廢(硫)酸裂解再生是煉油行業烷基化廢硫酸回收處理的新工藝,酸性氣燃燒制酸可替代煉油行業硫磺回收工藝,直接用于硫酸生產,而硫磺燃燒制酸更是硫酸生產的傳統工藝。廢酸裂解為吸熱反應,需要燃燒大量的燃料氣,以保持裂解爐爐膛內高溫環境,適宜硫酸的裂解,而酸性氣和硫磺燃燒能夠放出大量的熱量,是廢酸裂解工藝的佳搭檔。
廢酸裂解爐的般配置:
裂解爐爐頭可設置1-2臺主燃燒器、2-4臺廢酸噴槍。
主燃燒器利用燃料氣、酸性氣或(和)硫磺燃燒放出的熱量,使爐內達到1050 ~ 1150℃左右的裂解溫度,提供適宜廢酸裂解的高溫環境。
廢酸噴槍用于廢酸霧化成細微的顆粒,使其易于在爐內快速裂解。
在爐膛的中、后部各設置臺輔助燃燒器,用于補充熱量,保持爐膛中、后部仍能保持1050 ~ 1150℃左右爐膛溫度,有利于廢酸的完裂解。
以上設備配套有燃燒控制系統,可實現燃燒器的點火與熄火保護——開工前吹掃、電子點火及火焰監測,在燃燒器意外熄火時快速切斷燃氣向爐內的的供應,防止爐膛燃料聚集引起爆炸,并進行聲光報警。
1. 設計基礎條件
爐膛負壓:-5~-20mmH2O
助燃空氣溫度:常溫~600℃ 助燃空氣壓力:0~25mmH2O
助燃空氣組成:環境空氣、富氧空氣(氧濃度21%~50%)
1.1 燃料
1.1.1燃料氣:天然氣、煉廠氣、干氣、煤氣、釋放氣、液化石油氣等
密度:0.2~2.1kg/Nm3 低熱值:6000~108000 kJ/Nm3
溫度:常溫~200℃ 壓力:0.2~0.3MPa.g
1.1.2酸性氣:各種高、低壓含硫化氫的酸性氣
H2S濃度:0.0~100 vol.% 壓力:0.002~0.3MPa.g
1.1.3硫磺(液硫)
溫度:145~155℃ 粘度:< 10cP
壓力:0.2~0.5MPa.g(蒸汽霧化),0.5~2.0(機械霧化)
霧化蒸汽壓力:0.5 MPa.g 霧化蒸汽溫度:160~180 ℃
1.2 廢酸與霧化空氣
成分組成:1) 高濃度廢酸:硫酸80~90%、烷烴2~10%、水2~10%
2) 低濃度廢酸:硫酸 < 80%(強腐蝕性)
廢酸溫度:常溫 廢酸壓力:≥ 0.3MPa.g
霧化空氣溫度:常溫 霧化空氣壓力:≥ 0.35MPa.g
2. 規格型號
名稱 |
主燃燒器 |
輔助燃燒器 |
廢酸噴嘴 |
燃燒器型號 |
SPE-I-S |
SPE-I-S |
SPE-SN |
規格(MW、kg/h) |
3.0、4.0、5.0、6.0 |
0.8、1.0、1.2 |
1000、1500、2000 |
當量天然氣流量(Nm3/h) |
300、400、500、600 |
80、100、120 |
|
3. 結構性能說明
主燃燒器、輔助燃燒器和廢酸噴槍的殼體均選用不銹鋼材料,耐酸性環境腐蝕;內敷硅酸鋁纖維棉,起到保溫消音的作用,可吸收射流噪聲和燃燒噪聲,降低外壁溫度。
3.1 主燃燒器
1) 主燃燒器根據燃料不同,可單配置和組合配置燃料氣噴槍、酸性氣噴槍或液硫噴槍。噴槍采用多種技術手段,強化燃料氣、酸性氣及液硫與助燃空氣的混合與燃燒,縮短火焰長度,以迅速提升爐膛溫度,促進廢酸的分解。
2) 燃料氣噴槍采用分布式結構設計,使燃氣流能夠充分彌散入空氣流中,大大強化燃氣和空氣的混合與燃燒
酸性氣噴槍根據其壓力設計噴頭結構,采用直流或旋流噴射,強化酸性氣和空氣的混合與燃燒。
液硫噴槍可采用機械霧化或蒸汽霧化,將液硫霧化成細微的顆粒,與空氣混合后著火燃燒。為保持液硫溫度150℃左右,處于低的粘度以利于霧化,在液硫噴槍外部設置蒸汽伴熱套管,并且蒸汽伴熱套管可用于停工期間液硫在噴槍內凝結后的融化。
3) 燃氣噴頭采用防風結構,配合旋流式穩焰器,能夠適應超負荷大風速工況下的燃燒,防止發生熄火事故。
4) 設置防風長明燈,在大風速下保持正常燃燒,作為值班火焰對主火焰起持續引燃作用,增強運行安性且便于點火。
主燃燒器結構示意圖
5) 配置高能電點火器,電火花能量高,點火簡單、可靠,且點火桿帶進退機構,點火完成后電頭退出高溫區,避免高溫損壞,延長使用壽命。
7) 配置紫外型火焰檢測器:當燃燒器出現意外熄火時,火焰檢測器可向中控室發出聲光報警,同時啟動燃料氣管線上的電磁閥,切斷燃料供應,防止爐內形成爆炸性氣氛,確保裝置安。紫外型火焰檢測器只檢測在火焰中才有的紫外輻射,對爐內高溫的紅外背景輻射不反應,檢測可靠。
主燃燒器燃燒控制系統圖
3.2 輔助燃燒器
1) 輔助燃燒器可用燃料氣或酸性氣做燃料。
2) 采用后置預混式燃氣噴頭,在高負荷工況下,防止脫火;而在低負荷工況下,可將低壓燃氣與空氣預混合,燃燒完,提高火焰剛性與形狀穩定性。這樣可使燃燒器達到超過1:5的大調節比,滿足工藝補燃對其負荷大幅度變動的要求。
3) 主噴嘴采用內支撐結構,保證較長噴嘴與火盆的同軸度,火焰不偏燒。
4) 設置長明燈,在燃燒器負荷大幅變動時始終保持正常燃燒,作為值班火焰對主火焰起持續引燃作用,增強運行安性且便于點火。
3.3 廢酸噴槍
1) 采用低壓壓縮空氣、多霧化結構,能夠減小廢酸流量或壓力變動對霧化果的影響。
2) 設置冷卻空氣,來提供廢酸中少量烴類等可燃物燃燒所需的空氣,二來防止爐內高溫、腐蝕性爐氣返流,損壞噴槍。
3) 噴頭、噴槍桿外加保護套,減弱爐膛高溫輻射影響,延長使用壽命。
4) 采用內支撐結構,保證較長噴槍與通道的同軸度,保證霧化炬不偏斜,不噴到爐墻。
5) 噴嘴頭根據廢酸組成選材,高濃度廢酸選用耐高溫、耐腐蝕合金,或哈氏合金,而低濃度、強腐蝕性廢酸采用碳化硅,延長使用壽命。
6) 噴嘴頭為可拆裝結構,損壞后便于更換備件。