硫酸生产装置中的余热回收和数字化

摘要：硫酸生产是化工行业的重要组成部分，但传统生产过程存在能源利用效率低、环境污染严重等问题。文章介绍了硫酸生产装置中的余热回收技术，包括高、中温位余热回收、低温位余热回收以及余热锅炉的优化改进等，可显著提高能源利用效率，降低污染排放。此外，数字化技术在硫酸生产中的应用，如数字硫酸系统、智能化控制、数据分析等，实现了生产过程的自动化、精准化和高效化，推动了硫酸工业的绿色可持续发展。

关键词：硫酸生产装置；余热回收；数字化

引言：随着化工行业的快速发展，硫酸生产在国民经济中的地位日益凸显。然而，硫酸生产过程中存在能耗高、污染重等问题，亟需采取有效措施加以解决。近年来，余热回收技术和数字化应用在硫酸生产领域得到了广泛关注。通过引入先进的余热回收方案和数字化管理手段，有望从根本上提升硫酸生产的能源利用效率，降低环境污染，推动行业实现绿色可持续发展，为建设资源节约型、环境友好型社会做出积极贡献。

一、硫酸生产装置中的余热回收技术

（一）高、中温位余热回收技术

硫酸生产装置中高、中温位余热回收技术的广泛应用，标志着能源利用效率的显著提升。通过余热锅炉产生的蒸汽，不仅可以驱动设备、供暖等，满足全厂化工生产的用汽需求，还能够显著减少燃煤锅炉的使用，从而降低环境污染[1]。具体来说，位于焚硫炉出口的中压余热锅炉所产生的中压蒸汽，主要用于透平机拖动鼓风机，部分则用于成品装置中压换热器以及成品装置干燥塔工序。此外，中压蒸汽还可用于厂区内的发电，提高能源的综合利用效率。而低温位热回收系统中的HRS锅炉，所产出的低压蒸汽全部送往低压蒸汽管网，供化工厂生产及冬季采暖之用。高、中温位余热回收技术的应用，充分利用了硫酸生产过程中产生的热量，避免了能源的浪费，同时也减轻了化石燃料的消耗，对于降低生产成本、保护生态环境具有重要意义。随着技术的不断进步与成熟，高、中温位余热回收技术必将在硫酸生产装置中得到更为广泛的应用，为化工行业的绿色发展做出更大贡献。

（二）低温位余热回收技术

低温位余热回收技术作为硫酸工业余热利用领域的一项突破性技术，有效解决了SO3吸收过程中大量热量未被充分利用的问题。传统硫酸生产装置中，由于缺乏对低温热量的回收利用，导致总体热能回收效率偏低[2]。而引入低温回收系统后，通过利用吸收酸的热量生产低压蒸汽，每生产一吨硫酸可多回收1.0Mpa的低压蒸汽0.4t～0.5t，使得硫酸厂总的热能回收率达到90%以上，实现了热能的梯级利用。低温回收系统不仅显著提高了热能回收效率，降低了产品单耗，还能够为企业带来可观的经济效益。随着低温位余热回收技术的不断发展与完善，其在硫酸生产装置中的应用范围将进一步扩大，为实现硫酸工业的节能减排和可持续发展提供有力支撑。低温位余热回收技术的推广应用，必将推动硫酸生产装置向着更加高效、环保的方向迈进。

（三）余热锅炉的优化与改进

余热锅炉作为硫酸生产装置中余热回收技术的关键设备，其运行效率和安全性直接影响着整个生产过程的稳定性和经济性。为了进一步提高余热锅炉的性能，相关企业和研究机构对其进行了多项优化与改进。例如，通过对过热器换热面积的合理调整，可以有效减少过热器超温的风险，保障锅炉的安全运行。在低温过热器进口与减温减压器之间增设一条饱和蒸汽复线，利用饱和蒸汽来控制高温过热器的温度指标，进一步提高了过热蒸汽的品质。此外，将原有的发电机、变速器等设备拆除，安装离心式鼓风机，不仅简化了系统结构，还提高了鼓风效率。这些优化与改进措施的实施，使得余热锅炉的运行更加稳定、高效，同时也进一步提升了硫酸生产装置的余热回收能力。随着科学技术的不断进步，余热锅炉的优化与改进必将持续深入，为硫酸生产装置的节能增效和绿色发展提供更加有力的支撑。

二、硫酸生产装置中的数字化应用

（一）数字硫酸系统

硫酸生产装置的数字化变革始于数字硫酸系统的引入与应用。礼正来公司开发的这一系统，犹如一座沟通传统硫酸工艺与数字时代的桥梁，以其非凡的技术魅力重新定义了硫酸生产的控制流程。数字硫酸系统巧妙地将自动化、信息化技术与硫酸生产装置的各个环节深度融合，彻底颠覆了传统的生产运营模式[3]。在该系统的赋能下，装置的运行管理实现了全面数字化，关键工艺参数的采集、传输、存储、分析乃至决策都在数字空间无缝进行。而借助先进的控制算法和优化模型，生产过程也达到了前所未有的"智慧化"水平，原料投放、焙烧温度、吸收塔压力等一系列生产动作实现了全自动调节和优化。更为重要的是，数字硫酸系统让生产装置的实时运行状态变得透明而清晰。生产管理人员无需亲临现场，就能够通过数字化平台洞察装置的方方面面，及时发现和预警潜在异常，确保生产安全平稳进行。从人工经验到机器智能、从被动响应到主动优化，数字硫酸系统为硫酸生产注入了"数智因子"，开启了硫酸工业迈向工业4.0时代的崭新征程。

（二）生产过程的智能化控制

数字化在硫酸生产装置中的应用，还体现在对生产过程的智能化控制上。智能控制系统基于先进的控制理论和算法模型，对硫酸生产装置的各个工况进行精准掌控。通过动态跟踪生产状态参数，智能系统可以实时调整工艺参数，使反应条件始终维持在最优范围内，从而保障生产过程的高效稳定运行。在此基础上，智能控制系统还能够根据生产计划和下游需求的变化，灵活调配硫磺投放量和酸浓度等关键指标，实现产量和品质的动态优化，最大限度地满足市场需求。这种柔性化、智能化的生产控制模式，较之传统的刚性控制方式，在提高生产过程可靠性的同时，也极大地增强了生产运营的灵活性。同时，智能控制系统还具备故障诊断与预警功能，通过对设备运行状态的持续监测，提前发现潜在的异常和隐患，从而避免事故的发生，保障生产装置的本质安全。硫酸生产过程的智能化控制，既是顺应工业4.0发展趋势的必然选择，更是硫酸工业实现转型升级、提质增效的关键举措。

（三）数据分析与资源循环利用

在硫酸生产装置中，数字化应用还延伸到了数据分析与资源循环利用领域。随着工业物联网、大数据等技术的引入，海量的生产数据正在被实时采集和传输。依托数字硫酸系统搭建的数据分析平台，这些看似杂乱无章的数据被转化为了宝贵的生产智慧。通过对装置运行参数、物料平衡等数据的深度挖掘，生产管理者可以洞察生产全流程的潜在问题，并进行针对性的工艺优化和节能改造，从而提升产品质量，降低单位能耗。而分析装置产能参数和物料平衡情况，则可以准确评估装置运行的边界条件，找出生产瓶颈所在，为产能优化和技改项目提供可靠依据。更为重要的是，基于大数据分析，硫酸生产装置实现了资源的梯级利用和循环利用。通过对生产过程的物质流、能量流进行集成优化，余热、废酸等"边角料"被高效回收利用，不仅提高了资源利用效率，也大幅削减了污染物排放。这种数据驱动的清洁生产模式，是硫酸工业践行绿色发展理念，建设资源节约型、环境友好型企业的必由之路。

结束语

总之，余热回收技术和数字化应用为硫酸生产装置的节能减排和智能化管理提供了有力支撑。通过不断优化余热回收方案，深化数字化应用，硫酸生产企业可以实现能源梯级利用、污染物削减、生产过程优化，显著提升经济效益和环保效益。展望未来，随着技术的进一步发展和成熟，硫酸生产装置的绿色化、智能化水平必将得到持续提升，为化工行业乃至整个国民经济的高质量发展注入新的动力。

参考文献：

[1]胡秀峰.工业硫酸生产中余热利用的研究与实践[J].山西化工，2024，44（12）：95-96+118.

[2]孙正东.硫酸工业热能的充分回收和高效利用[J].硫酸工业，2024，（04）：7-19.

[3]王军，王彦淳.硫酸装置低温余热回收运行总结[J].硫酸工业，2018，（05）：44-47.