錯流過濾器在煙氣脫硫系統中的應用

吳新民， 顧 瑞， 黃 偉， 左燕琳

(1. 金隆銅業有限公司， 安徽銅陵 244021； 2. 上海鳴泰環保工程有限公司， 上海 201507； 3. 云南化工設計院有限公司， 云南昆明 650041)

設備與自動化

錯流過濾器在煙氣脫硫系統中的應用

吳新民1， 顧 瑞1， 黃 偉2*， 左燕琳3

(1. 金隆銅業有限公司， 安徽銅陵 244021； 2. 上海鳴泰環保工程有限公司， 上海 201507； 3. 云南化工設計院有限公司， 云南昆明 650041)

上海鳴泰公司獨立研發了一種采用清液噴淋煙氣脫硫的方法，利用錯流過濾器實現清液噴淋，達到降低液氣比，高效吸收的目的。著重介紹了錯流過濾器的工作原理、操作方法和使用效果。錯流過濾器特別適用于稀酸濃縮后過濾凈化、硫鐵礦稀酸過濾回用。過濾后清液中固體懸浮物質量分數小于或等于0.002%。

煙氣 脫硫 鈉-鈣法 鈉-鎂法 錯流過濾器 運行 技術

目前有色冶煉煙氣脫硫主要采用石灰石/石灰-石膏法、氧化鎂法、活性焦吸附法、有機胺吸附解吸法(離子液法)等。通過對各種脫硫方法的比較，主要考慮系統的投資、運行費用及操作簡便、故障率低等方面，技術人員研發出新型鈉-鈣法、鈉-鎂法脫硫新工藝。與傳統脫硫工藝相比，這兩種工藝采用塔外脫硫劑再生反應，錯流過濾器過濾清液噴淋脫硫，漿液通過過濾器進行漿液濃縮，并在系統外氧化處理，解決了傳統脫硫工藝系統內氧化形成硫酸鹽而抑制二氧化硫吸收，降低脫硫效率的嚴重缺陷。鈉-鎂法、鈉-鈣法清液噴淋脫硫兩種新工藝主要差別在于最后的產物不同。鈉-鈣法產物為亞硫酸鈣或硫酸鈣，鈉-鎂法產物為硫酸鎂廢水或七水硫酸鎂產品。

1 傳統鈉-鎂法、鈉-鈣法脫硫工藝存在的問題

現有鈉-鈣(鈉-鎂)法工藝流程見圖1。

鈉-鈣法工藝目前普遍采用塔底氧化 + 濃密機(沉降池)的處理工藝。由于亞硫酸鈣為乳狀物，很難分離，所以采用塔內氧化成硫酸鈣，目的是容易自然沉降。但氧化同時，破壞了中間吸收劑，產生副反

圖1 鈉-鈣(鈉-鎂)法現有工藝流程

應，將亞硫酸鈉氧化成硫酸鈉，造成洗滌液密度增大，反而使硫酸鈣很難自然沉降；又由于對整個噴淋液進行氧化，氧化效率低，有部分亞硫酸鈣根本沒有被氧化，導致沉降效果不佳，洗滌液含固體較多，硫酸鹽易堵塞除霧器及管道[1-2]。

2 新型鈉-鎂法、鈉-鈣法脫硫工藝

2.1 工藝流程

圖2 鈉-鈣(鈉-鎂)法脫硫新工藝流程

2.2 工藝特點

1) 采用錯流過濾器，實現清液噴淋；同時可實現采用填料塔，大大提高脫硫效率。

2) 取消塔底壓縮空氣氧化。塔底氧化效率低，很難將亞硫酸鈣、亞硫酸鎂全部氧化，同時破壞了系統脫硫劑中間體——Na2SO3和NaHSO3。塔內氧化將脫硫中間體氧化成Na2SO4,系統需補充NaOH來維持脫硫效果，增加了運行成本。如果采用濃密機自然沉降來分離，由于Na2SO4密度大，自然沉降效果就差，系統只能用漿料來噴淋。塔內氧化又會將漿料噴淋液中的硫酸鹽吹入煙囪，導致除霧器、管路被堵塞；也同時加重PM2.5的排放量。

3) 吸收SO2后的液體，通過和CaO(或MgO)配置漿料混合再生反應，生成CaSO3(或MgSO3)固體物，直接進行液固分離，采用上海鳴泰環保工程有限公司(以下簡稱上海鳴泰公司)專利產品錯流式過濾器，清液懸浮物質量分數在0.002%左右，實現清液噴淋，脫硫塔上層采用填料，完善均勻氣流分布，增加脫硫效率，降低氣液比，同時可選擇霧化更佳的噴嘴來噴淋。對高濃度SO2煙氣，前置一個臥式預脫硫塔進行預脫硫，預脫硫塔SO2去除率可達85%。用錯流過濾器出水清液先去噴淋吸收主脫硫塔，主脫硫塔吸收液再去噴淋吸收預脫硫塔；控制pH值，預脫硫塔吸收液再進行再生反應，再生反應后進入錯流過濾器，進行液固分離。分離出的渣漿再進入射流氧化，無需加入壓縮空氣氧化，采用空氣射流氧化。氧化量小，氧化充分，效率高。

1.3 對MgO法脫硫的廢棄物處理工藝

采用鈉-鎂法脫硫，錯流過濾器分離出的渣漿主要為MgSO3和少量Mg(OH)2。如果是有色冶煉企業，還存在一定量的有害重金屬，怎樣處置脫硫廢棄物？這已成為一個挑戰性課題。筆者提出以下相關處置方法。

1) 生產七水硫酸鎂產品出售。為使硫酸鎂達到國家標準出售，可采用的生產工藝流程見圖2。

圖3 鎂法脫硫廢棄物制取七水硫酸鎂工藝

將錯流過濾器排出的渣漿通過壓濾機壓干脫水，干料與蒸發母液混合成質量分數25%的溶液，進行射流氧化。如遇溶液砷含量高，可將三價砷氧化成無害的五價砷，同時調節pH值在8～9，砷以砷酸鎂固體形式存在，其他重金屬以氫氧化物形式存在。亞硫酸鎂通過射流氧化形成硫酸鎂溶液，此時通過壓濾，去除重金屬固體物及其他固體物。質量分數25%以上的硫酸鎂液體進入三效蒸發，控制蒸發溫度，阻止殘留的重金屬結晶析出，重金屬由母液帶出，與下批亞硫酸鎂干料混合。七水硫酸鎂產品可達到國家相關產品標準出售。1 t氧化鎂可生產5 t七水硫酸鎂產品。

2) 可將亞硫酸鎂干料進行煅燒，回收SO2后進制酸系統，氧化鎂可重復回收使用。

3 錯流式過濾器

以前開發的正壓管式過濾器反沖效果不理想，濾膜外部的濾渣不能很好地被反沖下來，導致壓力上升快，清洗周期頻繁，勞動強度大。尤其在稀酸過濾凈化中，腐蝕現象嚴重，鋼+襯膠總會存在腐蝕隱患，特別是花板的緊固件處，一定存在著泄漏滲透現象，所以花板絲牙易被腐蝕。由于受到正壓管式過濾器結構限制，花板和緊固件較難采用非金屬材質，存在著強度隱患。金隆銅業有限公司鎂法脫硫裝置過濾亞硫酸鎂系統中的正壓管式過濾器就存在著以上問題，過濾器無法長久正常使用[3]。為此，上海鳴泰公司開發出錯流式過濾器，待濾液從濾膜內部流動，反沖時進液腔會產生一個負壓，瞬間將濾膜壓扁，濾膜內壁就不會留有濾渣餅，反沖效果明顯優于正壓式過濾器。錯流式過濾器應用在過濾稀硫酸，還有一個明顯的優點，就是過濾器工作時是上、下受壓，所以花板、緊固件均可采用非金屬材質，沒有強度隱患。

錯流過濾器是采用2塊花板將濾膜固定在中間部分，待濾液是從濾膜內壁運行，反沖時將進液閥自動關閉，負壓發生閥也自動關閉，上腔體會產生一個負壓，將濾膜壓扁清渣；反沖結束時，被負壓掛在上腔體的液體在瞬間沖刷下來，進一步沖洗內壁。錯流過濾器是類似與超濾、納濾、反滲透原理一樣，差別在納濾、反滲透是過濾離子級別，精度更高[4]。

以上2種均采用PLC控制系統+撓性氣動閥門來實現自動進液→過濾→反沖→循環自動運行。

錯流過濾器特別適用于稀酸濃縮后過濾凈化、硫鐵礦稀酸過濾回用。該設備無腐蝕隱患，過濾精度高，過濾后懸浮物可達質量分數小于或等于0.002%。

4 兩種過濾器的參數運行比較

上海鳴泰公司對金隆銅業有限公司的鎂法脫硫中亞硫酸鎂進行了中試試驗。根據試驗數據可以看出，錯流過濾器各項數據明顯優于正壓管式過濾器。由于過濾介質為粘性物[MgSO3+Mg(OH)2混合物]，正壓管式過濾器壓力上升快，過濾流量衰減明顯，而錯流過濾器適合高含固量的粘稠介質，反沖洗卸泥效果明顯優于正壓管式過濾器，錯流式過濾器試驗數據見表1，正壓式過濾器試驗數據見表2。

表1 錯流式過濾器試驗數據

表2 正壓式過濾器試驗數據

在小試的基礎上，金隆銅業有限公司又進行了工業化大設備運行，進一步完善和驗證了錯流過濾器在鈣(鎂)法煙氣脫硫中過濾凈化脫硫液的優點。

5 結語

隨著國家新的環保法的實施，對硫酸廠、冶煉廠的固廢排放要求越來越嚴格。從一次性投資、運行費用等方面，金隆銅業有限公司設計出脫硫及固廢處置新工藝。該技術的開發為國內含硫煙氣的處理開辟了新的途徑，可將固廢回收再利用。

[1] 朱玲，葛春莉，倪春節，等.鈉鈣法吸收二氧化硫試驗研究[J].廣州化工，2012，40(14)：115-116.

[2] 高傳成，馬傳波，王付印.濕式煙氣脫硫除塵技術在TMP催化裂化裝置的應用[J]. 齊魯石油化工，20014，42(4)：285-289.

[3] 吳新民，汪衛東.亞硫酸鎂清液脫硫技術在金隆公司的應用[J].硫酸工業，2014(6)：42-44.

[4] 曹龍文，黃偉，李波.大冶污酸處理裝置的設計和運行[J].硫酸工業，2007(2)：47-49.

Applicationofcross-flowfilterinfluegasdesulphurizationsystem

WUXinmin1,GURui1,HUANGWei2,ZUOYanlin3

(1. Jinlong Copper Co., Ltd., Tongling, Anhui， 244021, China; 2. Shanghai Mingtai Environmental Protection Engineering Co., Ltd., Shanghai, 201507,China; 3. Yunnan Chemical Design Institute Co., Ltd., Kunming, Yunnan, 650041, China)

Shanghai Mingtai company independently developed a method of flue gas desulphurization of with liquid to solve the problems of desulphurization equipment. The method used cross-flow filter to achieve liquid spray, reduce liquid to gas ratio, achieve efficient absorption. Working principle, operation method and effect of the cross flow filter are described particularly. Cross-flow filter was particularly suitable for filtration and purify of concentrated dilute acid and pyrite dilute acid filter reuse. Mass fraction of solid suspended matter in the filtrate after filtration was less than or equal to 0.002%.

flue gas; desulphurization; sodium-calcium method; sodium-magnesium method; cross flow filter; operation; technology

2017-06-24。

吳新民，男，金隆銅業有限公司技術主管，主要從事硫酸生產技術管理工作。

*通訊聯系人： 黃偉。電話：13701808989； E-mail:13701808989@163.com。

TQ111.16； X701； TQ051.8+5

B

1002-1507(2017)11-0042-03