發(fā)煙硫酸裝車(chē)系統(tǒng)外逸煙氣的治理

姜仕發(fā)，趙 華，廉彩繪

（河南豫光鋅業(yè)有限公司，河南 濟(jì)源 454650）

0 前言

河南豫光鋅業(yè)有限公司為了進(jìn)一步改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)市場(chǎng)適應(yīng)能力，提高經(jīng)濟(jì)效益，于2008年投資建設(shè)了年產(chǎn)10萬(wàn)t濃度105%(游離20%SO3)的發(fā)煙硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)。發(fā)煙硫酸揮發(fā)性強(qiáng)，出庫(kù)裝車(chē)時(shí)受到劇烈擾動(dòng)，其中的三氧化硫極易解離，由于該過(guò)程很難做到密閉，因此會(huì)有大量的三氧化硫氣體冒出。三氧化硫氣體泄露到空氣中快速地與空氣中的水化合，形成白色的煙霧，其具有極強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)周邊操作環(huán)境產(chǎn)生污染，對(duì)人體健康造成傷害，并且浪費(fèi)了資源。為此公司安裝了一套獨(dú)立的吸收系統(tǒng)，對(duì)裝車(chē)過(guò)程中產(chǎn)生的三氧化硫氣體及酸霧進(jìn)行回收處理，投入運(yùn)行后效果明顯。

1 存在的問(wèn)題

105%酸實(shí)際上是硫酸中溶解了約20%的三氧化硫。發(fā)煙硫酸中的三氧化硫與硫酸處于半聚合狀態(tài)，極易解離放出三氧化硫氣體，因此在貯存、裝卸和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中需要密閉，防止三氧化硫氣體外逸進(jìn)入大氣，污染環(huán)境，危害人體健康。

公司發(fā)煙硫酸出庫(kù)裝車(chē)設(shè)施主要有：儲(chǔ)存量為6 000 t的酸罐，700 m長(zhǎng)的輸送管線(xiàn)，10 m3的中間槽，30 m3的高位槽，酸泵及閥門(mén)。合格的發(fā)煙硫酸用汽車(chē)裝載時(shí)，槽車(chē)排氣口有大量煙氣外逸，以最大載重量40 t的汽車(chē)槽車(chē)為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，外逸三氧化硫的量為110 t/a，造成資源的浪費(fèi)。

因此，必須采取有效的措施，避免三氧化硫氣體泄露。

2 治理方案及選擇

2.1 治理方案

2.1.1 密閉對(duì)接

對(duì)裝車(chē)方式和運(yùn)輸汽車(chē)槽車(chē)進(jìn)行改進(jìn)，采用密閉的結(jié)構(gòu)，防止解離出來(lái)的三氧化硫氣體泄漏到空氣中。具體措施為：裝車(chē)高位槽設(shè)置氣體平衡管與閥門(mén)，結(jié)構(gòu)基本與放酸管類(lèi)似，與汽車(chē)槽車(chē)的氣體平衡口形成對(duì)接。該法操作簡(jiǎn)單，但發(fā)煙硫酸的腐蝕性極強(qiáng)，管路無(wú)法形成完全的密閉，故無(wú)法應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。

2.1.2 抽氣法

抽氣法就是在裝車(chē)口設(shè)置吸氣裝置，將裝車(chē)放酸過(guò)程中產(chǎn)生的三氧化硫氣體收集起來(lái)，利用系統(tǒng)負(fù)壓將氣體引入到干吸系統(tǒng)的干燥塔。該法雖然簡(jiǎn)單，但酸罐離生產(chǎn)區(qū)有700 m的距離，實(shí)施難度較大，并且在硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)將失去作用，仍然存在三氧化硫氣體泄漏的問(wèn)題。

2.1.3 吸收法

吸收法是設(shè)置吸氣裝置，將裝車(chē)過(guò)程中無(wú)組織排放的尾氣變?yōu)橛薪M織排放，然后通過(guò)吸收裝置進(jìn)行回收處理。該方法可以設(shè)計(jì)成如下幾種流程：

（1）設(shè)置高壓抽風(fēng)機(jī)和吸氣罩，將裝車(chē)過(guò)程中產(chǎn)生的三氧化硫氣體通過(guò)吸氣罩、抽風(fēng)機(jī)收集，然后直接通入到98%濃硫酸高位槽中的液面以下（如圖1左側(cè)），由于三氧化硫極易溶于濃硫酸，因此能夠比較完全地被吸收，但控制難度較大。

（2）設(shè)置低壓抽風(fēng)機(jī)和吸氣罩，將裝車(chē)過(guò)程中產(chǎn)生的三氧化硫氣體通過(guò)吸氣罩、抽風(fēng)機(jī)收集，然后通過(guò)一個(gè)專(zhuān)用的吸收塔對(duì)三氧化硫氣體進(jìn)行吸收處理（如圖1右側(cè)）。該方法可獨(dú)立操作，不受生產(chǎn)系統(tǒng)的影響。

圖1 吸收法方案（1）、（2）流程圖

（3）利用地下槽輸送泵上酸過(guò)程中產(chǎn)生的余壓，設(shè)置一個(gè)噴射泵，形成負(fù)壓，通過(guò)吸氣罩將裝車(chē)過(guò)程中產(chǎn)生的三氧化硫氣體收集并用濃硫酸吸收，噴射泵同時(shí)起抽氣和吸收的作用（如圖2）。該方法設(shè)備最少，操作簡(jiǎn)單，但是吸收效果較差。

圖2 吸收法方案（3）流程圖

2.2 方案的選擇

上述方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布置的具體情況、硫酸裝置的運(yùn)行時(shí)間、發(fā)煙硫酸的銷(xiāo)售時(shí)間等綜合考慮：

（1）在負(fù)壓下進(jìn)行裝車(chē)，能徹底消除煙氣外逸。使用風(fēng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)負(fù)壓條件，并且可采用金屬耐酸軟管實(shí)現(xiàn)槽車(chē)排氣口與負(fù)壓總管的連接，裝卸方便；

（2）三氧化硫用水吸收時(shí)會(huì)形成酸霧，且吸收率低，而用濃硫酸吸收不會(huì)形成酸霧，而且吸收率高，因此用98%的酸進(jìn)行吸收；

（3）由于裝酸的位置距離生產(chǎn)區(qū)較遠(yuǎn)，且發(fā)酸的時(shí)間均在白天，與98%酸裝車(chē)同步，可不斷補(bǔ)充新鮮吸收液，解決酸濃逐步升高的問(wèn)題，故適合采用吸收塔進(jìn)行吸收。

綜合考慮后，決定采用負(fù)壓、98%濃酸吸收治理發(fā)煙硫酸裝車(chē)系統(tǒng)外逸的煙氣。

3 方案的實(shí)施及效果

3.1 方案的實(shí)施

煙酸裝車(chē)時(shí)外逸煙氣量最大時(shí)為700 m3/h，設(shè)計(jì)按處理氣量1 000 m3/h考慮，取液氣比0.005，則吸收塔吸收液的循環(huán)量為5 m3/h，治理后酸霧排放濃度要求低于30 mg/m3。

安裝的設(shè)備如下：

（1）引風(fēng)機(jī)1臺(tái)，材質(zhì)316 L，風(fēng)量1 500 m3/h，壓力4 kPa，功率5.5 kW。

（2）洗滌吸收塔，材質(zhì)增強(qiáng)聚丙烯，規(guī)格?800 mm×4 600 mm，填料層高度3.3 m，氣體流量為1 000 m3/h，利用98%酸對(duì)煙氣進(jìn)行吸收。

（3）濃酸泵1臺(tái)，流量10 m3/h，揚(yáng)程15 m/h，用于98%酸的循環(huán)。

（4）相應(yīng)的蝶閥和管線(xiàn)，材質(zhì)為增強(qiáng)聚丙烯。

設(shè)備按吸收法方案（3）流程圖進(jìn)行連接，裝車(chē)時(shí)將負(fù)壓軟管接頭與槽車(chē)排氣口相連，開(kāi)啟濃酸循環(huán)泵，建立循環(huán)，再開(kāi)啟引風(fēng)機(jī)，此時(shí)即可打開(kāi)放酸閥開(kāi)始裝車(chē)。從槽車(chē)排氣口和高位槽抽出的煙氣進(jìn)入吸收塔，經(jīng)98%酸吸收后，達(dá)標(biāo)尾氣從放空管排入大氣，吸收液回流至98%酸地下槽內(nèi)，直至槽車(chē)裝滿(mǎn)，然后依次反序關(guān)停。

3.2 治理效果

發(fā)煙硫酸裝車(chē)系統(tǒng)外逸煙氣治理設(shè)施建成后運(yùn)行正常，經(jīng)過(guò)檢測(cè)酸霧排放濃度小于30 mg/m3。

增加吸收裝置后，每年可回收約100 t的三氧化硫。發(fā)煙硫酸裝車(chē)系統(tǒng)外逸煙氣得到治理，大大改善了裝車(chē)設(shè)施周?chē)h(huán)境，減輕了廠(chǎng)區(qū)酸霧污染，企業(yè)環(huán)境狀況得到了很大的改善，過(guò)去常見(jiàn)的強(qiáng)烈刺激酸霧現(xiàn)象再未出現(xiàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

發(fā)煙硫酸屬于煉鋅行業(yè)的附屬產(chǎn)品，其附加值高，效益好，市場(chǎng)前景樂(lè)觀。河南豫光鋅業(yè)有限公司通過(guò)生產(chǎn)總結(jié)，技術(shù)改造，在原硫酸系統(tǒng)增加必要設(shè)備回收裝車(chē)系統(tǒng)外逸的酸霧，使發(fā)煙硫酸的生產(chǎn)與儲(chǔ)運(yùn)更加安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保。

[1] 劉少武等.硫酸工作手冊(cè)[M].南京：東南大學(xué)出版社，2001.

[2] 肖光輝等.高濃度發(fā)煙硫酸的生產(chǎn)與儲(chǔ)存［J］.硫酸工業(yè)，2004，（2）：42-44.