金隆銅業(yè)預(yù)轉(zhuǎn)化預(yù)吸收工藝的應(yīng)用實(shí)踐

王文斌，顧 瑞，袁雪生

（金隆銅業(yè)有限公司，安徽 銅陵 244021）

1 引言

金隆銅業(yè)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)金隆公司）于1997年4月8日投產(chǎn)，陰極銅產(chǎn)能100kt/a，硫酸產(chǎn)能375kt/a。經(jīng)過(guò)歷次擴(kuò)產(chǎn)改造后，目前達(dá)到陰極銅產(chǎn)能460kt/a，硫酸產(chǎn)能1200 kt/a。2010年10月預(yù)轉(zhuǎn)化預(yù)吸收系統(tǒng)投產(chǎn)后，硫酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進(jìn)口SO2煙氣濃度由常規(guī)的12%提高到15%以上，實(shí)現(xiàn)了高濃度SO2轉(zhuǎn)化工藝，解決了制約FF高負(fù)荷作業(yè)的瓶頸問(wèn)題。近幾年，在預(yù)轉(zhuǎn)化預(yù)吸收系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)實(shí)踐摸索，對(duì)風(fēng)量、SO2煙氣濃度、入口溫度等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步發(fā)揮了預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的處理能力，提高了轉(zhuǎn)化系統(tǒng)總煙氣處理能力。本文介紹了預(yù)轉(zhuǎn)化預(yù)吸收工藝。

2 預(yù)轉(zhuǎn)化預(yù)吸收工藝原理

為實(shí)現(xiàn)制酸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)對(duì)高濃度SO2煙氣的適應(yīng)能力，以及總轉(zhuǎn)化率的提高。目前很多制酸系統(tǒng)采用“預(yù)轉(zhuǎn)化”技術(shù)［1-6］，但所采用的預(yù)轉(zhuǎn)化方式，各有不同。金隆公司所采用的預(yù)轉(zhuǎn)化預(yù)吸收工藝為，制酸系統(tǒng)主風(fēng)機(jī)出口分流一部分高濃度SO2煙氣至預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。部分高濃度SO2煙氣經(jīng)過(guò)預(yù)轉(zhuǎn)化預(yù)吸收后煙氣中SO2濃度降低，再與主系統(tǒng)風(fēng)機(jī)出口的高濃度SO2煙氣混合，進(jìn)入主系統(tǒng)進(jìn)行兩轉(zhuǎn)兩吸。預(yù)轉(zhuǎn)化風(fēng)機(jī)出口90℃的低溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)1#熱交換器換熱后，溫度升高至400℃，進(jìn)入預(yù)轉(zhuǎn)化器進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)。預(yù)轉(zhuǎn)化出口610℃煙氣經(jīng)過(guò)1#熱交換器冷卻至300℃，進(jìn)入2#熱交換器與經(jīng)過(guò)預(yù)吸收后的65℃低溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱。預(yù)轉(zhuǎn)化預(yù)吸收后的煙氣部分回流至預(yù)轉(zhuǎn)化風(fēng)機(jī)入口，調(diào)整預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的煙氣SO2濃度，其余煙氣與主系統(tǒng)風(fēng)機(jī)出口的高濃度SO2煙氣混合，起到調(diào)整煙氣SO2濃度以及氧硫比的目的。預(yù)轉(zhuǎn)化風(fēng)機(jī)設(shè)置入口導(dǎo)葉，對(duì)預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整。預(yù)轉(zhuǎn)化器入口煙道安裝了電加熱器，根據(jù)工況需要，對(duì)預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進(jìn)行升溫。預(yù)轉(zhuǎn)化預(yù)吸收工藝流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 預(yù)轉(zhuǎn)化預(yù)吸收工藝流程圖

3 預(yù)轉(zhuǎn)化預(yù)吸收工藝應(yīng)用情況

投產(chǎn)初期，預(yù)轉(zhuǎn)化器進(jìn)口溫度控制在400℃左右，煙氣SO2濃度控制在12%以內(nèi)。依據(jù)CF周期性的作業(yè)方式，調(diào)整預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)風(fēng)量。兩臺(tái)CF同時(shí)送風(fēng)期間，加大預(yù)轉(zhuǎn)化風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度，提高預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)風(fēng)量，增加了主系統(tǒng)分流至預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的高濃度SO2煙氣量，增加了預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)SO2煙氣轉(zhuǎn)化吸收總量，達(dá)到控制主系統(tǒng)煙氣SO2濃度不超過(guò)12%及氧硫比大于1的目的。反之，單臺(tái)CF作業(yè)期間，減小預(yù)轉(zhuǎn)化風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉開(kāi)度，降低預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)SO2煙氣處理總量，確保主系統(tǒng)煙氣SO2濃度維持在8%以上。FF投料量低于140t/h，低負(fù)荷作業(yè)期間，停運(yùn)預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，關(guān)閉預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)煙氣進(jìn)、出口閥門(mén)，通過(guò)主系統(tǒng)維持生產(chǎn)。在FF逐步增料至高負(fù)荷作業(yè)前，提前運(yùn)行預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，利用預(yù)轉(zhuǎn)化器進(jìn)口電爐對(duì)預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進(jìn)行升溫。預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

隨著預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的成功應(yīng)用，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)總的煙氣SO2濃度達(dá)到15%以上，稀釋風(fēng)閥門(mén)的開(kāi)度大幅減小，甚至經(jīng)常處于全關(guān)狀態(tài)，這樣從稀釋風(fēng)中補(bǔ)充的氧氣減少，氧硫比降低至0.9以下。為了將預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進(jìn)口煙氣SO2濃度調(diào)整至12%以內(nèi)，就需要增加預(yù)轉(zhuǎn)化預(yù)吸收后煙氣的回流量，不利于預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，不利于轉(zhuǎn)化系統(tǒng)總煙氣SO2處理能力的提升。

要想提高轉(zhuǎn)化系統(tǒng)總的煙氣SO2處理能力，就必須想辦法提高預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)煙氣SO2處理能力。入口溫度降低，反應(yīng)速率下降；SO2濃度提高，轉(zhuǎn)化速率增加。通過(guò)摸索，優(yōu)化預(yù)轉(zhuǎn)化進(jìn)口煙氣溫度、預(yù)轉(zhuǎn)化風(fēng)量等參數(shù)設(shè)定，逐步提高預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)入口煙氣SO2濃度。目前已經(jīng)成功摸索出煙氣SO2濃度13.5%以上的預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)操作經(jīng)驗(yàn)。預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進(jìn)口煙氣SO2濃度由12%提高到13.5%以上后，總轉(zhuǎn)化系統(tǒng)煙氣SO2濃度適應(yīng)能力提高到了17%以上，為系統(tǒng)高負(fù)荷穩(wěn)定生產(chǎn)提供了有力保障。優(yōu)化操作后的預(yù)轉(zhuǎn)化主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)（優(yōu)化后）

4 結(jié)語(yǔ)

金隆公司預(yù)轉(zhuǎn)化預(yù)吸收系統(tǒng)不僅投資省、占地面積小，而且操作簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)。通過(guò)優(yōu)化參數(shù)設(shè)定，提高預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)SO2煙氣處理能力，從而使得轉(zhuǎn)化系統(tǒng)總SO2煙氣處理能力達(dá)到17%以上。

在設(shè)計(jì)初期，考慮到CF期交換作業(yè)時(shí)，預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)與主轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的熱平衡問(wèn)題，預(yù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的操作較為保守。但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，金隆公司預(yù)轉(zhuǎn)化預(yù)吸收系統(tǒng)比預(yù)期具有更強(qiáng)的煙氣SO2波動(dòng)的適應(yīng)性。在主要設(shè)備不變的前提下，對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行局部改造，將會(huì)使得轉(zhuǎn)化系統(tǒng)總SO2煙氣處理能力達(dá)到18%以上。金隆公司預(yù)轉(zhuǎn)化預(yù)吸收工藝技術(shù)的推廣更具優(yōu)勢(shì)。