废酸再生单元提高酸浓探究.docx

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废酸再生单元提高酸浓探究

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摘要：介绍延安石油化工厂轻烃中心2万吨/年废酸再生装置的工艺原理，技术特点、影响酸浓的因素及提高酸浓的措施。该装置处理烷基化产生的废酸，经过高温裂解、除尘、氧化、冷却及尾气净化等过程，将烷基化来的浓度为92%的废酸转换为98%的新鲜浓硫酸再送至烷基化装置循环使用，最终尾气达标排放，既保护了环境又节约了成本，达到了可持续发展的目的。

关键词：硫酸浓度水分措施

1装置概述

延安石油化工厂轻烃中心2万吨/年废酸再生单元是烷基化装置的辅助单元，采用湿法制硫酸技术，使用三级反应工艺，实现了二氧化硫转化为硫酸的总转化率超过99.9%。自2019年2月份建成投产，产出硫酸浓度在95.4-96.5%之间，低于设计值≥98%，导致烷基化装置酸耗增大，烷基化装置符合100%（按26.45万吨/年核算），废酸再生单元符合123%（按2万吨/年核算），无法实现烷基化酸消耗、废酸产出酸平衡。其装置均无操作弹性，随时会存在烷基化装置酸失控的情况，存在被迫停工的风险。

2影响酸浓的因素

影响酸浓因素主要来自烷基化装置和废酸再生单元，包括烷基化装置原料带水、烷基化系统内部窜水，废酸再生单元系统水分无法去除、硫酸冷却器泄漏等。

2.1烷基化装置影响因素

2.1.1烷基化原料带水

烷基化原料混合碳四自罐区来进入碳四原料缓冲罐V-101，经加氢反应进料泵P-101A/B增压后经过聚结水过滤器F-101A/B脱水，进入混合碳四聚结器V-103，再进入加氢进料混合器ME-101与氢气在静态混合器中混合，经E-104与脱轻塔底料换热，换热至40-60℃进入加氢反应器。

2.1.2烷基化预处理单元窜水

烷基化预处理单元加氢产物由加氢反应器顶部流出，进入脱轻组分塔T-101,气相经过塔顶空冷器EA-101进入脱轻组分塔回流罐V-102，塔底加氢碳四去脱轻组分塔底/反应进料换热器E-104换热后，经过加氢产品冷却器E-102水冷，送至烷基化反应部分。水冷却器E-102泄漏导致循环水被夹带至烷基化反应器，致使送至废酸再生单元的废酸原料含水量较大。

2.1.3烷基化分馏单元窜水

烷基化分馏单元异丁烷作为烷基化反应的参与物，从脱异丁烷塔顶出来进入烷基化反应器。脱异丁烷塔底重沸器E-401采用1.0MPa蒸汽，E-401管程泄漏，导致蒸汽通过系统窜入烷基化反应器内，同样可增加废酸再生单元的废酸原料水含量。

2.2废酸再生单元影响因素

2.2.1系统水分无法去除

自烷基化装置来的废酸浓度在91-92%之间，在焚烧炉内经过高温裂解后形成富含SO2的工艺气，其中包含的水分在一二级冷凝器内无法去除，导致产出酸浓低于98%。

2.2.2硫酸板式换热器循环水泄漏

废酸再生单元一二冷底部产出浓硫酸温度为260℃，经过板式换热器冷却至30℃后，再输送至烷基化装置使用。因此板换的循环水泄漏与硫酸互窜，也可导致酸浓低于98%。

3提高酸浓措施

提高酸浓最直接有效的办法就是去除系统内部水分，杜绝各系统互窜（或窜水）。

3.1烷基化装置措施

3.1.1加强烷基化原料脱水。自罐区来的混合碳四进入碳四原料缓冲罐V-101进行脱水，经过聚结水过滤器F-101A/B脱水，进入混合碳四聚结器V-103再脱水，脱轻组分塔回流罐V-102脱水。

3.1.2杜绝烷基化反应器系统窜水。确保烷基化预处理单元加氢产品水冷却器E-102、分馏单元脱异丁烷塔底重沸器E-401管束完好不泄漏，杜绝循环水或蒸汽通过系统窜入烷基化反应器内，增加废酸当中的水含量。

3.2废酸再生单元措施

3.2.1反应器氧含量、温度的控制

一级反应器内部的转化实质上是SO2在O2和催化剂在高温的作用下氧化生成SO3的过程，所以一级反应器入口氧含量和温度直接影响一反内部SO2生成的SO3转化率，一级反应器内分为2个催化剂床层，第一层是铂金催化剂床层温度控制大约500℃，SO2转化为SO3的动态平衡将倾向于转向SO3一侧（式1），在高温条件可达到95%以上的转化率的。第二层是钒基催化剂床层，温度大约在450℃左右，有约95%的SO2转化成了SO3（式2），催化床上的工艺反应是放热反应。在反应器中，工艺气通过层间冷却器和催化床后的冷却器进行冷却，从而得到更优化的SO3/SO2平衡（式1）。在反应器中，工艺气的冷却通过熔盐热交换器完成。

（式1）（式2）

3.2.2控制一二级冷凝器温度

冷凝器的作用是将酸增浓的设备，SO3以及气态的硫酸离开反应器通过不锈钢管道，进入发生水合反应（式3）和冷凝的最后的冷却器。为防止冷凝器进口管道形成露点腐蚀，及保护冷凝器内附着的PFA内衬塑料，所以冷凝器的温度T必须控制在一定范围内（285℃＞T＞260℃