盤管進行加長，消除伴熱缺失現象。

（4）提高外供蒸汽溫度，保證導熱鹽夾套蒸汽溫度，防止出現結晶現象。

（5）對翅片管換熱器出口增加蒸汽吹掃線，在每次退鹽過程中進行吹掃，防止管束在低溫狀態下堵塞。

（6）對導熱鹽定期進行清潔、更換，及時清理系統內的雜質。

6 結語

在生產過程中對影響生產的參數必須準確判斷，對操作的調整必須準確迅速。同時要對產生非正常工況的原因進行正確分析并及時處理，防止因誤判致使事態擴大，影響裝置的安全穩定運行。