【導讀】硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目。某某某研究設計院。資格證號：工咨甲20212XXXXX. 湖北省化學工業(yè)研究設計院

　　

【正文】 湖北省化學工業(yè)研究設計院 根據(jù)國內(nèi)外的技術發(fā)展現(xiàn)狀，中國硫酸工業(yè)協(xié)會也推薦首選采用孟山都公司的 HRS 技術，本項目擬采用該技術以進一步提高熱能利用效率。 工藝流程和消耗定額 工藝流程概述 裝置規(guī)模和年操作時數(shù) 本項目 采用美國孟山都環(huán)境化學公司（ MECS）的硫酸低位熱能回收專利技術（ HRS）和設備，建設 1800t/d（ 60萬噸 /年）硫磺制酸系統(tǒng)的低位熱能回收裝置，項目實施后， 保持原有硫酸產(chǎn)量不變時，項目可比原裝置節(jié)能降耗減排情況如下： 1） HRS 多產(chǎn) 蒸汽 萬噸 /年； 2）除氧器降耗 蒸汽 萬噸 /年； 3）循環(huán)水降耗 3680 萬噸 /年； 4）循環(huán)水補充水降耗 110 萬噸 /年； 5）電力降耗 864萬 kWh/年； 6）廢水減排 24萬噸 /年。 年操作日 330 天，每天 24小時，年生產(chǎn) 8000 小時。采取四班三運轉(zhuǎn)制。 裝置組成 該熱回收系統(tǒng)包括一個兩級熱回收填料塔、一臺 HRS 臥式蒸汽鍋爐、一臺 HRS加熱器、 一臺 HRS 預熱器、一臺稀釋器、一臺酸循環(huán)泵（位于在單個泵槽內(nèi)）以及一臺排酸泵；除氧鍋爐給水先送入 HRS 加熱器，然后進入 HRS 鍋爐；除氧鍋爐給水在 HRS 稀釋器內(nèi)亦用作稀釋水，以最大化中壓蒸汽的產(chǎn)量。 硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 24 湖北省化學工業(yè)研究設計院 原材料、輔助材料、燃料和動力 硫磺制酸低位熱能回收改造前后主要原材料消耗見表 32。 表 3－ 2 改造前后產(chǎn)品消耗定額（以噸 100%H2SO4計） 序 號 名 稱 及 規(guī) 格 單 位 改造前單耗 改造后單耗 一 原輔料及動力 1 硫磺 噸 2 催化劑 kg 3 工藝水 噸 4 循環(huán)冷卻水Δ t=10℃ 噸 5 脫鹽水 噸 6 蒸汽 噸 7 電 （ 380V， 50HZ） kWh 86 8 儀表空氣 m3 9 輕柴油 kg 二 副產(chǎn) 蒸汽（ ,175℃） 噸 0 蒸汽（ ,482℃） 噸 產(chǎn)品、副產(chǎn)品及主要中間產(chǎn)品 由表 32 可知，采用 HRS 裝置副產(chǎn)蒸汽后 ，回收了低溫位熱能，循環(huán)冷卻水量由 減少到了 ；用熱量回收塔（ HRS 塔）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的中間吸收硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 25 湖北省化學工業(yè)研究設計院 塔，用 HRS 鍋爐回收 SO3吸收熱，比原裝置每噸硫酸多回收 噸低壓蒸汽。 1）每噸硫酸多回收約 噸低壓蒸汽，即 60 萬噸硫酸裝置每小時產(chǎn)生， 175℃的低壓蒸汽 34噸，年可產(chǎn)汽 萬噸； 2）通過 HRS預熱器和 HRS加熱器內(nèi)循環(huán)酸的熱能來加熱鍋爐給水，使得除氧器的耗汽（ ， 160℃）量降低 噸 /噸硫酸，即每小時降低 8 噸，年可減少蒸汽消耗 64000 噸； 3）改 造前未被利用的低溫熱能都是通過循環(huán)冷卻水來吸收以冷卻物料，循環(huán)冷卻水量為 (5750t/h)，改造后 80%的低溫熱能被利用，因而循環(huán)冷卻水量也減少 (1150t/h)，年循環(huán)水量由 4600 萬噸減少到 920 萬噸，年減少循環(huán)水量達 3680 萬噸； 4）宜化肥業(yè)循環(huán)水新鮮水補充系數(shù)為 3%，循環(huán)冷卻水量減少 3680 萬噸，年可節(jié)約循環(huán)水補充水 110 萬噸。 5）循環(huán)冷卻水量減少 ，可以減少循環(huán)水泵 1080kw，年節(jié)電1080kw 8000h = 864 萬 kwh；即每噸硫酸耗電量降低 。 6）循環(huán)水量由 4600 萬噸減少到 920 萬噸，宜化肥業(yè)循環(huán)水濃水排放系數(shù)為%，因此循環(huán)水濃水年排放量也相應由 30 萬噸減少到 6 萬噸，減少廢水排放量 24 萬噸。廢氣和廢渣的產(chǎn)生量及污染物排放均不發(fā)生變化。 總之，項目建設是在轉(zhuǎn)化三段與四段之間新增加入 HRS 系統(tǒng)，同時改造、優(yōu)化現(xiàn)有工藝，因改造而新增的 HRS 系統(tǒng)僅與原硫磺制酸裝置發(fā)生能量的傳遞，不改變硫酸產(chǎn)量及基本原料消耗。 HRS系統(tǒng)回收利用低溫位熱能副產(chǎn)蒸汽，同時節(jié)約蒸汽、節(jié)電、節(jié)水。項目實施產(chǎn)生的產(chǎn)品、副產(chǎn)品 及主要中間產(chǎn)品如下： 硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 26 湖北省化學工業(yè)研究設計院 1 蒸汽（回收低位熱能副產(chǎn)） 萬噸 壓力 溫度 175℃ 2 蒸汽（降耗） 萬噸 壓力 溫度 160℃ 3 電（節(jié)約） 864 萬 kwh 電壓 . 頻率 50HZ 4 水（節(jié)約） 110 萬噸 壓力 5 循環(huán)水（節(jié)約） 3680 萬噸 上水壓力 上水溫度 ≤ 32℃ 下水溫度 ≤ 42℃ 懸浮物 ＜ 20ppm 固體可溶物 ≤ 500ppm PH 79 6 循環(huán)水濃水（減排） 24 萬噸 工藝流程說明 硫磺制酸低溫位熱能回收系統(tǒng)（ HRS 系統(tǒng)）主要包括 SO3爐氣熱量回收系統(tǒng)、硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 27 湖北省化學工業(yè)研究設計院 HRS 蒸汽鍋爐系統(tǒng)、酸循環(huán)動力系統(tǒng)； SO3爐氣熱量回收系統(tǒng) ① SO3 爐氣來源 ：精制液磺從精硫大貯槽流至精硫地下槽，由高壓硫磺進料泵連續(xù)送入焚硫爐，經(jīng)過硫磺噴槍霧化后的液硫，與氣體 壓縮機輸送來的空氣進行燃燒反應產(chǎn)生高溫的 SO2爐氣，爐氣經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量降至 420℃溫度后進入轉(zhuǎn)化器，在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化成 SO3 氣體。 S03 爐氣經(jīng)過 MONPLEX 冷熱換熱器、MONPLEX 熱熱換熱器換熱后進入 省煤器 3B。 ② SO3爐氣熱量回收系統(tǒng)工藝：來自省煤器 3B的三氧化硫爐氣進入 HRS 塔的第一級，在此級中 SO3自下而上經(jīng)過填料與自上而下的 99%HRS 循環(huán)酸（由分酸器均勻分布在塔中）相接觸， SO3被吸收。剩余的煙道氣進入 HRS 塔的第二級，剩余的SO3基本上都被循環(huán)酸（ %）所吸收，經(jīng)過塔頂?shù)母咝?除霧器，除去酸霧后的爐氣至冷換工段。在第二級中形成的酸直接流入第一級的填料兩級間設有氣體分布器和液體儲槽；第一級生成的酸流入 HRS 塔底，經(jīng)位于 HRS 塔泵槽內(nèi)的酸泵進行酸循環(huán)。在 SO3爐氣熱量回收系統(tǒng)中， SO3氣體與濃硫酸接觸， SO3氣體與酸中的水分反應生成硫酸并放出熱量，由于吸收了 SO3的硫酸濃度上升會產(chǎn)生濃縮熱，以上兩部分熱量都留在循環(huán)酸中。 HRS 蒸汽鍋爐系統(tǒng) HRS 塔底的高溫硫酸先由 HRS 酸循環(huán)泵送至臥式的 HRS 鍋爐，鍋爐中的酸與水進行換熱，副產(chǎn) 飽和蒸汽至外管。冷卻的酸（ 199℃）大部 分（ 90%）進入HRS 稀釋器后回至 HRS 塔的第一級，剩余部分酸進入 HRS 加熱器與 IP 給水泵送來的除氧水進行換熱，然后進入 HRS 預熱器將額外的熱傳遞至脫鹽水，酸溫由 173℃硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 28 湖北省化學工業(yè)研究設計院 降為 110℃ ，而水溫由常溫升高到 90 ℃，以提高進入除氧器脫鹽水的溫度，更進一步節(jié)約蒸汽，而自 HRS 預熱器的酸則流入共用泵槽，供干燥和吸收系統(tǒng)酸循環(huán)。 酸循環(huán)動力系統(tǒng) 為了保證系統(tǒng)生產(chǎn)的連續(xù)性，需要給循環(huán)酸提供動力 —— 泵。本工程主要新增各類泵包括 HRS 循環(huán)泵、干燥循環(huán)泵、二吸酸循環(huán)泵、 HRS 排酸泵。擬采用美國路易斯公司生產(chǎn)的路密特合金 材質(zhì)離心泵。 在酸循環(huán)系統(tǒng)中多個點上設置分析儀和腐蝕速率監(jiān)測器，當由于酸濃度失控導致腐蝕速率提高時，可以適時報警并自動緊急停車。 工藝流程方框圖 在現(xiàn)有硫酸裝置中新增低溫位熱能回收系統(tǒng)（ HRS 系統(tǒng)），將三氧化硫吸收過程中的熱量加以回收生產(chǎn)低壓蒸汽。其流程如圖 41所示： 除 氧 器脫鹽水去串酸冷脫鹽水HRS 塔二級酸HRS 循環(huán)酸泵轉(zhuǎn)化三段來爐氣爐氣去轉(zhuǎn)化四段HRS 鍋 爐低壓蒸汽 HRS 稀 釋 器HRS 加 熱 器HRS 預 熱 器脫鹽水一級酸 圖 41 HRS 低位熱能回收裝置工藝流程方框圖 蒸汽平衡 硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 29 湖北省化學工業(yè)研究設計院 宜化公司熱電車間現(xiàn)有 4臺 75t/h、 1 臺 130t/h 的次高壓循環(huán)流化床鍋爐和 1臺 94t/h 硫磺制酸鍋爐，配總裝機容量為 81MW 的抽背式和抽凝式發(fā)電機組（抽背式 6MW、 12MW 各 1 套，抽凝式 12MW、 23MW、 28MW 各 1套），供熱能力見表 35。本項目改造后，可減少熱電車間供汽 42t/h，可充分滿足宜化公司現(xiàn)有裝置滿負荷生產(chǎn)的供汽需求。 表 33 改造前宜化生產(chǎn)裝置滿負荷運行蒸汽消耗表 序號 壓力等級 股份 12 股份 3 有機 /氯堿 肥業(yè)磷銨 合計 1 MPa 39t/h 39t/h 2 MPa 3 MPa 4 MPa 32t/h 17t/h 49t/h 5 MPa 18t/h 18t/h 6 MPa 79t/h 79t/h 表 34 改造后宜化生產(chǎn)裝置滿負荷運行蒸汽消耗表 序號 壓力等級 股份 12 股份 3 有機 /氯堿 肥業(yè)磷銨 合計 1 MPa 39t/h 39t/h 2 MPa 3 MPa 4 MPa 32t/h 17t/h 49t/h 5 MPa 18t/h 18t/h 硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 30 湖北省化學工業(yè)研究設計院 6 MPa 79t/h 79t/h 表 35 改造前后宜化蒸汽產(chǎn)量對比表 改造前產(chǎn)蒸汽 壓力等級 股份 12 股份 3 熱電供汽 肥業(yè)硫酸 合計 MPa 8t/h 31t/h 39t/h MPa MPa MPa 49t/h 49t/h MPa 18t/h 18t/h MPa 79t/h 79t/h 產(chǎn)汽總量 45t/h － 改造后產(chǎn)蒸汽 壓力等級 股份 12 股份 3 熱電供汽 肥業(yè)硫酸 合計 8t/h 31t/h 39t/h 15t/h 34 t/h 49t/h 18t/h 18t/h 79 t/h 79t/h 產(chǎn)汽總量 45t/h － 硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 31 湖北省化學工業(yè)研究設計院 主要設備選擇 主要設備選擇 為了保證該系統(tǒng)的正常運行，參考國內(nèi)外相關裝置的運行經(jīng)驗，項目裝置采用美國 Monsanto 公司開發(fā)的硫酸熱回收系統(tǒng)（ HRS）專利成套技術，并進口主要設備。 主要工藝設備 主要新增工藝設備詳見表 36。 表 36新增主要工藝設備一覽表 序號 設備名稱 數(shù)量 規(guī)格型號 備注 1 HRS鍋爐 1 Q＝ 32t/h,Kettle,碳鋼鍋殼 ,310M不銹鋼管 2 HRS酸稀釋器 1 碳鋼襯特富龍 ,與 HRS鍋爐配套 3 HRS加熱器 1 管殼式熱交換器 ,與 HRS鍋爐配套 4 HRS預熱器 1 管殼式熱交換器 ,與 HRS鍋爐配套 6 干燥塔酸循環(huán)泵 1 MSH2458 Q=663m3/h， h=23m,P=160kW 7 二吸塔循環(huán)酸泵 1 MSH2288 Q=544m3/h， h=23m,P=160kW 8 HRS酸循環(huán)泵 1 HSH38612 Q=1358m3/h， H=20m,P=220kW 9 HRS排酸泵 2 HRMT2084 Q=58m3/h， H=18m,P=75kW 10 HRS塔 1 Φ 6200x22470 Zecor－ 310M 11 HRS一級分酸器 1 1212m3/h 310SS 12 HRS二級分酸器 1 81m3/h 310SS 13 HRS塔除霧器 44 VS132－ 003 44/ES212,Bed18 硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 32 湖北省化學工業(yè)研究設計院 14 HRS酸取樣罐 1 襯特富龍不銹鋼罐， 400*400*500 15 洗眼器 8 不銹鋼復式洗眼器