纖維素助濾劑與硅藻土助濾劑在硫黃制酸裝置上的合理選用

馬付云

（云南磷化集團(tuán)有限公司，云南 晉寧 650600）

0 引言

云南磷化集團(tuán)有限公司“835”項(xiàng)目配套建設(shè)的 80 萬(wàn) t/a 硫黃制酸裝置［1］，采用“3+1”二轉(zhuǎn)二吸、低溫?zé)峄厥展に嚿a(chǎn)硫酸。副產(chǎn)的中壓過(guò)熱蒸汽用于驅(qū)動(dòng)空氣鼓風(fēng)機(jī)和發(fā)電機(jī)組發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了廢熱資源綜合利用。裝置主產(chǎn)品硫酸供30 萬(wàn)t/a 飼料級(jí)磷酸裝置使用，尾氣排放設(shè)計(jì)ρ（SO2）小于400 mg/m3［2］，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)排放限值。為滿足80萬(wàn)t/a硫黃制酸裝置生產(chǎn)需求，熔硫工序配置了3個(gè)液硫過(guò)濾系列，日產(chǎn)量達(dá)到1 200 t，輸出的精硫w（灰分）≤0.002%、酸度≤0.005%。為控制助濾劑消耗和減少對(duì)后系統(tǒng)的影響，達(dá)到控制生產(chǎn)成本和裝置“安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)”的目的，自2016年液硫過(guò)濾開始使用硅藻土助濾劑、纖維素助濾劑［3］，并對(duì)其性能及運(yùn)行成本進(jìn)行比較。

1 硅藻土助濾劑和纖維素助濾劑的對(duì)比

1.1 硅藻土助濾劑

硅藻土助濾劑［4］具有良好的微孔結(jié)構(gòu)、吸附性能和抗壓縮性能，不僅能使被濾液體獲得較好的流速比，并且能濾除微細(xì)的懸浮物，保證了濾液澄清度。硫黃制酸裝置中一般也采用硅藻土作為助濾劑除去固體硫黃中的雜質(zhì)，傳統(tǒng)硫黃制酸裝置中液硫過(guò)濾一般也采用硅藻土作為助濾劑。

但硅藻土助濾劑存在以下缺點(diǎn)：資源缺乏；生產(chǎn)成本較高；濾速相對(duì)緩慢，堆密度較大，按理論量加入往往達(dá)不到預(yù)期要求，多加又將使成本上升；化學(xué)穩(wěn)定性不理想。

1.2 纖維素助濾劑

纖維素［5］為人工合成或天然存在的細(xì)絲狀物質(zhì)，是有機(jī)環(huán)保的新型助濾劑。纖維素助濾劑［6］存在以下特點(diǎn)：常規(guī)使用不會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的物質(zhì)；燃燒值高，充分燃燒后只有微量殘余；具有柔軟性和無(wú)磨損性；具有較低的濕餅密度。

1.3 硅藻土助濾劑和纖維素助濾劑的對(duì)比

從理化性質(zhì)上比較，纖維素助濾劑優(yōu)于硅藻土助濾劑。

硅藻土助濾劑在出渣時(shí)不能避免夾帶，夾帶的硅藻土進(jìn)入硫黃制酸系統(tǒng)后會(huì)堵塞系統(tǒng)，使設(shè)備壓降逐漸上升，導(dǎo)致硫酸裝置生產(chǎn)能力逐漸下降。

纖維素助濾劑濕餅密度為130～180 g/L，僅是硅藻土助濾劑的40%左右，由于柔軟且具有無(wú)磨損性，不會(huì)對(duì)設(shè)備造成磨損危害；進(jìn)入系統(tǒng)可以在焚硫工序充分燃燒，只有微量殘余，可以有效降低系統(tǒng)堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。

2 經(jīng)濟(jì)效益分析

2.1 固體硫黃品質(zhì)

目前本裝置使用的硫黃為GB/T 2449—2006《工業(yè)硫黃》一等品硫黃［7］，近3年進(jìn)購(gòu)的固體硫黃質(zhì)量見表1。

表1 原料固體硫黃指標(biāo) %

由表1可以看出，2016—2018年固體硫黃的硫含量、水含量、灰分等各項(xiàng)指標(biāo)平穩(wěn)，未出現(xiàn)較大波動(dòng)，為助濾劑使用量的調(diào)整、過(guò)濾器單臺(tái)單次過(guò)濾量的確定創(chuàng)造了良好條件。

2.2 助濾劑消耗對(duì)比

生產(chǎn)中纖維素助濾劑與硅藻土助濾劑預(yù)涂時(shí)間均為30 ～60 min，過(guò)濾出的精硫指標(biāo)均達(dá)到w（灰分）≤0.002%、酸度≤0.005%，液硫過(guò)濾器單臺(tái)單次過(guò)濾量一致，但在除渣時(shí)使用纖維素助濾劑的硫渣相對(duì)疏松，比使用硅藻土助濾劑的過(guò)濾器容易清理。同時(shí)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，收集了硅藻土助濾劑和纖維素助濾劑的消耗，具體見表2。

表2 2016—2018年助濾劑消耗

從表2 可以看出，纖維素助濾劑較硅藻土助濾劑在單耗上沒(méi)有明顯優(yōu)勢(shì)。在確保精硫品質(zhì)（w（灰分）≤0.002%、酸度≤0.005%）的前提下，2017 年、2018 年對(duì)纖維素助濾劑投入量進(jìn)行了調(diào)整，纖維素助濾劑用量由0.016 kg/t 逐步降低至0.004 kg/t；硅藻土助濾劑投入量由0.006 kg/t 升高至0.009 kg/t。

2.3 助濾劑成本對(duì)比

結(jié)合表2助濾劑消耗及助濾劑的到廠價(jià)得出硅藻土助濾劑和纖維素助濾劑的噸硫酸產(chǎn)品成本值，見表3。

表3 2016—2018年噸硫酸產(chǎn)品助濾劑成本 元

纖維素助濾劑的價(jià)格高于硅藻土助濾劑，若纖維素助濾劑消耗不能得到有效控制，其噸產(chǎn)品成本無(wú)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。根據(jù)表2 和表3 得出，將纖維素助濾劑消耗控制在硅藻土助濾劑消耗的44.44%左右時(shí)，兩種助濾劑單位成本持平，在保證液硫品質(zhì)的情況下，助濾劑總成本較低。

3 燃燒試驗(yàn)

通過(guò)對(duì)纖維素助濾劑做燃燒試驗(yàn)（助濾劑中加入適量汽油進(jìn)行燃燒），纖維素助濾劑燃燒無(wú)殘留；硅藻土不能燃燒。

4 結(jié)束語(yǔ)

使用硅藻土助濾劑和纖維素助濾劑的過(guò)濾量一致，纖維素助濾劑硫渣相對(duì)疏松，可以有效降低清渣的勞動(dòng)強(qiáng)度和縮短出渣時(shí)間。

由于纖維素具有柔軟性和無(wú)磨損性，從設(shè)備保護(hù)角度考慮纖維素助濾劑優(yōu)于硅藻土助濾劑。

過(guò)濾過(guò)程中夾帶進(jìn)入精硫的纖維素，進(jìn)入焚硫工序可以充分燃燒，只有微量殘余，有效降低了助濾劑對(duì)系統(tǒng)的堵塞風(fēng)險(xiǎn)。

纖維素助濾劑較硅藻土助濾劑具有較好的性能，但其價(jià)格較高。綜合考慮裝置運(yùn)行情況、成本因素，控制纖維素助濾劑消耗在硅藻土助濾劑消耗的44.44%以下，具有較好的過(guò)濾效果及較低的成本。