廢酸硫化工序SO2脫卻及H2S吸收工藝的改進

汪 永，劉 亮

（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

廢酸硫化工序SO2脫卻及H2S吸收工藝的改進

汪 永，劉 亮

（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

介紹了貴溪冶煉廠硫化工序SO2脫卻與H2S吸收工藝流程，分析了廢酸原液中SO2脫卻效果差、尾氣H2S吸收率低的主要原因，闡述了通過新增一個吸收塔、改變脫卻塔與吸收塔的結構、變一級脫卻一級吸收為二級脫卻三級吸收等方法來提高廢酸SO2脫卻效果和尾氣H2S吸收率。

SO2脫卻 ；H2S吸收；改造措施；脫卻塔結構；結垢

1 引言

貴溪冶煉廠是我國最大的銅冶煉基地。在冶煉過程中，伴隨著酸性含重金屬離子污水的產生。對其的治理所采用的是硫化沉淀工藝。該工藝是利用銅、砷等硫化物溶度積很低，當污酸或酸性污水中金屬含量高，有回收價值時，可用Na2S作沉淀劑，通過控制反應pH值和氧化還原電極電位使有價金屬產生硫化物沉淀，返回利用，使砷富集［1］。該工藝投入生產以來，具有流程簡單、易操作與維護、出水水質穩定等特點。但是在日常生產中，還存在著如SO2脫卻效果差，剩余H2S吸收率低，負壓管易結垢堵塞等問題，制約著廢酸處理系統作業率的進一步提高，影響了H2S的穩定達標排放。

2 SO2脫卻及H2S吸收工藝流程

SO2脫卻及H2S吸收工藝流程見圖1。

制酸工序凈化抽出液經SO2脫卻塔脫除SO2以后進入1號原液槽，再由臥式原液泵打至原液分配槽后分流至各硫化反應槽，與加入的藥劑Na2S發生化學反應生成As2S3和CuS等金屬硫化物沉淀。反應過程中從液相析出的H2S經各負壓管由風機送至除害塔吸收后排放至大氣。

3 硫化工序SO2脫卻效果差、H2S吸收率低的原因

3.1 廢酸原液SO2脫卻效果差的原因

（1）脫卻系統負荷的影響。

隨著工廠冶煉能力的不斷提高，廢酸日處理量也隨之增加。而SO2脫卻塔只配置了一個，已超過了其處理能力。造成脫卻塔出液SO2含量無法滿足下道工序的技術要求。

（2）脫卻塔內部結構的影響。

因廢酸原液中成份復雜，懸浮物、雜質含量高，為了防止發生塔內堵塞，SO2脫卻塔設計為空塔結構。廢酸原液從頂部直接進入，然后從底部出口流出。因缺少入口噴嘴和中間填料，廢酸原液在塔內流速較快，與自下而上的空氣接觸面積小，接觸時間短，造成脫卻效果差。

圖1 SO2脫卻及H2S吸收工藝流程圖

3.2 硫化工序殘余H2S總吸收率低的原因

（1）除害塔系統負荷的影響。

目前老廢酸處理量較之以前有了很大的提高，同時廠內其他車間送來的廢液在酸堿度、銅砷含量等方面波動很大。在日常生產中，當廢酸中硫酸濃度上升或銅砷含量突然下降時，一旦ORP設定值沒有及時調整，硫化鈉就會添加過量造成大量的H2S析出，超出了現有除害塔一級吸收能力。

（2）除害塔結構的影響。

為了增加氣液接觸面積，延長接觸時間，提高吸收效果，現有除害塔設計為填料塔。在冬天氣溫低或加熱蒸汽出現故障的時候，塔內溫度較低的地方會出現硫化鈉結晶現象，堵塞填料，影響吸收效果。

（3）廢酸原液SO2脫卻效果的影響。

硫化氫氣體是劇毒物質［2］，溶解在水中具有腐蝕性［3］，故必須用抽氣裝置收集并予以除去，防止硫化氫氣體外泄。在實際生產過程中，原液中部分未被脫卻的二氧化硫會隨著反應槽攪拌機的攪動而釋放出來，再與硫化反應中多余的硫化氫氣體一起由負壓管道經風機送往除害塔進行吸收。在這一過程中，硫化氫會與二氧化硫發生化學反應生成單質硫沉淀,反應式為：2H2S+SO2=3S+H2O［4］。一方面造成負壓管道堵塞，風機葉輪“結垢”，硫化反應槽內負壓降低，導致部分硫化氫泄漏至大氣中；另一方面造成除害塔內填料堵塞，影響硫化氫吸收效果。

（4）管道配置的影響。

由圖1可以看出，除害塔風機處于整個管路的最低點，雖然在風機入口管上已經設置了排液水封，但由于單質硫的存在，排液管很容易結垢堵塞。一方面造成整個負壓系統抽風能力下降，造成硫化氫外泄無法被正常吸收；另一方面由于排液管堵，負壓管路中的冷凝水、各反應槽吸入的酸沫最終匯集到除害塔風機內，腐蝕葉輪，造成風機性能下降，影響除害塔系統的正常運行。

4 改造措施及效果

4.1 增加一臺吸收塔

在原有二氧化硫脫卻塔旁邊重新配置一臺吸收塔，整合SO2脫卻與H2S吸收兩個工序，變一級吸收為三級吸收，一級脫卻為二級脫卻（見圖2）。

4.2 改造脫卻塔結構

原有的脫卻塔為空塔結構，脫卻效果差。為了增加氣液接觸面積，延長接觸時間，減少結垢堵塞的發生。在原有的脫卻塔內增加進液噴嘴和三塊擋板，將現有的空塔結構改為板式塔。板式塔為逐板接觸式的汽液傳質設備，塔內裝有一層層的塔板，氣液的傳質、傳熱過程在各個塔板上進行［5］（見圖3）。

4.3 優化氣液走向、整合脫卻除害系統

（1）取消原有硫化氫除害塔循環風機，將硫化氫反應槽負壓總管按一定坡度對接至除害塔進氣口，避免了因為排液管堵塞造成負壓總管通風能力下降，也不會產生酸性液體對風機本體的損害。

圖2 改造后SO2脫卻及H2S吸收工藝流程圖

圖3 改造后脫卻塔結構圖

（2）將原有的脫卻塔風機移至新增吸收塔的下方，然后由脫卻塔風機將除害塔出氣送往新增吸收塔下部。將臥式原液泵的出口改至新增吸收塔的頂部，自上而下噴淋，與除害塔來氣充分接觸，利用氣液逆流盡可能的吹脫出二氧化硫，降低其在原液中的含量；又可以利用原液中銅、砷離子與硫化氫的反應：

進一步除去氣相中的H2S，既實現了兩級硫化氫吸收，又可降低下道工序中硫化鈉的消耗。

（3）將新增吸收塔的出氣口接至原脫卻塔的進風口，與自上而下噴淋的凈化抽出液進行氣液接觸，再進行一次脫卻與吸收后送往凈化二級動力波，最終實現兩級二氧化硫脫卻和三級硫化氫吸收（圖2）。

4.4 改造效果

（1）自從改造完成以后，取得了良好的效果。外單位對H2S泄露的投訴次數為零。安環科對廢酸區域大氣中H2S含量監測數據如下表：

表1 廢酸區域H2S含量監測數據

從表1中可以看出，改造后廢酸區域大氣中H2S的含量較之以前有了明顯下降，100%低于國家標準排放。既有利于職工的身體健康，又保護了環境。

（2）改造后廢酸原液中SO2的含量較之以前明顯下降，負壓系統中單質硫的生成速度和量也隨之下降。負壓管結垢疏通周期相應延長，既提高了廢酸工序的作業率，又減輕了職工的勞動強度。

5 結論

實踐證明三級硫化氫吸收與兩級二氧化硫脫卻應用于廢酸硫化工藝中是可行的。

（1）三級吸收與二級脫卻效果優于傳統工藝。

（2）第二、三級原液吸收硫化氫工藝降低了吸收尾氣中的硫化氫含量且導入了制酸系統，實現了零排放。

（3）三級吸收與二級脫卻工藝提高了硫化鈉的利用率。

（4）多級吸收脫卻，多級保障；顯著提高系統作業率，更有利于環境保護。

［1］張景來, 王劍波, 常冠欽, 等. 冶金工業污水處理技術及工程實例[M]. 化學工業出版社, 2003:246.

［2］曾慶堅. 硫化氫吸收工藝的改進[J]. 硫酸工業, 2002(2):43-44.

［3］劉偉, 蒲曉玲, 白小東, 等. 油田硫化氫腐蝕機理及防護的研究現狀及進展[J]. 石油鉆探技術, 2008, 1(36):80.

［4］張永, 鄭志勝, 張成芳. 液相中SO2與H2S反應動力學研究[J]. 高校化學工程學報, 2003, 17(3):279.

［5］陳文峰, 曾樹兵, 郭洲. 二氧化碳吸收塔型確定[J]. 中國造船， 2009, 50:973.

［6］劉少武, 齊焉, 劉東, 等. 硫酸工作手冊[M]. 東南大學出版社, 2001:1120.

圖4 改造后設備連接及工藝控制指標

5 改造后的生產情況

2013年4月份改造完成，運行初期由于加入的電解廢液和氧化鋅中浸濃密機底流沒有流量顯示，反應過程酸度波動較大，大量鐵返回焙砂礦中浸造成濃密機澄清困難，一度影響了生產。隨著崗位人員操作水平的提高和經驗的積累，3個月后，改造后的系統實現了穩定生產，2013年4月至9月酸浸渣含鋅由以前平均21%降到了平均17.8%。

見圖5。

圖5 調整后酸浸渣含鋅

6 結論

立足現有生產設施實際情況，在沒有增加設備的情況下，實現了降低常規法浸出渣含鋅的目的，投資少，見效快。不但節約了直接生產成本，還極大緩解了Kivcet爐、煙化爐和氧化鋅堿洗系統的生產負荷。

參考文獻：

［1］陳阜東. 卡爾多爐處理鋅氧浸渣及中浸渣工藝的研究[J]. 銅業工程, 2014(1):7.

［2］李允斌. 氧浸渣搭配處理鋅浸出渣的冶煉方法[J]. 銅業工程, 2014(1):16.

［3］彭容秋. 鋅冶金[M]. 長沙:中南大學出版社, 2005:8-11.

［4］尹華光. 鋅焙燒浸出的生產實踐及技術改進[G]// 鋅冶煉論文全集(1980-2008).北京：中國有色冶金，2008:312-314.

［5］張喜昌, 吳明軍, 劉昭成. 濕法煉鋅浸出渣的資源化實踐與創新[J].資源再生, 2013 (3):58-61.

［6］竇明民. 濕法煉鋅除鐵新工藝研究[G]// 鋅冶煉論文全集(1980-2008).北京：中國有色冶金，2008:367.

Improvement of De-SO2and H2S Absorption Process in Waste acid Sulfuric Procedure

WANG Yong, LIU Liang
（Guixi Smelter, Jangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China）

this paper introduced vulcanization process-SO2removal process and H2S absorption process in Guixi smelter, which also analyzed the main reasons of poor SO2removal effect in waste acid and low H2S tail gas absorption rate, and described some measures to improve SO2waste acid removal effect and H2S tail gas absorption rate through adding a new absorption tower, changing the absorption and the removal tower structure and changing the first-order absorption and removing into second-order removing and three stage absorption .

removal process of SO2；the absorption of H2S；reform measures；the abs

TQ111.1

A

1009-3842（2015）01-0029-04

2014-09-08

汪永（1984-），男，陜西安康市人，主要從事冶煉煙氣制酸以及含重金屬廢酸廢水處理方面的研究。E-mail: 30527585@qq.com