貴溪冶煉廠硫酸尾氣脫硫工藝淺析

杜小慧

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠 ，江西 貴溪 335424）

1 引言

江銅貴溪冶煉廠硫酸車間現(xiàn)有四套煙氣制酸裝置，其中配套的煙氣脫硫裝置有兩套活性焦脫硫裝置、兩套有機(jī)胺脫硫裝置。通過歷年的使用情況看，硫酸尾氣SO2排放濃度均能達(dá)到2010 年國家頒布的《GB25467-2010 銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》［1］。

2 有機(jī)胺脫硫工藝簡介

2.1 工藝原理

有機(jī)胺脫硫工藝采用以有機(jī)陽離子為主的脫硫劑［2］，利用脫硫劑對SO2氣體良好的吸收和解吸能力，貧胺液在脫硫塔吸收段吸收SO2，吸收后的富胺液送往再生塔內(nèi)利用蒸汽加熱再生，再生塔內(nèi)解析得到高濃度的SO2氣體。分離出水分后的SO2氣體送去制酸［3］。再生后的有機(jī)胺循環(huán)利用。部分胺液送入胺液凈化系統(tǒng)，利用離子交換原理，脫除熱穩(wěn)定鹽。有機(jī)胺脫硫化學(xué)原理如下：

2.2 工藝流程

制酸尾氣進(jìn)入有機(jī)胺脫硫裝置的煙氣噴淋洗滌段降溫除酸霧，處理后的氣體進(jìn)入吸收段與有機(jī)胺反應(yīng)脫除SO2，再經(jīng)過回收段收集煙氣中夾帶的有機(jī)胺，然后煙氣進(jìn)入煙囪排放。吸收SO2后的有機(jī)

胺稱為富胺液，由富液泵輸送到換熱器升溫后進(jìn)入再生塔高溫再生，再生后的有機(jī)胺稱為貧胺液，通過貧液泵輸送到換熱器降溫后進(jìn)入脫硫塔。再生塔解析出的高濃度SO2煙氣經(jīng)過換熱器、氣液分離器返回制酸系統(tǒng)。見圖1。

圖1 有機(jī)胺脫硫工藝流程示意圖

2.3 工藝特點

有機(jī)脫硫技術(shù)為氣液反應(yīng)，反應(yīng)速度快，脫硫效率高，技術(shù)成熟，吸收劑可以再生循環(huán)利用，生產(chǎn)運行安全可靠，但需消耗一定的蒸汽和新水，同時會生成廢酸，產(chǎn)生二次污染物。

3 活性焦脫硫工藝簡介

3.1 工藝原理

活性焦煙氣脫硫是利用具有獨特吸附性能的活性焦對煙氣中的 SO2進(jìn)行選擇性吸附，在特定的溫度條件下［4］，吸附態(tài)的SO2在煙氣中氧氣和水蒸汽存在的條件下被氧化為H2SO4，并被儲存在活性焦孔隙內(nèi)。吸附后的活性焦，在加熱條件下，其所吸附的H2SO4與活性焦反應(yīng)被還原為SO2，活性焦恢復(fù)吸附性能，循環(huán)使用。

吸附反應(yīng): SO2+1/2O2+H2O → H2SO4

解吸反應(yīng): 2H2SO4+C → 2SO2+CO2+2H2O

3.2 工藝流程

活性焦脫硫工藝流程主要包括吸附脫硫、活性焦再生、副產(chǎn)品利用，其主要由SO2吸附脫除系統(tǒng)、活性焦再生系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)及共用系統(tǒng)組成。工藝流程見圖2。

圖2 活性焦脫硫工藝流程示意圖

3.3 工藝特點

活性焦脫硫工藝用活性焦來脫除煙氣中的SO2氣體，優(yōu)點是流程簡單［5］，污水、污酸量極少，能耗低。缺點是脫硫效率較低，設(shè)備龐大，投資較大，占地面積大，操作技術(shù)要求高，勞動強(qiáng)度大［6］。

4 有機(jī)胺脫硫工藝及活性焦脫硫工藝運行效果分析

貴溪冶煉廠硫酸車間制酸一系列采用活性焦脫硫工藝，通過對比尾排SO2濃度、脫硫效率、作業(yè)率等指標(biāo)發(fā)現(xiàn)有機(jī)胺脫硫工藝明顯優(yōu)于活性焦脫硫工藝。

通過表1 數(shù)據(jù)對比分析經(jīng)有機(jī)胺脫硫工藝處理后的煙氣SO2濃度明顯低于經(jīng)活性焦脫硫工藝處理的煙氣，且經(jīng)有機(jī)胺脫硫工藝處理后的煙氣SO2濃度穩(wěn)定在50mg/m3左右。通過表2 數(shù)據(jù)對比分析有機(jī)胺脫硫效率高于活性焦工藝，且有機(jī)胺脫硫工藝脫硫效率穩(wěn)定在90%左右。

表1 2019 年一、二系列脫硫尾排出口二氧化硫濃度對比

表2 2019 年一、二系列脫硫效率對比

5 有機(jī)胺脫硫工藝及活性焦脫硫工藝運行成本分析

貴溪冶煉廠制酸一系列活性焦尾氣脫硫經(jīng)過多年改造優(yōu)化，仍存在脫硫效率偏低、出口尾氣SO2含量瞬時偏高情況。運行成本主要集中在活性焦的損耗和蒸汽的使用。制酸二系列有機(jī)胺尾氣脫硫裝置經(jīng)過5 年的生產(chǎn)實踐系統(tǒng)已趨于穩(wěn)定。運行成本主要是蒸汽使用成本。因此有機(jī)胺脫硫工藝特別適合低壓蒸汽有富余的企業(yè)。

6 有機(jī)胺脫硫及活性焦脫硫工藝在實際應(yīng)用中存在的問題及解決措施

6.1 活性焦脫硫工藝實際應(yīng)用中存在的問題及解決措施

（1）脫硫效率有所提高，但仍然未達(dá)到設(shè)計值?；钚越姑摿蚬に囎酝懂a(chǎn)后，經(jīng)過一系列改造，硫酸一系列脫硫裝置的脫硫效率較以往有較大的提高，但是仍然無法達(dá)到設(shè)計值，經(jīng)過分析主要是脫硫塔的煙氣存在偏流。通過兩個脫硫塔出口煙道閥門由通斷式改為可調(diào)節(jié)式，改變脫硫塔的阻力降，使得煙氣均勻通過兩個脫硫塔。

（2）活性焦消耗大。為提高脫硫效率，需要增加煙氣中的水分含量和提高物料循環(huán)量，兩者都會造成活性焦的粉化、磨損量增加。解決措施：加強(qiáng)設(shè)備點檢，減少因設(shè)備原因引起的夾料、磨料的情況；分析再生塔和脫硫塔的入、出口的活性焦的硫容，調(diào)整合適的物料循環(huán)量，減少無謂的磨損消耗。

（3）料位計故障率高。現(xiàn)有的旋阻式料位計故障率仍然較高，容易造成脫硫塔內(nèi)活性焦層缺料，煙氣走短路，脫硫效率急劇下降。解決措施：在脫硫塔頂部各單元安裝了簡易手動測料位裝置，每勤只需巡檢手動檢測一次，可大致判斷出料位情況，裝置使用幾個月后，脫硫塔未出現(xiàn)嚴(yán)重缺料情況。

（4）脫硫現(xiàn)場衛(wèi)生治理難。收塵灰罐破損，收塵系統(tǒng)密封性下降，除塵器布袋破損。解決措施：對灰罐進(jìn)行修復(fù)或更換，改進(jìn)觀察孔的密封膠條，提高收塵系統(tǒng)密封性能；對破損的布袋進(jìn)行更換。

表3 制酸一、二系列脫硫運行成本對比

6.2 有機(jī)胺脫硫工藝實際應(yīng)用中存在的問題及解決措施

（1）再生塔再生效果有待提升。對比制酸二、四系列再生塔的負(fù)壓情況，二系列再生塔，上中下段的壓力均維持在-3kPa 左右，而四系列再生塔的壓力下部為正壓，上部壓力也只有-0.2kPa 左右，這對再生效果有較大影響，進(jìn)而影響有機(jī)胺系統(tǒng)的脫硫效率。解決措施：將負(fù)壓接口由凈化工序二級動力波入口改至干燥塔入口煙道。

（2）有機(jī)胺液中鈉離子含量偏高。有機(jī)胺液中帶入鈉離子絕大部分來自于脫鹽系統(tǒng)，通過表4 數(shù)據(jù)分析可以看出，每次脫鹽都會有少量的鈉離子帶入有機(jī)胺液中。脫鹽過程中最后一步純水洗，洗的不徹底，設(shè)計之初規(guī)定純水洗低于6ms/cm 即可，但實際上離子交換樹脂中還有少量的鈉離子存在，導(dǎo)致胺液中Na+不斷富集［7］，當(dāng)氣溫較低時，有機(jī)胺液容易結(jié)晶堵塞管道。解決措施：通過冷凍結(jié)晶和優(yōu)化脫鹽程序兩個措施，從二月份起，有機(jī)胺液中的鈉離子逐步降低。

表4 有機(jī)胺液中鈉離子含量

（3）有機(jī)胺液中硫酸根離子偏高。硫酸根離子含量高會對有機(jī)胺脫硫效率有一定的影響。硫酸根離子主要由煙氣帶入，通過脫鹽程序進(jìn)行去除。解決措施：在煙氣入口段增加煙氣預(yù)洗滌裝置，控制洗滌液pH 值2.6 以上能有效凈化煙氣，減少硫酸根的帶入；通過優(yōu)化脫鹽程序，合理控制脫鹽量和脫鹽頻次，有機(jī)胺液中的硫酸根離子能有效控制在50g/L 左右。

7 結(jié)論

目前，干法、濕法尾氣脫硫裝置在制酸行業(yè)應(yīng)用廣泛。一方面，制酸尾氣脫硫裝置根據(jù)尾氣SO2排放量、脫硫劑的市場價、工藝條件等，選擇適合的尾氣脫硫裝置，不僅能達(dá)到降低尾氣SO2排放量，而且可降低運行成本。另一方面，一套合適的尾氣脫硫裝置建成后需要工藝人員根據(jù)實際運行情況不斷的改進(jìn)、優(yōu)化，才能使裝置更穩(wěn)定順行。