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        濕法制酸催化劑在烷基化廢酸再生裝置上的應(yīng)用

        2021-12-09 13:19:38董天雷田先國(guó)
        硫酸工業(yè) 2021年10期
        關(guān)鍵詞:廢酸烷基化床層

        吳 琳,董天雷,田先國(guó)

        (中石化南京化工研究院有限公司,江蘇南京210048)

        我國(guó)烷基化裝置大部分采用硫酸法工藝,會(huì)產(chǎn)生大量烷基化廢酸。廢酸再生裝置是烷基化裝置配套的環(huán)保裝置,該裝置將w(H2SO4)89%~90.5%的廢硫酸通過(guò)廢酸裂解爐焚燒裂解、氧化和吸收,生產(chǎn)出w(H2SO4)98%~99.2%的產(chǎn)品硫酸,再生后的產(chǎn)品硫酸返回烷基化裝置作為硫酸烷基化反應(yīng)的催化劑循環(huán)使用[1]。

        中國(guó)石油化工股份有限公司已建與在建的烷基化生產(chǎn)裝置配套建設(shè)的廢酸處理裝置主要在揚(yáng)子石化、鎮(zhèn)海煉化、齊魯石化、上海石化和福建聯(lián)合石化等,大多采用P&P公司廢酸濕法再生工藝技術(shù)。中石化南京化工研究院有限公司開發(fā)的NWS和NCV系列濕法轉(zhuǎn)化用釩催化劑,以優(yōu)質(zhì)精制硅藻土為載體,五氧化二釩為活性組分,堿金屬硫酸鹽及某些氧化物為促進(jìn)劑,在濕接觸法生產(chǎn)硫酸的過(guò)程中,NWS和NCV系列聯(lián)合使用,將二氧化硫氧化成三氧化硫。筆者就NWS和NCV系列釩催化劑在某煉化企業(yè)采用P&P公司廢酸濕法再生工藝技術(shù)的烷基化廢酸濕法再生裝置上的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

        1 P&P公司廢酸濕法再生工藝

        P&P公司濕法再生工藝采用兩次濕法轉(zhuǎn)化+兩次冷凝成酸技術(shù)。自上游烷基化裝置來(lái)的廢酸送入焚燒裂解爐內(nèi)裂解,硫酸在爐內(nèi)被分解為SO2、H2O和O2,其他有機(jī)物被同時(shí)分解,焚燒裂解爐通過(guò)燃料氣燃燒提供熱量,過(guò)程氣經(jīng)換熱降溫后送入高溫除塵器去除顆粒物等雜質(zhì),再通入第一轉(zhuǎn)化器將SO2轉(zhuǎn)化SO3,轉(zhuǎn)化后的含SO3氣體在第一冷凝器中冷凝成酸,未被冷凝的過(guò)程氣依次通過(guò)第二轉(zhuǎn)化器、第二冷凝器。兩級(jí)轉(zhuǎn)化后過(guò)程氣經(jīng)煙氣風(fēng)機(jī)加壓后通過(guò)活性炭反應(yīng)器被吸收轉(zhuǎn)化為稀硫酸,凈化后的尾氣滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求,經(jīng)煙囪排放[3]。P&P公司廢酸濕法再生工藝流程見圖1。

        圖1 P&P公司濕法再生工藝流程

        2 催化劑技術(shù)參數(shù)及運(yùn)行工藝條件

        2.1 催化劑分配及裝填量

        酸再生單元裝填釩系催化劑,分別置于酸再生第一轉(zhuǎn)化器R-8200內(nèi)RH-8210B/C、RH-8230、RH-8250床層以及第二轉(zhuǎn)化器R-8400內(nèi)RH-8450床層。催化劑總裝填量為55 m3,裝填分配方案見表1。

        表1 催化劑裝填分配方案

        2.2 催化劑床層工藝操作條件

        催化劑床層的工藝條件見表2,正常工況下工藝氣組分?jǐn)?shù)據(jù)見表3。

        表2 催化劑床層工藝條件

        表3 工藝氣數(shù)據(jù)

        2.3 裝置運(yùn)行效果

        由于酸再生裝置的轉(zhuǎn)化器為絕熱反應(yīng)器,SO2氧化成SO3所放出的反應(yīng)熱使轉(zhuǎn)化氣體溫度升高,SO2的轉(zhuǎn)化率與催化劑床層絕熱溫升有對(duì)應(yīng)關(guān)系,因此可由床層反應(yīng)溫升來(lái)間接判斷SO2轉(zhuǎn)化率大小。

        一般用下式計(jì)算[4]:

        式中:t0——?dú)怏w進(jìn)催化劑床層溫度,℃;

        t——?dú)怏w出催化劑床層溫度,℃;

        x0——?dú)怏w進(jìn)催化劑床層時(shí)轉(zhuǎn)化率,%;

        x——?dú)怏w出催化劑床層時(shí)轉(zhuǎn)化率,%;

        λ——絕熱溫升系數(shù),℃。

        2020年1—10月,NWS,NCV系列濕法轉(zhuǎn)化用釩催化劑在該烷基化廢酸再生裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)如圖2~5所示。

        圖2 R-8200轉(zhuǎn)化器出口溫度

        圖3 R-8200轉(zhuǎn)化器溫升

        圖4 R-8400轉(zhuǎn)化器入口與出口溫度

        圖5 R-8400轉(zhuǎn)化器溫升

        由于催化劑床層溫升與床層轉(zhuǎn)化率有線性關(guān)系,可以通過(guò)催化劑床層溫升大小間接判斷釩催化劑是否達(dá)到預(yù)期轉(zhuǎn)化效果。由圖2~5可知,烷基化廢酸再生裝置實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,RH-8210B床層溫度不低于420 ℃,溫升為60~70 ℃;RH-8230床層溫度不低于410 ℃,溫升為20~30 ℃;RH-8250床層溫度不低于380 ℃。RH-8450床層溫度不低于380℃,溫升為8~12 ℃,說(shuō)明大部分SO2已在第一轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化。同時(shí)任何一層的床層溫度不超過(guò)630 ℃。

        來(lái)自烷基化裝置的廢酸經(jīng)廢酸再生裝置處理后,產(chǎn)品濃硫酸w(H2SO4)平均值98.57%。圖6為某石化廢酸濕法裝置產(chǎn)品硫酸濃度,符合預(yù)期控制目標(biāo)。

        圖6 硫酸濃度

        2.4 尾氣排放

        生產(chǎn)期間實(shí)時(shí)跟蹤再生酸單元煙囪排放尾氣的污染物含量,在線檢測(cè)SO2,NOx和顆粒物及酸霧濃度。通過(guò)在線分別監(jiān)測(cè)活性炭反應(yīng)器出口管線以及煙囪排放口的SO2濃度,并實(shí)時(shí)顯示依據(jù)GB 31570—2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》折算基氧3%后的10 min均值,尾氣排放數(shù)據(jù)見表4。

        表4 尾氣排放數(shù)據(jù)

        分別于2020年4月24日和4月30日進(jìn)行取樣分析,環(huán)保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表5。

        分析結(jié)果表明:裝置排放尾氣中ρ(SO2)<10 mg/m3,符合GB 31570—2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求。

        3 結(jié)語(yǔ)

        NWS,NCV系列濕法轉(zhuǎn)化用釩催化劑在烷基化廢酸再生裝置上的應(yīng)用結(jié)果表明,催化劑裝填分配方案合理,性能良好,裝置運(yùn)行穩(wěn)定,尾氣排放達(dá)到了GB 31570—2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求,滿足烷基化廢酸再生裝置生產(chǎn)需要。

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