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摘要：电石制乙炔产生的废硫酸中含有微量磷元素，裂解后装有硫酸的常规废热锅炉会受炉气影响产生腐蚀现象，极其容易引发锅炉泄漏等不良事故，严重阻碍了硫酸装置的稳定运行。因此，本文针对电石制乙炔产生的废硫酸裂解余热利用进行分析，并针对性设计出具有可行性的余热利用方案，希望通过本文阐述能够为相关人士提供参考和借鉴，为保证硫酸装置安全运行奠定良好基础。
关键词：硫酸；废酸再生；余热利用；电石制乙炔；裂解
引言
近年来，我国坚持落实可持续发展战略，废硫酸裂解再生工艺就是在绿色发展基础上应运而生的一种绿色环保技术，而该技术在实际运用过程中的主要核心是废硫酸高温裂解。具体来说，就是需要通过消耗大量的燃料完成硫酸裂解，由此可见，硫酸裂解过程并不能完全满足节能环保这一需求，想要有效降低硫酸裂解的耗能[1]，需要优化和完善废硫酸裂解再生装置。当前，我国通常采用废热锅炉回收高温裂解后废硫酸再生装置中产生的炉气热量。但是，由于电石制乙炔产生的废硫酸中含有微量磷元素，如果直接运用废热锅炉回收热量，会导致裂解后的炉气损害废热锅炉，从而产生泄漏、腐蚀等不良现象，从而对硫酸装置的稳定运行带来巨大负面影响。因此，本文针对电石制乙炔产生的废硫酸裂解余热利用进行分析，并设计科学、可行的余热利用方案。
一、废硫酸裂解再生工艺原理以及腐蚀原理
将电石制乙炔产生的废硫酸作为原料，并将甲醇装置中产生的气体作为燃料，利用废硫酸高温裂解技术将废硫酸进行还原和分解，使其形成二氧化硫，当含有大量二氧化硫的炉气进入制酸系统后，会形成商品级的硫酸。此时，废硫酸通过裂解后有机物则分解为二氧化碳和水。其裂解反映为：硫酸=二氧化硫+水+0.5氧气。
废硫酸中含有磷元素，在高温裂解后会使炉气中产生磷酸，由于磷酸具有较高的露点，会腐蚀硫酸装置的废热锅炉，为了能够减少腐蚀、泄漏等不良现象，需要设计电石制乙炔产生的废硫酸裂解余热利用方案。
二、电石制乙炔产生的废硫酸裂解余热利用方案
（一）利用超高压锅炉回收热量
当前，国内大部分硫酸装置均利用常规废热锅炉回收热量，通常情况下，常规废热锅炉的设计压力为4MPa，虽然能够有效降低硫酸露点腐蚀废热锅炉的几率，但是无法避免电石制乙炔产生的废硫酸在高温裂解后所含的磷酸露点对锅炉带来的腐蚀。针对这一问题，可以采用12MPa超高压锅炉取代常规废热锅炉，从而有效减少电石制乙炔产生的废硫酸在高温裂解后炉气磷酸露点腐蚀这一问题。然而，由于超高压锅炉成本相对较高[2]，无法充分满足经济运行这一需求，因此，该余热利用方案可行性相对较低。
（二）利用炉气冷却器回收热量
为了能够有效减少电石制乙炔产生的废硫酸在高温裂解后炉气磷酸露点腐蚀这一问题，可以利用炉气冷却器回收热量，具体操作时先将炉气温度进行合理控制，使其温度保持在900℃以下，后利用空气预热器将炉气进行冷却，使其温度保持在500℃以下，在满足温度需求后，需要展开废硫酸裂解工序。利用炉气冷却器代替常规废热锅炉，不仅能够减少磷酸露点对锅炉带来的负面影响，还能够充分回收热量，从而充分满足节能减耗这一需求。在利用炉气冷却器回收热量可以设计以下几种方案：
第一，电石制乙炔产生的废硫酸在高温裂解后经过炉气冷却器，将炉气温度降低到800℃。后将炉气送入空气预热器，在空气预热器中，炉气和新鲜空气混合后继续冷却，待温度达到450℃左右时送往制酸系统进行净化处理。新鲜空气与炉气混合后加热到350℃左右进行高温裂解，最后回收热空气。
第二，电石制乙炔产生的废硫酸在高温裂解后经过炉气冷却器，将炉气温度降低到800℃。后将炉气送入空气预热器，在空气预热器中与200℃的热空气混合后继续冷却，待温度冷却到450℃左右时送往制酸系统进行净化处理。而200℃空气加热到350℃左右时，其中一部分会进行高温裂解，；另一部分会随着空气冷却器与新鲜空气进行混合后继续冷却，待温度达到200℃后再次应用到炉气冷却中，最后将热空气进行回收[3]。
第三，电石制乙炔产生的废硫酸在高温裂解后经过炉气冷却器，将炉气温度降低到800℃。后将炉气送入空气预热器，在空气预热器中与350℃的热空气混合后继续冷却，待温度冷却到450℃左右时送往制酸系统进行净化处理。通过加热后的热空气达到720℃左右时，一部分会进行高温裂解，另一部分会通过空气冷却器与新鲜空气混合，从而持续冷却，待温度达到350℃后，继续用于炉气冷却。
第四，电石制乙炔产生的废硫酸在高温裂解后经过炉气冷却器，将炉气温度降低到800℃。后将炉气送入1号空气预热器中，并将其与新鲜空气混合。炉气温度冷却到600℃左右时，将其送入2号空气预热器中，并将其与350℃的热空气混合，使其持续冷却，待炉气温度冷却到450℃时送往制酸系统进行净化处理，待热空气加热到570℃左右时，其中一部分会进行高温裂解，另外一部分热空气回收。
以上四种余热利用方案进行对比，方案一中进入裂解炉空气温度为350℃，炉气热回收率为16.09%，方案二入裂解炉空气温度为350℃，炉气热回收率为16.09%，方案三入裂解炉空气温度为720℃，炉气热回收率为33.95%，方案四入裂解炉空气温度为570℃，炉气热回收率为26.76%，通过对比可以看出，方案三余热利用回收热量最高，并且没有多余热空气排放，可以得出，方案三是炉气冷却器余热利用最佳方案，并且具有经济性和安全性。
（三）利用空气预热器回收热量
虽然上文提到的空气冷却器回收热量具有科学性和可可行性，但是在实际应用过程中只能够对炉气进行冷却降温，并没有对该部分热量进行回收。而利用空气预热器回收热量，不仅能够减少电石制乙炔产生的废硫酸在高温裂解后炉气磷酸露点腐蚀，还能够将高温空气进行回收，同时减少能源消耗。其设计方案为：电石制乙炔产生的废硫酸在高温裂解后进入空气预热器，使其与350℃的热空气混合，待炉气冷却，并且温度达到450℃后，将其送入植酸系统进行净化处理，进而回收加热到990℃的热空气[4]。与此同时，在空气温度冷却后，温度约650℃左右时，其中一部分会进行高温裂解，另一部分则进入空气预热器，并与30℃的新鲜空气进行混合，当温度冷却到350℃后，再次用于炉气冷却。
结语
综上所述，当前，我国电石制乙炔产生的废硫酸裂解技术仍然处于起步几段，在可持续发展环境下，想要实现节能降耗这一需求，需要深入分析和研究裂解后高温炉气余热利用这一问题。与此同时，由于电石制乙炔产生的废硫酸在高温裂解过程中会形成磷元素，从而产生磷酸露点腐蚀问题。因此，采用常规废热锅炉直接回收高温裂解后废硫酸再生装置中产生的炉气热量并不可行，需要对其进行优化和完善，设计可行的余热利用方案，从而实现节能环保的最终目标。
参考文献
[1]张红星,谭晓婷,王奕晨,岳婷婷,袁璐璐,田士东.影响乙炔清净废硫酸所制石膏利用的原因分析[J].山东化工,2016,v.45;No.279(05):40-43.
[2]黄圣伟,徐钢,杨勇平,刘超,刘文毅,杨志平.电站锅炉烟气余热利用的热力学分析与优化设计原则[J].现代电力,2013(01):78-83.
[3]胡佳.电石制乙炔产生的废硫酸裂解余热利用方案探讨[J].硫磷设计与粉体工程,2018,144(03):4+6-9.
[4]张卫红.浅谈硫磺制酸生产中余热锅炉泄漏的分析与判断[J].硫磷设计与粉体工程,2015,No.128(05):6+52-54.