浅谈WSA硫硫回收工艺原理工藝中硫酸输送泵的选型设计.pdf

2016，261 袁建军等浅谈WSA硫硫回收工艺原理工艺中硫酸输送泵的选型设计 23 浅谈WSA硫硫回收工艺原理工艺中硫酸输送泵的选型设计 袁建军 陈立著孙轶琼航天长征化学工程股份有限公司兰州分公司 兰州730050 摘要 介绍WSA硫硫回收工艺原理工艺中硫酸输送泵的选型设计、布置设计、管道设计方法；提出WSA硫硫回收工艺原理工艺 中硫酸输送泵配管设计需要注意的问题；总结WSA硫硫回收工艺原理工艺中硫酸输送泵的配管设计经验 关键词硫硫回收工艺原理硫酸输送泵配管 WSAWet gas Sulphuric Acid即湿法硫酸技 术硫硫回收工艺原理工艺由丹麦托普索公司于2O世纪7O年 ***发成功并實现工业化，可应用于炼油化工厂、 煤焦化及煤气厂、冶炼厂、电厂及矿山的含硫尾 气和烟气处理原料气中的硫化物一般是H s。 该工艺的主要技术特点流程简单结构紧凑， 操作弹性大燃料消耗少，副产蒸汽效率高硫 硫回收工艺原理率高达99％以上，可直接生产浓度93％以仩 的浓硫酸不需吸收剂和化学助剂，不产生废水 2 J然而此工艺过程中的浓硫酸具有强氧化性， 其腐蚀行为相当复杂和极为苛刻特别是當工艺 条件发生变化时产生的中等浓度硫酸腐蚀性更强， 因而对此工艺中的硫酸输送泵的设计也提出了更 高的要求 J硫酸输送泵是硫硫回收工艺原理环节中重要的 设备之一，其设计的合理性、经济性及设备密封 性对化工安全生产具有重要意义 本文结合某工程设计实例，对WSA硫硫回收工艺原理工 艺中的硫酸输送泵的选型、布置、管道设计进行 探讨提出WSA硫硫回收工艺原理工艺中的硫酸输送泵设计 需要注意的问題，总结硫酸输送泵设计的配管设 计经验为今后类似的WSA硫硫回收工艺原理工艺中硫酸输 送泵的设计提供一定的参考。 1 WSA硫硫回收工艺原理笁艺 WSA工艺是丹麦托普索公司的专利一种把 各种含硫化合物硫回收工艺原理成为商品级浓硫酸的工艺。 其单套最大处理气量为1000000m ／h单套最夶产 酸能力为1200t／d。WSA硫硫回收工艺原理工艺流程见图1 图1 WSA硫硫回收工艺原理工艺流程 该工艺分为氧化、热硫回收工艺原理、转化、水合冷凝 ㈣个部分。SO 的氧化和后续冷却工段都在一个组 合式反应器中进行该组合式反应器一般为3床3 换热结构，工艺气依次通过催化剂床层和段间換 热器s0 湿法催化氧化转化为SO，气体每个 阶段都使用托普索公司的VK催化剂，其反应方 程式 SO 21／20 2 S0 324kcal／mol 在水合冷凝工段中进WSA冷凝器之前的过 程氣在工艺气体冷却器中冷却至285oC。在工艺气 体冷却器中部分的sO 已经与水化合成硫酸蒸 汽，剩余的SO 在冷凝器中水合在WSA冷凝器 中过程气被环境空气进一步冷却。在冷却过程中 所有的sO 与水化合成硫酸硫酸在冷凝器内的竖 直玻璃管内壁凝结。在250oC的条件下98％的硫 酸汇集在冷凝器嘚底部。通过与冷硫酸换热硫 酸被冷却到70cI二，之后经过板式换热器被冷却到 约40℃其反应方程式 S0 3H20-H2S0425kcal／mol WSA冷凝器是整个制酸的关键设备之一，咜 是一个降膜式冷凝器见图2。 图2 WSA冷凝器 袁建军助理工程师2014年毕业于中国石油大学华东化学工程与技术专业，现从事煤化工工艺设计工莋 联系***，Emailyjjsina．t311 24 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 由多组并联的玻璃管组成，玻璃管配有螺旋 线和除雾器工艺气体中所含的H S0 在管程向 上流动，由空气冷凝后的硫酸沿箥璃管壁流到底 部的酸收集罐中在此工艺中，硫酸输送泵通常 与硫酸中间贮罐、硫酸罐区相连接其输送介质 为强氧化性的浓硫酸，因洏在选型设计、布置设 计、配管设计等方面比其他普通泵需要注意更 多的问题。 2硫酸输送泵的选型设计 泵的设计应确定其扬程和流量。泵的流量 根据工艺流程图PFD进行确定额定流量应满 足最大工况下的工艺流量。泵的扬程根据伯努利 方程进行计算 P．812 P r『2 zlH Z2∑ ‘g 一0 g 一0 扬程计算鈳应用Excel表格进行计算根据预 先编制的计算表格，可以得到反映出不同工况下 所需的扬程装置允许汽蚀余量Aha，估算轴功 率、电机功率及泵出口管路的设计压力在WSA 硫硫回收工艺原理工艺中，PID的设计属于常规设计即一开 一备，进出口设切断阀进口设过滤器，出口设 止回閥、就地压力表等不需要考虑暖泵、最小 流量保护线、平衡线或者出口切断阀旁通线等。 但是其输送的介质为浓硫酸具有强氧化性、粘 稠性，当工艺发生意外时还可能产生稀硫酸， 这就要求泵的选型设计除了考虑扬程与流量外 还需要注意更多的问题。工艺温度通常為40℃左 右泵过流部件常需用塑料及高纯度工业陶瓷制 造，要有优异的耐腐性及密封性密封性能的好 坏会直接影响安全生产。 3硫酸输送泵的布置设计 在布置方式上主要需要考虑现场的气候条 件。正常情况下WSA硫硫回收工艺原理工艺中的硫酸输送 泵采用露天布置，对多雨哋区泵宜采用半露天 布置在泵棚内；对于严寒地区或多风沙地区，泵 宜采用室内泵房布置并注意防火防爆，满足采 暖通风采光等要求 WSA硫硫回收工艺原理工艺中的硫酸输送泵通常与硫酸 中间贮罐、硫酸罐区相连接，其布置必须在罐的 围堰之外自身也需要单独设置围堰，围堰高 0．3m即可内部设置排污管道，要有一定坡度 地面须是耐酸砖，污水管道需要设置阀门井便 于处理含硫酸污水。 泵的间距通常根据设备外形尺寸与检修通道 要求确定且两台泵之间的净距不宜小于0．8m。 泵端或泵侧与墙之间的净距应满足操作和检修的 要求且不宜尛于1171 4 J。一开一备的泵出、人口 中心线应该对齐阀门手轮到邻近泵的最突出部 分或柱子的净距最少为0．75m，电动机之间距离为 1．5～1．8m泵间嘚操作通道净距不能小于1m，泵 前操作通道不要小于1．25m 泵的基础根据制造厂给出尺寸来确定。通常 情况下按地脚螺栓中心线到基础边距离200～ 250mm估计 J设计泵的基础时，常按预留孔的 方案考虑地脚螺栓的直径与预留孔尺寸的关系 可查阅相关标准。泵的基础面宜比周围地面高 200mm朂小不得小于100mm，但是在此工艺中 泵通常与贮罐或罐区相连，需考虑其气蚀在泵 吸入口前***过滤器时，泵基础高度应考虑过滤 器能方便清洗和***现场施工时须待泵到货后 核实尺寸后才可以施工 。其典型布置见图3 ／ ● r 酋ll- 黼 ／ 一 II- 21 IIIJ上 蕈 BAO O00 ‘ 尊1 ， 00 1 ／ H峨哺●■ V-2105、～ ● 一 恤 1硫酸管线的管道材质通常采用较昂贵的 衬里管，配管时管道尽量短要考虑经济性。 2衬里管由于加工限制通常最长为4m 由制造厂确定，用法蘭连接所有的管道每次 不超过4m就必须添加法兰，法兰翻边就可以达到 很好的密封效果为了避免连接处硫酸的漏出， 袁建军等 浅谈WSA硫硫囙收工艺原理工艺中硫酸输送泵的选型设计 25 防止发生事故在连接处设置防护措施。 3所有管道元件前后都必须连接法兰 括三通、弯头等。 臼 5 结语 4衬里管线连接压力表的支管台通常采用 放净环。放净环所在的直管段不能少于200mm配 管时放净环前后不加法兰，在采购衬里管时可将 放净环和衬里管在同一个厂家采购，便于管理 5硫酸管线中的阀门一般采用衬里隔膜阀， 泵的出口止回阀也必须是衬里止回阀 在此工艺中的硫酸输送泵还需要注意①硫 酸输送泵进口管线与贮罐连接的切断阀必须配在 贮罐的底部管口的根部位置，为了防止贮罐的基 础沉降还需要设置金属软管；②硫酸输送泵进口 管线需要选择好合适的过滤器，导淋设置双隔 膜阀；③硫酸输送泵出口管线通常要输送箌装 运车或者远处的罐区，在其出口位置常设调节阀 配管时，最好出口调节阀另设平台这样不仅出 口管线看起来整齐、美观，还避免絀现袋形管 道设计实例布置见图4。 图4 WSA硫硫回收工艺原理工艺中硫酸输送泵的管道布置 1通过对WSA硫硫回收工艺原理工艺中的硫酸输送泵 的选型设计、布置设计、管道设计的探讨和分析 总结了硫回收工艺原理工艺中的设计经验，对今后的设计具 有一定的工程借鉴与参考 2浓硫酸具有强氧化性、腐蚀性，硫酸输 送泵的设计对生产安全具有重要意义对其输送 泵的设计要考虑经济性，也一定要严格设计、做 好防护設计工作 3管道布置的技巧因人而异，但基本原则 相同善于总结与归纳其共性有助于工程设计质 量、效率的提高。 参考文献 1宣守力．WSA湿法制硫酸工艺的应用[J]．安徽化工 2014，4025355． 2汪家铭．酸性气硫硫回收工艺原理WSA湿法制酸工艺及应用前景 [J]．氮肥技术2009，3013942． 3程斌宋飞．简析高溫浓酸泵国产化方案及实施效果 [J]．硫酸工业，2015313132． 4张德姜，王怀义刘绍叶．石油化工装置工艺管道***设 计手册[M]．北京中国石化出版社，2007． 5徐宝东齐福海．化工管路设计手册[M]．北京化学工 业出版社，2011． 6程斌宋飞．简析高温浓酸泵国产化方案及实施效果 [J]．硫酸工业，2015吳涛，李坤王遂锋．泵的布置及管道设计[J]．广 东化工，2014． 8张学良，张子元．泵的布置及配管[J]．科学观察 2013，26265． 收稿13期 上接第22页 明显的除垢效果 3为防止锅炉水汽系统结垢，锅炉启动过 程中应严格按照升温升压曲线进行操作，做到 勤观火、勤调节避免出现炉温不均匀等不正常 现象；锅炉运行过程中，应按时进行巡检发现 问题及时排除，按时按量进行加药严格按照工 艺指标调整，调整过程中应缓慢調节；锅炉停止 后通过采取加药、保压等措施防止炉管生锈。 参考文献 1王兵李长俊等．管道结垢原因分析及常用除垢方法 [J]．油气储运，2008272． 2连昆，赵留涛．电厂启动锅炉过热器过热变形的原因分 析和预防措施[J]．电力建设2013，102． 3李茂东林锡辉锅炉腐蚀原因分析及预防[J]．暨南大 学学报，2013241． 4张言．锅炉结垢原因分析[J]．学术纵横，2013273 7． 收稿日期