制酸系統(tǒng)除氟工藝的優(yōu)化

李杰

（新疆五鑫銅業(yè)有限責(zé)任公司 阜康 831500)

化工廠制酸工段制酸系統(tǒng)生產(chǎn)的原料主要為銅系統(tǒng)的冶煉煙氣，冶煉煙氣中除含SO2外，還含有As、HF等有害成分。尤其是煙氣中的HF是一種腐蝕性很強(qiáng)的酸，對硅質(zhì)材料的腐蝕危害極大，硫酸系統(tǒng)含硅的設(shè)備設(shè)施及材料幾乎全部在干吸和轉(zhuǎn)化工序，主要有干吸塔內(nèi)的瓷磚、瓷環(huán)填料以及轉(zhuǎn)化硅藻土為載體的釩觸媒等，為了有效防止冶煉煙氣中HF進(jìn)入干吸工序，導(dǎo)致干燥塔內(nèi)瓷磚、瓷環(huán)腐蝕、轉(zhuǎn)化器內(nèi)觸媒中毒粉化失效，制酸工段針對除氟工藝的不足，對該工藝進(jìn)行了完善、優(yōu)化。

1 除氟裝置工作原理

該裝置采用目前煙氣除氟效果較好的水玻璃（偏硅酸鈉）除氟工藝，水玻璃的主要除氟的物質(zhì)成分是SiO2，水玻璃[Na2·xOSiO2·yH2O]系含水化形態(tài)的SiO2，具有較高的活性。其工作原理如下：

反應(yīng)（4）的平衡常數(shù)為：K=[SiF4][HF]2/[H2SiF6]=4×10-5。

從平衡常數(shù)看，H2SiF6是一個很穩(wěn)定的多元絡(luò)合物，因此只要加入足夠的水玻璃，就可以使洗滌酸中的F-濃度降低。

2 除氟裝置工藝流程

在正常生產(chǎn)過程中，化工廠對硫酸系統(tǒng)凈化增加了除氟裝置，主要是優(yōu)化以適應(yīng)不斷變化的冶煉煙氣狀況。除氟裝置主要考慮了銅系統(tǒng)冶煉煙氣的走向以及凈化工序加水、串酸工藝。經(jīng)過增加，56萬噸系統(tǒng)采用一級一次除氟生產(chǎn)工藝。

56萬噸系統(tǒng)將水玻璃加入點加至氣體冷卻塔，水玻璃在塔內(nèi)經(jīng)過不斷混合，通過串酸方式從后至前逐級串入一級動力波，進(jìn)行一級除氟。將水玻璃加入點放置冷卻塔，主要考慮了一下幾方面因素：

（1）將水玻璃加入冷卻塔，通過逐級串酸，可延長水玻璃與氟化氫的反應(yīng)時間，提高水玻璃的利用率。

（2）氟化氫氣體在低溫下溶解度大于在高溫下的溶解度，實際生產(chǎn)中，冷卻塔溫度比一級動力波酸溫度低20℃左右，經(jīng)冷卻塔、一級動力波塔除氟后，煙氣中剩余的氟化氫氣體在冷卻塔中溶解效果增強(qiáng)，有利于煙氣中氟化氫氣體的脫除。

（3）從反應(yīng)動力學(xué)角度考慮，溶液中氟化氫濃度越低，為了保證反應(yīng)向正方向進(jìn)行，就需要溶液中含有足夠的Na2SiO3，由冷卻塔加入水玻璃，通過逐級串酸，在冶煉煙氣凈化塔中形成了Na2SiO3濃度梯度，由冷卻塔至一級動力波Na2SiO3濃度逐漸降低，正好滿足了這個要求。

在對水玻璃加入點進(jìn)行加裝后，有效防止冶煉煙氣中的氟含量突然且大幅度升高，短時間大于水玻璃除氟裝置的能力，部分HF進(jìn)入干吸工序腐蝕瓷環(huán)填料現(xiàn)象的發(fā)生。

3 確定水玻璃的加入量

從進(jìn)入凈化一級動力波入口煙氣中的氟含量的分析數(shù)據(jù)可以看出，冶煉煙氣中的氟波動范圍較大，且無規(guī)律可循。由于冶煉煙氣中含氟量無法進(jìn)行在線分析，又沒有歷史趨勢，并且煙氣中的氟含量很不穩(wěn)定，因此水玻璃的加入量很難準(zhǔn)確按照HF和水玻璃反應(yīng)的摩爾比來計算。

4 總結(jié)

目前，除氟裝置水玻璃的加入量按照一年來硫酸系統(tǒng)凈化一級動力波入口煙氣中的氟含量最高值計算得出，水玻璃采取定時定量加入。近期，整個制酸系統(tǒng)二段電霧出口氟含量控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

綜上所述，化工廠硫酸工段采用的除氟裝置在保障制酸系統(tǒng)正常生產(chǎn)方面起到了積極的作用繼續(xù)完善該除氟裝置。