硫黃制酸裝置低溫余熱回收系統(tǒng)利用當φ（H2SO4）99%以上時，對金屬腐蝕性低的特性，采用耐腐蝕專用不銹鋼系列，其要求是：在硫酸生產(chǎn)過程中，將硫酸濃度嚴格控制在微小范圍內(nèi)φ（H2SO4）（99.05~99.51%）。

低溫余熱回收系統(tǒng)是通過在特定的H2SO4溫度和濃度下，來平衡熱量回收，保持裝置運行壽命的。硫酸裝置在運行過程中，進入低溫余熱回收系統(tǒng)的煙氣溫度和SO3濃度基本不受裝置負荷影響，因此低溫余熱回收系統(tǒng)的各溫度是穩(wěn)定的。但是該系統(tǒng)又是SO3吸收塔，其出口φ（H2SO4）為99.5%，為保證低溫余熱回收系統(tǒng)SO3的吸收效率，則需要在一級上塔循環(huán)硫酸進行加水稀釋，控制循環(huán)硫酸φ（H2SO4）在99.05~99.2%。在此過程中為了保障低溫余熱回收塔的安全，為保證一級SO3出口煙氣酸霧合格，必須把一級循環(huán)酸濃度控制在φ（H2SO4）≥99%且φ（H2SO4）≤99.2%。

因此低溫余熱回收系統(tǒng)的一級循環(huán)酸濃度的準確、穩(wěn)定關系著低溫余熱回收塔系統(tǒng)的安全和長周期穩(wěn)定運行。

一級循環(huán)酸濃度測量的重要性

1.低溫余熱回收系統(tǒng)的硫酸濃度調(diào)整是通過加水實現(xiàn)的，加水量設計是采用自動控制，其過程變量也是一級循環(huán)上塔硫酸濃度。因此一級循環(huán)上塔酸濃在低溫余熱回收系統(tǒng)中既是保護裝置的安全儀表，也是測量儀表。當一級循環(huán)酸濃無法準確測量時，由于生產(chǎn)負荷的變化，難免會造成一級酸濃低于φ（H2SO4）99.00 %，加速腐蝕，造成余熱回收塔壁、蒸發(fā)器、換熱器、泵和一級分酸器腐蝕嚴重。

2、當余熱回收系統(tǒng)自動加水失去過程控制變量時，則會增加操作人員工作強度，若負荷變化時無法及時調(diào)整一級循環(huán)硫酸濃度，將導致一級循環(huán)酸濃度偏離工藝允許值。

3、當無法準確獲得一級循環(huán)酸濃度時，為了減少設備的腐蝕，通常將酸濃控制較高，則又會影響酸霧超標，腐蝕系統(tǒng)后端設備。

4、當無法準確獲得一級循環(huán)酸濃度時，為了保障裝置安全運行，則需要每天多次手動分析循環(huán)酸濃度，增加分析員工作量和安全風險，工藝控制參數(shù)誤差增大。

基本情況介紹

該客戶為四川某大型磷化企業(yè)，有兩套400Kt/a硫黃制酸裝置，一級吸收均采用的余熱回收系統(tǒng)。在稀釋器出口，選用了兩套羅斯蒙特電導率傳感器和56E變送器，組合測量硫酸濃度。由于測量的一級循環(huán)硫酸是稀釋后的硫酸（溫度180℃、壓力0.1MPa），為了實現(xiàn)快速將水與硫酸混合均勻，該稀釋器采用壓縮空氣霧化脫鹽水增強擾動的技術。導致電導率傳感器測量含有空氣介質(zhì)的硫酸，使得余熱回收系統(tǒng)從投用到改造前所的一級循環(huán)酸濃度測量值與實際偏離大，且測量數(shù)據(jù)波動大（見圖2）.因此測量的結(jié)果無法用于保障裝置安全聯(lián)鎖和加水自動控制的要求。

原因分析

低溫余熱回收一級循環(huán)硫酸工藝參數(shù)控制

溫度：180~190℃；

壓力：0.1~0.2MPa；

流量：800~1000m3/h；

濃度：99.05~99.15%；

空氣含量：硫酸量8~10%。

硫酸濃度分析儀取樣安裝位置：一級循環(huán)硫酸主管道進塔水平管位置；

由于主管道進塔后是分酸器，所以取樣位置的壓力基本為分酸器液位靜壓。所選用的56E變送器內(nèi)置有120℃內(nèi)φ（H2SO4）96~100%電導率對應的硫酸濃度曲線，可輸出硫酸濃度或電導率。

那又是什么原因?qū)е聹y量數(shù)據(jù)的波動呢？

分析原因見下表：

具體原因說明：由于稀釋器采用壓縮空氣霧化脫鹽水增強擾動的技術，導致從稀釋器出來的循環(huán)硫酸含有空氣介質(zhì)。而現(xiàn)采用的電導率傳感器不能準確測量含有空氣介質(zhì)的硫酸濃度。當含有空氣介質(zhì)的硫酸通過電導率傳感器時，由于空氣不導電，此時測量的電導率非常低，并且不穩(wěn)定。由于硫酸濃度越高電導率越低，測量值則比實際偏大且波動大，故無法準確測量。

解決措施

要解決一級循環(huán)硫酸濃度準確測量問題，分離出所含空氣介質(zhì)是關鍵。因此需要針對一級循環(huán)硫酸的特性設計一套能穩(wěn)定高效分離出硫酸中所含空氣的設備。

禮正來科技針對當前一級循環(huán)硫酸濃度測量的難題，研制了HAS110高溫濃硫酸分析儀。實現(xiàn)了一級循環(huán)硫酸內(nèi)所含空氣介質(zhì)全部分離，并設計有分析流量穩(wěn)定器，以此減小分析介質(zhì)流量不穩(wěn)定對測量結(jié)果的干擾。（見圖3）

禮正來科技本著為生產(chǎn)企業(yè)節(jié)約成本，充分利用客戶原有的正常測量儀表：電導率傳感器和56E變送器，將其應用在HSA110A高溫濃硫酸分析儀上，不僅幫助用戶減少采購成本，同時也實現(xiàn)現(xiàn)有設備價值的最大化。

禮正來科技根據(jù)高溫濃硫酸電導率對應硫酸濃度曲線研發(fā)了XA96-100硫酸濃度折線函數(shù)儀，已在生產(chǎn)現(xiàn)場經(jīng)過三個月穩(wěn)定運行，數(shù)據(jù)（見圖4）.改造后的一級循環(huán)酸濃儀已實現(xiàn)安全聯(lián)鎖控制保護裝置免受腐蝕，為自動加水提供準確穩(wěn)定的過程變量，實現(xiàn)加水自動控制。

高溫濃硫酸分析儀技術特點：

采用穩(wěn)定空氣分離技術，配備電導率傳感器，折線函數(shù)儀，組成的高性能低溫余熱回收系統(tǒng)專用分析儀表。適用于測量一級循環(huán)酸濃、循環(huán)泵出口酸濃、加熱器出口酸濃、預熱器出口酸濃。解決了因當前高溫濃硫酸分析儀故障引發(fā)的問題。實現(xiàn)了快速準確為稀釋器加水自動控制提供過程測量，保護了低溫余熱回收系統(tǒng)免受低濃度硫酸腐蝕。

技術參數(shù)表

高溫濃硫酸分析儀的應用效果

硫黃制酸裝置低溫余熱回收系統(tǒng)在2022年12月更換了一級循環(huán)硫酸高溫濃硫酸分析儀。投用后一級循環(huán)硫酸濃度測量準確、數(shù)據(jù)穩(wěn)定、測量值反應快速、沒有出現(xiàn)傳感器處硫酸泄漏同時也沒有維護工作。

生產(chǎn)實踐證明，高溫濃硫酸分析儀設計和選材合理，能夠滿足低溫余熱回收系統(tǒng)一級循環(huán)硫酸測量要求，徹底解決了當前一級循環(huán)硫酸測量難題。是一款保障低溫余熱回收系統(tǒng)安全、長周期、穩(wěn)定運的核心測量儀表，值得推廣應用。

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