甘軍華

　　惠州宇新化工有限責(zé)任公司 廣東惠州 516081

　　摘要：本文對烷基化廢硫酸焚燒裂解制硫酸的相關(guān)工藝進行深入研究，并根據(jù)工藝的主要工序及相關(guān)影響因素進行了細(xì)致分析與研究，最終對例如裂解工序中“空氣預(yù)熱器腐蝕”與“爐氣超溫”等問題進行了理論性與實踐性解決。

　　關(guān)鍵詞：廢硫酸裂解;烷基化;問題與研究;化工企業(yè)

　　對于環(huán)保要求來說，烷基化廢硫酸如何科學(xué)排放及處理是個棘手問題。至今，國際上主流的工藝有四大類，一是生產(chǎn)防銹劑與硫酸銨;二是生產(chǎn)白碳黑;三是活性炭脫色制稀硫酸;四是焚燒裂解制工業(yè)用硫酸。這些方案中，要么工藝復(fù)雜難以應(yīng)用，要么原料難以獲取價格高昂，要么制備出的產(chǎn)品無銷售渠道，投資大回報低，要么對環(huán)保影響極大，要么對化工裝置的腐蝕十分嚴(yán)重。總的來說，這幾類工藝都有較為明顯的弊端，但烷基化廢硫酸焚燒裂解制硫酸的工藝尚有優(yōu)化的空間。

　　一、裂解工藝概述

　　1.主要原理

　　利用燃料氣將焚燒爐中的溫度控制在1200℃上下，使廢硫酸能夠獲得足夠的熱量進行有效分解，尤其是在高熱下，廢硫酸能夠完全分解為二氧化硫、三氧化硫和水。

　　2.方法流程

　　首先是將燃料氣體與事先進行預(yù)熱的空氣進行混合，氣體預(yù)熱將達到近600℃。然后通過高壓噴槍，將混合氣噴入焚燒爐，同時點燃。當(dāng)爐內(nèi)達到既定溫度后，將烷基化廢硫酸噴入焚燒爐進行裂解。

　　3.工藝參數(shù)

　　

　　二、凈化工藝概述

　　1.主要原理

　　填料塔利用洗滌稀酸對爐內(nèi)氣體進行降溫，當(dāng)溫度持續(xù)降低后，水的飽和蒸氣壓也同時一同下降，最終使?fàn)t內(nèi)水份降低。稀酸板式換熱器可以通過“循環(huán)水”進行降溫，從而帶走洗滌稀酸所帶來的熱量。另一方面，高效增濕器則是利用循環(huán)稀酸噴頭進入逆噴管，液體與氣體的“高速逆向接觸”，使稀酸內(nèi)水份蒸發(fā)，爐氣的顯熱轉(zhuǎn)變?yōu)闋t氣中所增加的水蒸氣的“潛熱”。最終焚燒爐內(nèi)氣體的溫度逐漸降低，顯熱減少，潛熱與濕度提高，構(gòu)成了絕熱降溫的過程。

　　2.方法流程

　　爐內(nèi)氣體的凈化使用了高效增濕器、填料洗滌塔、兩級電除霧器的封閉酸洗凈化流程。通過將空氣預(yù)熱到420℃，然后送進高效增濕器中，使氣體溫度降低至60℃上下，接著使氣體送進填料塔二次降溫，這時溫度在30℃左右，最后再進入兩級電除霧器設(shè)備進行酸霧去除，送至“干吸工序”。

　　三、干吸工序概述

　　1.主要原理

　　三氧化硫被98%硫酸吸收后與水產(chǎn)生反應(yīng)，最終生成硫酸。這一反應(yīng)為放熱過程，所產(chǎn)生的熱能會由“酸冷卻器”帶走。

　　2.方法流程

　　通過凈化后的爐內(nèi)氣體，先補充空氣使內(nèi)部氣體二氧化硫的含量小于6.2%，接著再通過干燥塔用93%濃度硫酸吸收爐內(nèi)氣體的水份。然后再通過纖維除霧器去除酸霧后進入“轉(zhuǎn)化工序”。

　　四、轉(zhuǎn)化工序概述

　　1.主要原理

　　轉(zhuǎn)化的原理為二氧化硫和氧氣進行反應(yīng)生成三氧化硫。同時，為了提高轉(zhuǎn)化的效率，轉(zhuǎn)化器內(nèi)部安裝了五個催化劑床層，并進行換熱器散熱，保障最佳轉(zhuǎn)化溫度。

　　2.方法流程

　　經(jīng)過干燥的二氧化硫，經(jīng)鼓風(fēng)機加壓后，依次經(jīng)過換熱器的殼程，分別與管程內(nèi)來自轉(zhuǎn)化器三段及一段的高溫轉(zhuǎn)化氣換熱后，再依次進入轉(zhuǎn)化器一段、二段、三段，將二氧化硫氧化成三氧化硫。轉(zhuǎn)化反應(yīng)放出大量的熱，出轉(zhuǎn)化器一段、二段、三段的高溫爐氣分別進入1號、2號，3號換熱器的管程換熱降溫。經(jīng)過轉(zhuǎn)化器前三段反應(yīng)后的爐氣進入一吸塔進行第一次吸收。一次吸收完成后，爐氣依次經(jīng)過5號與2號換熱器的殼程，分別與管程內(nèi)來自五段和二段催化劑床層的高溫轉(zhuǎn)化氣換熱后，依次進入轉(zhuǎn)化器四段、五段進行轉(zhuǎn)化。出轉(zhuǎn)化器四段、五段的高溫爐氣分別進入4號、5號換熱器的管程換熱降溫。經(jīng)過轉(zhuǎn)化器兩段反應(yīng)后的爐氣進入二吸塔進行第二次吸收。

　　五、焚燒裂解制硫酸工藝的影響分析

　　1.廢酸組分的影響

　　有機物、水和硫酸是烷基化廢硫酸的核心組成部分。如成品酸產(chǎn)量、爐氣組分、預(yù)熱空氣消耗量、燃料氣體消耗等情況，都會收到廢硫酸濃度的影響。具體來說，廢硫酸的濃度與氣體燃料和氧氣的消耗成反比，與爐內(nèi)二氧化硫含量及硫酸產(chǎn)成品的產(chǎn)量成正比。這是由于廢硫酸裂解的過程會有大量的熱能被吸收，為了保證廢硫酸被完全裂解，需要爐內(nèi)溫度控制在1200℃左右的高溫。另一方面，當(dāng)廢硫酸濃度較低時，其中水的含量較多，而在高溫下水轉(zhuǎn)化為水蒸氣所需要的熱能更高，這就直接導(dǎo)致了燃料的更多消耗，同時預(yù)熱的空氣也相應(yīng)的要進行增加。

　　2.爐內(nèi)剩余氧含量

　　裂解爐中的剩余氧含量，是保證裝置穩(wěn)定、正常、安全運行的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，需要重點跟蹤查看。尤其是爐內(nèi)剩余氧含量過低時，會造成燃料氣體的不完全燃燒，導(dǎo)致裂解爐爐膛溫度降低，廢硫酸裂解反應(yīng)的反應(yīng)不徹底，致使裂解生成的二氧化硫部分還原生成“升華硫”。升華硫的存在不僅會造成電除霧器、板式換熱器、空氣預(yù)熱器、鍋爐等設(shè)備堵塞，影響設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，更重要的是會對整個裂解裝置造成安全隱患。另一方面，當(dāng)剩余氧含量過高時，會引起三氧化硫含量增大，從而提高爐氣的露點腐蝕溫度，造成后續(xù)設(shè)備及管道的腐蝕。

　　六、常見問題的解決辦法

　　1.凈化工序中的爐內(nèi)氣體溫度超高問題

　　烷基化廢硫酸、燃料氣體燃燒后、廢酸裂解后都會產(chǎn)生出很多水份。這些水會跟著爐內(nèi)氣體一同進入高效增濕器中。在爐氣經(jīng)過高效增濕器是一個絕熱增濕的過程，當(dāng)爐氣中水含量過高時，水蒸氣分壓增大，稀酸內(nèi)水分蒸發(fā)量減少，爐氣的顯熱轉(zhuǎn)變量減少，從而引起高效增濕器出口的爐氣溫度升高。另一方面，玻璃鋼是凈化工序大多數(shù)設(shè)備的主要材質(zhì)，由于長期受到高溫作用，玻璃鋼會產(chǎn)生不同程度的軟化現(xiàn)象。為了保護管道與相關(guān)設(shè)備，延長使用壽命，需要調(diào)整高效增濕器的爐氣出口溫度。具體措施可以是為增濕器的稀酸循環(huán)泵出口處安裝一個“臺板式”換熱器，通過這個換熱器來散發(fā)一部分熱能，這種方法簡單有效，可以較好的將溫度控制在合理區(qū)間。

　　2.預(yù)熱器腐蝕狀況的解決方法

　　為保證裂解爐爐膛溫度，降低燃料氣的消耗，裂解工序通過空氣預(yù)熱器將入爐空氣預(yù)熱至600℃左右，再與燃料氣混合后進入裂解爐焚燒�？諝忸A(yù)熱器分高溫段與低溫段，低溫段空氣預(yù)熱器為爐氣直接與常溫空氣換熱，極易造成空氣進口處局部溫度過低，出現(xiàn)露點腐蝕。針對以上問題，在常溫空氣進入低溫段空氣預(yù)熱器前增加一臺空氣加熱器，利用余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽先將常溫空氣預(yù)熱，保證原有低溫段空氣預(yù)熱器的爐氣換熱管的管壁溫度在露點以上，避免露點腐蝕。

　　參考文獻：

　　[1]朱奕寅.烷基化廢硫酸濕法再生工藝的應(yīng)用與優(yōu)化[J].硫酸工業(yè),2021(10):45-49.

　　[2]馬培春.烷基化廢硫酸再生的工藝分析[J].安徽化工,2020,46(05):72-75.

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