二硫化鉬生產工藝廢氣處理新方法

解小鋒，魏改莉，惠三順，劉智全

(金堆城鉬業股份有限公司化學分公司，陜西 渭南 714000)

0 前言

二硫化鉬生產線產生的廢氣主要有HCl、HF、H2O、NOx，若處理不到位就加以排放，會對大氣造成污染，并嚴重影響周圍居民的生活環境。目前國內外工業生產對廢氣的處理主要是液體吸收凈化法［1］，它是利用廢氣中各混合組分在選定的吸收劑中溶解度不同，或者其中某一種或多種組分與吸收劑中活性組分發生化學反應，將有害物從廢氣中分離出來，達到凈化廢氣的目的［2］。其主要方式是利用吸收塔對產生的廢氣進行吸收，但長時間使用吸收塔時就會產生如下一些缺陷:如成本過高、長時間吸收效果下降明顯、出現問題不易維護、廢氣量瞬間過大時不能完全吸收等。造成了廢氣處理在使用一段時間后容易出現廢氣不達標的情況。為了有效處理廢氣，先采用過量堿液(氫氧化鈉)直接吸收廢氣，然后尾氣再用還原吸收劑尿素作為補充凈化手段。該法處理廢氣處理效果良好，操作簡單，設備易于維護。

1 與凈化塔吸收法比較

二硫化鉬生產線之前所用的廢氣處理設備為吸收塔，所采用的酸堿中和吸收法的吸收劑為氫氧化鈉。吸收塔由于在工藝原理上采用氣相過量和液相分散逐段接觸進行酸堿中和吸收，在酸浸反應剛開始及升溫時由于短期產生的廢氣量過大，存在不能完全吸收的情況，另外管路和通風機無法徹底解決廢氣和水蒸氣遇冷形成混合酸，無法徹底解決密封防泄漏以及對管路和通風機產生的腐蝕，而且吸收塔在運行一段時期后由于酸堿中和使吸收塔內部的噴淋、填料、塔板、管道等已有較多的結晶鹽，逐漸增加造成填料對堿液的分散效果越來越差導致對廢氣吸收效率的下降，進而達不到環保的廢氣治理要求，并造成大量的環保投訴。現二硫化鉬生產線改用堿罐直接進行吸收處理廢氣，并以緩沖罐對尾氣進行補充吸收，此法在工藝原理上采用液相過量進行廢氣酸堿中和吸收，設備要求簡單，易于維護，不易被腐蝕，吸收效果好。吸收塔與堿罐吸收廢氣比較見表1。

表1 吸收塔與堿罐吸收廢氣比較

2 廢氣處理原理

此法以氫氧化鈉作為吸收劑，先對廢氣中大量的NOx和少量揮發的HCl 和HF 進行吸收，然后利用還原劑尿素對少量的Nox進行吸收。

廢氣中的NOx主要為NO2、NO，NaOH 和NO2反應生成硝酸鹽和亞硝酸鹽，和N2O3(NO2+NO)反應生成亞硝酸鹽，NaOH 和HCl 反應生成NaCl。

3 廢氣處理方式

在二硫化鉬生產工藝正常運行的情況下，該法以堿罐直接吸收廢氣作為處理方式，利用真空泵提供動力，廢氣處理工藝路線見圖1。

圖1 堿-尿素廢氣處理工藝流程

4 影響因素

4.1 堿罐數量

利用堿罐直接吸收廢氣時，在真空泵的作用下，堿液會劇烈翻騰充分與廢氣進行反應，因此，堿罐中液位不能超過堿罐高度的75%。在吸收廢氣時，若堿罐個數較少，承裝的堿液量較少，廢氣反應歷程較短，就會造成廢氣處理不完全;若堿罐個數較多，會增大真空泵的負荷，并造成廢氣不能及時吸收而從反應釜溢出。通過試驗發現3 個堿罐既能完全將廢氣進行處理，也能保證工藝生產產生的廢氣被及時吸收。

4.2 堿液液位高低

本文試驗了1#、2#、3#堿罐分別在不同液位時處理廢氣的效果，發現單個堿罐堿液的液位對吸收效果影響不大(見表2)，而3 個堿罐的總液位高度對處理效果有一定影響。如圖2 所示，堿液濃度固定為10%，尿素濃度為40 g/L，在3 個堿罐的總液位高度為9 m 時，即廢氣處理歷程為9 m 時，廢氣能被很好地處理。

表2 不同堿罐液位對廢氣吸收效果的影響

圖2 堿罐堿液液位對廢氣吸收效果的影響

4.3 堿液濃度

本文所述方法以NaOH 為廢氣吸收劑，在選定堿罐個數為3 個，液位高度為9 m 時，尿素濃度定為40 g/L，分別試驗了2%、5%、8%、10%、15%、18%、22%共7 個不同濃度下堿液處理廢氣情況，發現在堿液濃度大于8%時，廢氣能被極好地處理。如圖3所示，而當新配吸收堿液濃度超過22%時，堿液易于結晶堵塞管道。因此新配堿吸收液濃度應控制在12%～20%。吸收終點控制在8%。試驗發現，在堿液濃度大于2%時，生產過程中揮發的少量HCl和HF 就能被很好的吸收，使HCl 含量降低為50 μL/L，使HF 含量降為20 μL/L。因此，試驗中對條件的選擇主要考慮NOx含量。

圖3 堿罐堿液濃度對廢氣吸收效果的影響

4.4 尿素濃度

尿素作為堿液吸收廢氣后進行再次吸收的補充凈化手段，對排放較低濃度的廢氣有很好的作用。在選定堿罐個數為3 個，總液位高度為9 m，NaOH濃度為12%的條件下，對不同濃度的尿素(分別為20 g/L、40 g/L、60 g/L、80 g/L、100 g/L、120 g/L)進行了試驗，發現尿素濃度在大于60 g/L 的情況下，廢氣吸收效果較好，如圖4 所示。根據生產實際情況新配尿素的濃度控制100～150 g/L，吸收終點濃度控制為60 g/L。

4.5 補氣口大小

圖4 尿素濃度對廢氣吸收效果的影響

除上述影響因素外，補氣口的大小也對廢氣吸收效率有一定的影響，一方面調節補氣口可以改變廢氣的流速改變廢氣濃度;另一方面調節補氣口可以改變廢氣中NO 的氧化速率，提高廢氣凈化效率。在實際生產過程中，補氣閥上有5 個閘口，每次開關補氣管道的1/5 以增加空氣。通過試驗發現該控制閥在開啟3/5 時，既能保證廢氣的處理速度，也能保證廢氣的處理效果。

5 實際運行效果

選定3 個堿罐，總液位高度為9 m 時，堿液、尿素濃度分別為13%、120 g/L 時，對二硫化鉬正常生產產生的廢氣進行處理，效果顯著，見表3 所示。

表3 NaOH-尿素直接吸收廢氣工藝指標

6 結論

本文介紹了一種新型的處理廢氣方法，在條件選擇合適后能較好地處理二硫化鉬生產所產生的廢氣，解決了廢氣對生產的制約。此方法與之前工藝所用吸收塔方法進行了比較，不僅較好地解決了吸收塔廢氣吸收處理不完全的問題，還解決了設備不易維護的難題。此方法還可作為參考應用于其他廢酸氣的處理。

［1］王海強，吳忠標.煙氣氮氧化物脫除技術的特點分析［J］.能源工程.2004，(3):27-30.

［2］童志權.工業廢氣凈化與利用［M］.北京:化學工業出版社，2001.