SOP制酸工艺中熔盐系统存在问题及解决措施

阎 波， 张庆亮

(山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046200)

引 言

SOP制酸工艺是奥地利P&P公司开发的一种较为新颖的工艺，采用两转两凝的处理工艺，包括一台酸性气燃烧炉及两级转化器和两级冷凝器，适用于处理各种含硫(H2S、CS2、COS、SO2等)废气，可回收H2S和带有硫的化学物质，可以使用体积分数低至0.5%的H2S废气生产质量分数为92%～98%的硫酸，硫回收率可达99.9%，该方法工艺操作弹性大，可以适应原料气流量和硫化物浓度的大范围波动[1]。SOP制酸工艺布局简单，操作经济、回收热效率高，同时保证排放的气体远低于国家环保标准。

1 熔盐系统介绍

熔盐是由硝酸钾(KNO3)、亚硝酸钠(NaNO2)和硝酸钠(NaNO3)按53∶40∶7比例配制而成，平均相对分子质量89.2，熔点142 ℃，150 ℃时密度为1 976 kg/m3[2-3]。熔盐具有较好的热稳定性和流动性，且有无腐蚀性、比热容大、换热效率高、不燃等特点，是高温能量传递的首选介质。

熔盐系统在SOP制酸工艺中起到锅炉水预热和调节反应床层温度的作用，因此熔盐系统的设计和运行至关重要。熔盐系统包括一台熔盐罐和两台熔盐泵，熔盐在熔盐罐中通过低压蒸汽进行熔化，熔融后的盐通过泵输送至第一反应器和第二反应器中的熔盐换热器，熔盐的压力由控制器控制泵的转速而得，通过调节每一个换热器的控制器来调节流量，进而控制各床层温度，换热完的熔盐通过重力进入熔盐罐。

2 熔盐系统运行中存在的问题

2.1 熔盐换热器换热效果差，反应器床层温度高

SOP制酸装置在新风、熔盐模式运行下，熔盐罐内熔盐液位低(10%)，接收酸性气体后，第一反应器和第二反应器催化剂床层温度无法满足反应换热要求，反应器出口温度接近联锁值，无法满足反应系统正常连续运行。对工艺包及详细设计进行分析，发现现场熔盐系统容积为8.46 m3，而经过详细核算熔盐系统中熔盐量不足，导致无法满足换热要求。

2.2 熔盐罐容积及液位联锁设计不合理

SOP制酸工艺包中熔盐罐液位应为1 400 mm，对应熔盐量为11.5 m3(设计液位)，以此计算熔盐罐容积应为13.8 m3，但详细设计中熔盐罐容积为12.3 m3。设计要求如果熔盐开始循环，熔盐罐内还应剩余3 m3的熔盐，对应液位是540 mm(按照熔盐罐容积12.3 m3计算)，即10.7%，但联锁逻辑中要求熔盐罐液位低于35%时制酸装置停车，熔盐罐液位低于50%时，制酸装置退出酸性气模式。因此，熔盐系统循环时，熔盐罐内剩余3 m3熔盐无法满足联锁要求。

2.3 熔盐罐液位低，熔盐泵无法正常运行

详细设计中熔盐罐直径1 800 mm，容积12.3 m3，吹气式液位计插入深度1 400 mm，液位计末端至熔盐罐底距离400 mm；熔盐泵插入深度1 600 mm，泵入口滤罩至熔盐罐底距离200 mm，熔盐泵最低启动液位550 mm，最低停泵液位400 mm。熔盐系统运行时，熔盐罐内液位只有540 mm，低于熔盐泵最低启动液位，在240 ℃高温下运行，容易造成熔盐泵汽蚀，而降低熔盐泵运行效率，增大检修和停车频率。

3 改进措施

为确保熔盐泵正常运行，同时解决熔盐量不足问题，新增加一台12.3 m3的熔盐罐，与原熔盐罐底部通过管道连通，从而形成连通池结构(如图1)，扩大熔盐罐容积，满足制酸系统换热效果。同时，将熔盐罐低液位联锁变更为≤5%，熔盐罐的低低液位开关浸液时，装置停车并且停熔盐泵。当熔盐罐的液位≤10%时，装置退出酸性气模式。

图1 熔盐系统示意图

4 实际效果

通过增加一台熔盐罐并修改熔盐罐液位联锁值，既满足熔盐泵最低运行要求，也满足制酸系统中第一反应器和第二反应器催化剂床层温度控制要求，将反应器出口温度控制在正常范围内(270 ℃～285 ℃)，确保整个制酸系统稳定运行。同时，增加熔盐罐外表面伴热，伴热管与熔盐罐内的夹套伴热管线相连，可以将这部分凝液加入伴热管中，形成能量的回收利用，同时可以对熔盐罐中的较冷的熔盐进行预加热，降低辅助系统的能耗，也减少高温熔盐在输送过程中向低温熔盐的热量损失，降低熔盐化盐的热能消耗。

5 结语

将低温的熔盐从加料口处放入新增熔盐罐中，后续系统中的凝液进入伴热管中，对预热熔盐罐进行加热并保温，利用这部分余热将低温的熔盐加热为高温熔盐，缩短后续调试时需要加热的时间，同时可以减少高温溶盐在输送过程中向低温熔盐的热量损失，降低热能消耗，提高生产效率，降低生产成本。制酸工艺中熔盐系统的运行是至关重要的，同时也存在泄漏、堵塞、爆炸、烫伤等安全风险，所以要特别的重视，尤其在开停车过程中，要对可能发生的问题提前做好应急措施，并在实践中不断总结经验，更好服务生产。