硫酸生產尾氣處理技術

劉文興

摘要：硫酸生產尾氣中含硫量低，極難處理。目前技術最成熟、應用最廣泛的是氨酸法，而用于處理煙氣中=氧化硫的方法很多，如有石灰乳法、鈉堿法、氧化鋅法、氨法、活性炭法、離子液法等，但是將這些方法用于處理硫酸尾氣是否可行，還需要大量的研究工作。因此，探索技術成熟，經濟效益好的尾氣處理技術對于硫酸工業勢在必行。本文先探討了硫酸生產行業現狀和治理現狀，對硫酸尾氣迭標治理技術進行了分析，探討了新型催化法硫酸尾氣處理技術，提供硫酸生產企業尾氣達標治理的建議。

關鍵詞：硫酸；尾氣處理；技術應用

在20世紀80年代之前，硫酸生產采用一轉一吸工藝。為了降低環境污染，國內曾進行過大量的硫酸尾氣處理技術研究和應用。20世紀90年代之后，隨著技術革新與進步，硫酸生產大多采用二轉二吸制酸工藝，尾氣排放基本上都達到GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標準》要求，尾氣處理技術的研究和開發進度相應放緩。2010年，國家環保部頒布了GB2132-2010《硫酸工業污染物排放標準》。新標準明確規定新建裝置于2011年3月1日起、現有裝置于2013年10月1日起開始執行新的排放標準。

1硫酸工業及硫酸尾氣

硫酸工業是化學工業中歷史悠久的工業部門，其銷路主要有磷肥生產、石油精煉、涂料和顏料生產、鋼鐵酸洗等。據統計，截止至2010年9月份，我國硫酸企業有973家，2010年1月至11月，硫酸產量已達到6352萬，排名世界第一。硫酸生產原料有硫鐵礦、硫磺、冶煉煙氣、磷石膏和硫化氫等，我國使用最多的還是硫鐵礦、硫磺、冶煉煙氣制酸。

目前我國硫酸尾氣處理相關技術主要包括：氨法、檸檬酸鈉法、氨一酸法、活性焦法、燒堿法、石灰石一石膏法及有機胺法等。采用以上技術進行脫硫均達到了90以上的效果，能確保硫酸生產企業的排放尾氣中（s02）低于標準限值。如果S02的總轉化率≥99.5%，尾氣回收率>90%，那么硫酸生產企業排放尾氣中（SO2）將低于200mg/m3。因此硫酸廠對尾氣脫硫技術的選擇對實現尾氣達標治理意義重大，硫酸生產廠應充分考慮脫硫劑來源以及副產品的出路，選用成熟可靠的脫硫技術，以較低的成本、投資實現最好的經濟效益。

2硫酸尾氣治理技術

2.1改進催化劑性能

改進硫酸催化劑性能主要有以下優點：操作方便，不需較大程度改變工藝設備，不會產生二次污染，不需額外增加系統進行降壓，不用占用新的用地面積，硫酸產量增加并不會過多消耗水電，僅增加催了化劑損耗補充費用，極利于鎳、銅冶煉煙氣制酸裝置和硫磺制酸裝置的改進。但依然存在一些使用局限性：（1）從環保角度出發，一些環境相對較為脆弱的區域，目前已經降到200mg/m3的SO2排放標準量，日后必定會持續趨嚴，單獨采用催化劑提升系統的吸收性能，會增加成本，而且還應考慮催化劑自轉化器中的填充容量問題。（2）冶煉煙氣制酸以及硫鐵礦制酸具有相對較復雜的原料成分，且氣濃度也相對不穩定，如果只是對現有的制酸系統催化性能進行改進，催化性能逐漸降低的情況下，就難以確保實現達標排放。（3）單對催化劑性能進行改進并不能將系統出現故障以及開、停車狀況下，高濃度SO2延期排放狀況改善。

2.2過氧化氫法脫硫技術

將過氧化氫溶液加入到吸收塔中，使其與含SO2的尾氣接觸，利用過氧化氫強氧化性將SO2氧化為硫酸。過氧化氫法脫硫工藝的基本原理雖然簡單，但是實際應用到硫酸生產中，要充分滿足4個基本條件：①要具備高吸收效率；②要回收全部副產物稀硫酸；③不能產生新的“三廢”產物；④經濟上是可行的。將購入的27.5%濃度工業級雙氧水加水添加穩定劑并稀釋到8.5%濃度（稀釋的目的是提高雙氧水的使用安全性）在儲罐中臨時存儲，再由雙氧水泵連續補充至脫硫塔。硫酸尾氣從脫硫塔下部進入，經噴淋吸收段與過氧化氫溶液接觸，進行吸收脫硫反應并生成硫酸；脫硫后煙氣經塔上部除霧沫段脫除霧沫后排放，吸收產生的稀酸輸送至硫酸系統干吸循環酸槽。通過計量泵向吸收塔內計量補充吸收劑過氧化氫溶液，以補充其消耗損失。這樣就構成了連續循環吸收、連續精確計量添加吸收劑、連續返回稀硫酸的尾氣處理系統。

2.3氨一硫酸銨法煙氣脫硫

（1）氨是一種良好堿性吸收劑，氨吸收二氧化硫屬于中和反應，該反應較易進行，且屬于氣一液或氣一氣相氣膜控制，反應速率快且徹底，脫硫率及氨利用率高，做到煙氣達標排放相對容易。（2）氨資源豐富，合成氨生產過程產生氨水或廢氨水可用于煙氣脫硫。不僅緩解合成氨生產過程的水平衡、廢氨水過剩問題，同時做到以廢治廢、變廢為寶，煙氣脫硫的運行費用大大降低。（3）氨法煙氣脫硫的吸收二氧化硫反應速率快，塔徑規格小，一次性投資低，占地少，利于廠家盡早實施。（4）氨法脫硫循環液是以（NH4）2S03-NH4HSO3共存的形式，硫酸銨沉淀得以分離。無結垢、堵塞現象。（5）由于氨法吸收二氧化硫速度快，以較小液氣比即可達到煙氣達標排放，脫硫泵電功耗低，運行成本小。

2.4新型催化法脫硫

硫酸尾氣溫度范圍為適合反應且不含塵范圍，二氧化硫寧都處于體積分數<0.3%的催化劑處理范圍內，對水分進行調節就能實現脫硫工藝。硫酸尾氣通過硫酸生產裝置進入脫硫系統，于管道內和適量蒸汽相混合，利用風機輸送到脫硫塔，釩系催化劑捕捉后生成H2SO4，經過凈化便可將其直接排放出來。新型催化法脫硫工藝的流程如圖1。

綜上所述，硫酸裝置尾氣脫硫技術很多。當前國內各硫酸裝置應該因地制宜選擇合適的尾氣脫硫技術，來滿足新標準規定的硫酸工業污染物排放要求，并進一步實現尾氣中SO2和酸霧的超低排放。