離子液吸收二氧化硫應(yīng)急裝置研究設(shè)計(jì)

張克榮，劉會(huì)東，岳 龍

（國(guó)投金城冶金有限責(zé)任公司，河南 靈寶 472533）

含硫煙氣是造成大氣污染、酸雨的主要原因。煙氣脫硫能有效控制SO2的排放量。目前，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的脫硫方法主要為干法和濕法脫硫。這些方法投資高，設(shè)備體積大，占地面積大，脫硫成本高。離子液脫硫技術(shù)是近期新開(kāi)發(fā)的一種脫硫技術(shù)，能克服傳統(tǒng)脫硫方法的缺點(diǎn)，是一種高效脫硫技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)含硫廢氣的處理中，減少了環(huán)境污染問(wèn)題[1-4]。

1 概況

國(guó)投金城冶金有限責(zé)任公司環(huán)集煙氣處理主要利用離子液脫硫系統(tǒng)，其主要包括SO2吸收工序、SO2解析工序和離子液凈化工序。其間設(shè)1 座洗滌塔、1 座吸收塔、1 座再生塔和1 套脫硫液凈化系統(tǒng)。該公司主要的環(huán)集煙氣來(lái)自熔煉、吹煉、陽(yáng)極爐逸散以及陽(yáng)極爐生產(chǎn)，總煙氣排放量為160 000～200 000 Nm3/h，煙氣含SO2量為1 000～14 825 mg/Nm3，先通過(guò)收塵系統(tǒng)除去煙氣中的固體顆粒物，然后利用增壓風(fēng)機(jī)將其送入環(huán)集煙氣系統(tǒng)進(jìn)行處理。

離子液脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)接收煙氣量≤350 000 m3/h，SO2≤3 200 mg/m3。系統(tǒng)實(shí)際煙氣SO2排放量為 160 000 m3/h，處理SO2平均5 000 mg/m3（吹煉放銅口平均10 000 mg/m3，陽(yáng)極爐氧化時(shí)平均6 000 mg/m3） 超過(guò)設(shè)計(jì)值，且系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行SO2處理上限≤7 000 mg/Nm3。若超過(guò)此上限，尾氣短時(shí)間出現(xiàn)SO2超100 mg/Nm3現(xiàn)象，影響生產(chǎn)。

現(xiàn)該系統(tǒng)處理煙氣中的SO2，主要存在以下問(wèn)題：煙氣含SO2量超過(guò)7 000 mg/Nm3，尾氣易超過(guò)100 mg/Nm3； 吹煉放銅時(shí)離子液系統(tǒng)入口SO2含量劇增達(dá)到14 285 mg/Nm3，系統(tǒng)正常難以處理，尾氣瞬間超100 mg/m3，啟動(dòng)原應(yīng)急裝置，對(duì)離子液造成污染，難以回收；陽(yáng)極爐氧化期離子液系統(tǒng)入口煙氣含硫量長(zhǎng)時(shí)間高于6 000 mg/m3，尾氣SO2長(zhǎng)時(shí)間處于臨界點(diǎn)，易超100 mg/m3；系統(tǒng)無(wú)蒸汽，采用應(yīng)急噴淋，大量使用液堿，在回收槽內(nèi)易產(chǎn)生結(jié)晶且吸收效果下降，造成離子液無(wú)法回收。

2 工藝原理

環(huán)集煙氣脫硫系統(tǒng)根據(jù)離子液（R）低溫吸收SO2高溫解析出SO2的反應(yīng)原理，溫度40℃以下在吸收塔中吸收SO2，并利用再沸器給貧液升溫至105℃左右，在再生塔中進(jìn)行解析并利用氣液分離器將分離出的SO2送至硫酸制酸回收利用，利用濕式電除塵器進(jìn)一步除去尾氣中的顆粒物及酸霧，以達(dá)到煙氣達(dá)標(biāo)排放的目標(biāo)[5-6]。

應(yīng)急噴淋是指將液堿加入回收槽，對(duì)尾氣進(jìn)行二次吸收，防止尾氣超標(biāo)，其脫硫機(jī)理為：

3 工藝改造

回收堿泵改用流量為10 m3的立式泵，并修改管道至回收槽循環(huán)泵及洗滌塔循環(huán)泵進(jìn)口，利用洗滌塔水循環(huán)直接對(duì)煙氣進(jìn)行噴淋，降低進(jìn)入吸收塔煙氣SO2含量，使煙氣含SO2量降到系統(tǒng)離子液吸收范圍內(nèi)，亦可在洗滌塔噴淋仍超標(biāo)的情況下，采用回收段直接噴淋，采用液堿二次吸收，防止尾氣超標(biāo)；通過(guò)調(diào)節(jié)液堿的流量控制尾氣指標(biāo)；設(shè)計(jì)液堿儲(chǔ)罐容積在60 m3以上（一罐車液堿在35 t 左右），并在回收堿泵管道出口新增管道至液堿儲(chǔ)罐，用于卸堿。系統(tǒng)改造流程如圖1所示。

工藝改造的目的為：保證液堿與離子液有效分離，增加離子液的回收效率；減少離子液的浪費(fèi)及液堿對(duì)離子液的污染，同時(shí)控制尾氣指標(biāo)；綜合利用現(xiàn)有設(shè)備及新增設(shè)備，減少資金投入；減少脫鹽水的用量，減少污水外排；減少污水排放，節(jié)約成本，減少對(duì)環(huán)境污染。

4 改造效果

圖1 系統(tǒng)改造流程

減少離子液的添加量，節(jié)約成本，增加系統(tǒng)的承受能力，保證尾氣指標(biāo)的前提下，改善前段工序的工作環(huán)境，提高生產(chǎn)能力；環(huán)集煙氣入口二氧化硫超7 000 mg/Nm3，向洗滌塔提前加堿，降低進(jìn)入吸收塔的二氧化硫濃度，確保離子液的有效吸收及離子液回收；系統(tǒng)在無(wú)蒸汽的情況下可將洗滌塔改為脫硫塔，確保尾氣達(dá)標(biāo)。