本项目采用硫化氢酸性气燃烧裂解烷基化废酸，在治理硫化氢酸性气的同时实现烷基化废酸再生，实现危险废物的资源化综合利用。天安公司合成氨装置原有一套处理能力为2715Nm³/h硫化氢处理装置，原设计中原料煤的硫含量为1.7%，目前生产中原料煤的硫含量实际值为3.4%以上，合成氨装置脱硫工序副产硫化氢气体增加至4120Nm³/h，硫化氢浓度42.16vol%。原硫化氢处理装置已不能满足合成氨装置满负荷生产的需要，合成氨装置只能减负荷生产以满足环保排放要求，且原硫化氢处理装置没有在原址扩能改造的可行性。因此，无论是从环保角度或是提升合成氨装置产能的角度，在厂区内异地扩建硫化氢处理装置成为迫切的要求。

云南云天化石化有限公司采用硫酸法烷基化工艺生产异辛烷作为高标号汽油的添加剂。每年排出2.88万吨废硫酸，其中除含有90%H₂SO₄外，还含有有机聚合物、水分、硫酸盐等，有机聚合物主要是高分子烯烃、胶质、硫酸酯以及溶解其中的硫化物。烷基化废酸属于较难处理的危险废物，目前云南省除本装置外尚无其它装置可以处理烷基化废酸，其特点是粘度较大，呈黑红色，性质不稳定，散发特殊性臭味，处理难度大。本项目采用烷基化废酸焚烧裂解、烟气净化的干法制酸工艺属于国内外领先的处理工艺。本项目利用硫化氢焚烧产生的热量来分解裂化烷基化废酸，不需额外燃料供应，废硫酸在高温下裂解生成SO₂气体，其中的有机物燃烧生成CO₂和H₂O，并采用烟气净化、转化及吸收工艺生产硫酸，实现废酸再生。

本项目为节约投资，合理利用天安公司现有硫磺制酸装置产能，设置硫化氢焚烧、废酸裂解及烟气净化、干燥工序，后续的转化、吸收及尾吸工序嫁接到天安公司现有的80万吨/年硫磺制酸装置生产系统中，极大的简化了工艺流程，降低装置投资，但同时对设计也提出很大的挑战。本项目采用硫化氢酸性气裂解烷基化废酸，把转化、吸收、尾吸工序嫁接到硫磺制酸装置的工艺技术方案是煤化工、石油化工危险废物资源化综合利用并成功嫁接到硫磺制酸装置，实现以废治废、节能减排、产业互补、循环经济的典范。

1、烷基化废酸裂解工艺及设备的先进性

烷基化废酸粘度大，要实现在焚烧炉内裂解完全，对选择的雾化喷头的类型、雾化角度、雾化效果有很大的关系，本项目通过对比国内外知名的雾化喷头供货商的产品进行分析研究，最终确定的雾化喷头使用效果达到了预期。要实现烷基化废酸裂解完全，焚烧炉内的烟气流态控制也是其中的关键因素，本项目焚烧炉内设置了两道挡墙，并在挡墙上设置了特殊的部件，使焚烧炉内的烟气与废酸混合均匀，能使烷基化废酸裂解完全。如废酸裂解不完全，对焚烧炉后的设备产生的后果是灾难性的，如高温烟气中含有一定量未裂解完全的酸雾将使废热锅炉加速腐蚀，经实践证明本项目废酸裂解完全，生产操作稳定可靠，废热锅炉运行至今阻力降增加较慢，设备未出现明显腐蚀情况。

2、在线氧分析的难点及先进性

为了降低高温燃烧中氮氧化物和SO₃的生成，本项目在焚烧炉出口设置3台氧分析仪，3选2控制燃烧空气量，将焚烧炉出口的氧含量控制在2vol%以下，炉内实现低氮、低氧燃烧，以尽量减少氮氧化物的生成，减少SO₃的生成减少稀酸量，后续转化所需的氧气在烟气净化之后再补充，以减小净化工序的设备尺寸，降低工程投资。

目前国内测量高温炉气中氧含量主要采用引出式方法，把炉气引出并采取除尘、降温、除湿等处理再送入测量仪器检测，缺点是取样和样品预处理流程长，受采样烟气腐蚀、堵塞、或泄漏外部空气的影响，稀酸腐蚀预处理设备和检测仪器等；易造成堵塞，测量响应时间长，准确度低，维护工作量大等问题。本项目经调查研究摒弃传统引出式测量方法，采用专用高温氧化镐测量仪测量出口炉气中氧含量，直接插入烟气中进行实时在线检测。经实践证明氧分析仪准确、可靠，控制低氮、低氧燃烧的手段有效可靠。

3、防止烟气露点腐蚀技术的先进性

硫化氢燃烧和烷基化废酸裂解产生大量的水汽，烟气中水汽的含量为20vol%左右，烟气露点温度约195℃，为避免对焚烧炉的腐蚀，对焚烧炉的内衬材料以及焚烧炉的炉壁温度控制提出了很高的要求。本项目焚烧炉的内衬采用特殊的内衬方案，且耐火砖采用了榫卯结构错缝砌筑，保证内衬的可靠性。焚烧炉的钢壳采用了特殊的保温结构和形式，针对昆明地区的气相条件进行精确计算，保证炉壁温度高于烟气露点并在安全的温度范围内避免露点腐蚀焚烧炉钢壳体，同时保证炉壁温度不能过高以避免焚烧炉设备筒体强度降低影响设备的安全性，且要保证不同季节不同气象条件下炉壁温度始终在合适的范围内，通过4年多生产实践证明所采用的计算方法、保温结构和形式有效、可靠、适用。

4、废热锅炉在线清灰工艺及设备的先进性

由于烷基化废酸中含有大量杂质，废酸在高温裂解后产生大量的粉尘容易沉积在废热火管锅炉的换热管中，造成废热锅炉阻力降迅速升高，使装置的长周期运行变得困难。本项目整个系统采用负压操作，且在废热锅炉中设计了独特的在线清灰装置，可根据锅炉的阻力降进行在线清灰，保证了本装置能与合成氨装置的同步连续稳定运行。国内不带在线清灰装置的烷基化废酸再生装置废热锅炉平均运行周期仅20天左右就需清理，每次清理需停车5天。本项目投运4年多以来，通过在线清灰装置的有效清理，没有因为废热锅炉或其它设备阻力降增加而停车，达到了预期的效果，在线清灰工艺技术可在行业内推广。

5、动力波烟气净化工艺及设备的先进性

烟气净化的效果直接关系到后续转化、吸收设备的长周期连续稳定运行。本项目采用动力波+填料塔+动力波的烟气净化工艺，阻力降低、不堵塞，且烟气净化效果好。采用纤维除雾器除去烟气中的稀酸酸雾，与传统的采用两级电除雾器相比除雾效果好，且占地面积小，土建投资低。国内采用湿法烷基化再生工艺的装置，采用静电除尘+两层防尘催化剂除尘工艺，平均开车周期为3～6个月即需停车筛分转化催化剂。采用本项目的烟气净化工艺可保证装置的长周期连续稳定运行，保证上游合成氨装置的稳定运行，降低装置运行费用，自本项目建成投产4年多以来，后续的硫磺制酸装置转化器催化器床层阻力降没有大幅上升，至今仍能满负荷稳定生产。

6、喷涂聚四氟乙烯工艺应用于硫酸工业防腐蚀的先进性

本项目干燥塔烟气进口管道既有稀酸酸雾、也有浓酸酸雾，且温度较高，本项目通过技术调研、分析研究，首次使用喷涂聚四氟乙烯工艺应用于硫酸装置防腐蚀。喷涂工艺是采用喷涂聚四氟乙烯乳液涂层到经处理的钢材表面，再进行加热处理。喷涂聚四氟乙烯，摩擦系数低，耐蠕变性好，乳液喷涂加热后不粘、耐磨，喷涂厚度一般在1.0～1.2mm，在150℃ 急变的情况下能连续使用，本项目最终采用这种新工艺，经4年多的运行目前使用效果很好，没有出现腐蚀或损坏。

7、联合开发的高硅不锈钢材料的先进性

本项目使用93%硫酸干燥烟气以除去烟气中多余的水分，对于一般的奥氏体不锈钢来说，93%硫酸在60℃工况下的腐蚀速率是98%硫酸的3倍，在此工况下一般的碳钢或奥氏体不锈钢是不能使用的。目前国外有两家企业、国内有一家企业可以生产耐93%硫酸腐蚀的高硅不锈钢材料，由于形成了垄断，此材料的价格很昂贵。本项目根据我院在硫酸行业多年的积累，联合我省一家企业共同开发，从材料成分的调整、材料力学性能、材料焊接工艺的评定、到最终耐腐蚀性的评定，开发出了耐93%硫酸腐蚀的高硅不锈钢产品，并应用于本项目的93%硫酸介质中，经过4年多的使用腐蚀速率满足预期，腐蚀速率为0.025mm/a，未出现明显的腐蚀，所开发的高硅不锈钢材料是成功的。

8、在线自动酸浓分析仪的先进性

本项目使用93%硫酸干燥烟气，酸浓的检测控制特别重要，如酸浓控制过高则串酸量过大、能耗相应增加，如酸浓控制过低则酸的腐蚀性大大增加给设备管道的安全运行带来隐患。由于硫酸的电导率与硫酸浓度的曲线在酸浓为93%附近出现拐点，所以不能用传统的测量电导率的方法测量93%浓度附近的硫酸。国内目前一般采用密度法、射线法或沸点法进行测量，存在精确度、可靠性不高，维护工作量大的缺点。本项目经大量的调查研究提出采用光折射法进行测量，具有测量准确，可靠性好，免维护等优点，经4年多的生产实践证明该测量方法及检测设备适用、可靠，可有效的指导生产。对于需要检测93%硫酸浓度的冶炼烟气制酸、硫精矿制酸装置中同样适用，具有很好的推广应用前景。

9、烷基化废酸再生工艺嫁接到硫磺制酸装置的先进性

本项目嫁接到80万吨/年硫磺制酸装置，减少了转化、吸收及尾吸工序，可节约工程建设投资约3000万元，由于本项目低温烟气并入80万吨/年硫磺制酸装置，硫酸装置的副产中压过热蒸汽的整个热力系统的热平衡被打破，硫磺制酸装置的废热锅炉副产的饱和蒸汽量减少，但省煤器和过热器的换热量不变，这导致了硫酸装置的水-汽的不平衡。本项目经采用Aspen  Plus流程模拟软件进行模拟提出了将省煤器的部分热水返回工艺装置的其它需加热的设备以解决热力系统水-汽不平衡的问题。在本装置设置废热锅炉副产中压饱和蒸汽，使本装置的热能回收率达到了70%左右，并将饱和蒸汽并入80万吨/年硫磺制酸装置蒸汽过热器，以实使现过热器的热量平衡。实践证明Aspen Plus流程模拟计算结果可靠，其热力学数据、计算方法以及模拟单元选择适用可行，对类似装置的设计及优化具有指导意义，具有推广应用价值。

10、Aspen Plus 流程模拟软件及CAESAR II 应力分析软件的先进性

本项目需考虑合成氨装置原料煤含硫量变化，硫化氢酸性气量及浓度变化后对80万吨/年硫磺制酸装置产能、SO₂转化率和热力系统都有影响，由于涉及的工况较多，计算工作量大。本项目采用Aspen  Plus流程模拟软件对可能出现的不同工况进行了流程模拟，提出了转化和热力系统的操作方案，并在生产操作中应用，经生产实践证明模拟计算结果准确可靠，提出的方案有效可行。本项目的高温烟气及蒸汽管道操作温度较高，为了保证安全可靠，采用了CAESAR II应力分析软件进行了应力分析、膨胀节设计、弹簧支架设计，经生产使用效果良好，未出现应力大损坏设备及管道的情况发生。

11、装置长周期稳定运行的难点及先进性

本项目重要的设计难点在于上游承接了50万吨/年合成氨装置来的硫化氢酸性气体和烷基化装置来的废酸，下游嫁接了80万吨/年硫磺制酸装置，本项目的长周期连续稳定运行成为了制约上、下游装置长周期稳定运行的主要因素。50万吨/年合成氨装置一般连续运行一年左右才停车检修一次，检修后投料开车一般需要7天左右才能出产品，期间的原材料消耗及运行费用大致在1000万元左右。80万吨/年硫磺制酸装置的一次开车费用也在100万元左右，且一般也要求连续运行1年以上。本项目重要的动设备均设置备用，且设置了故障自动投运备用设备的措施，对重要的控制点设置了冗余检测控制措施（如氧含量设置3选2，焚烧炉出口温度、一级动力波出口温度设置了3选2），保证工艺指标操作正常，以上措施经生产实践检验可保证上、下游装置的连续稳定运行，在本项目投产运行的4年多时间里未出现因为本项目的原因而影响上、下游装置紧急停车或降负荷生产，达到了预期的效果。