纖維素助濾劑與硅藻土助濾劑在硫黃制酸裝置上的合理選用

馬付云

（云南磷化集團有限公司，云南 晉寧 650600）

0 引言

云南磷化集團有限公司“835”項目配套建設的 80 萬 t/a 硫黃制酸裝置［1］，采用“3+1”二轉二吸、低溫熱回收工藝生產硫酸。副產的中壓過熱蒸汽用于驅動空氣鼓風機和發電機組發電，實現了廢熱資源綜合利用。裝置主產品硫酸供30 萬t/a 飼料級磷酸裝置使用，尾氣排放設計ρ（SO2）小于400 mg/m3［2］，低于國家標準排放限值。為滿足80萬t/a硫黃制酸裝置生產需求，熔硫工序配置了3個液硫過濾系列，日產量達到1 200 t，輸出的精硫w（灰分）≤0.002%、酸度≤0.005%。為控制助濾劑消耗和減少對后系統的影響，達到控制生產成本和裝置“安、穩、長、滿、優”的目的，自2016年液硫過濾開始使用硅藻土助濾劑、纖維素助濾劑［3］，并對其性能及運行成本進行比較。

1 硅藻土助濾劑和纖維素助濾劑的對比

1.1 硅藻土助濾劑

硅藻土助濾劑［4］具有良好的微孔結構、吸附性能和抗壓縮性能，不僅能使被濾液體獲得較好的流速比，并且能濾除微細的懸浮物，保證了濾液澄清度。硫黃制酸裝置中一般也采用硅藻土作為助濾劑除去固體硫黃中的雜質，傳統硫黃制酸裝置中液硫過濾一般也采用硅藻土作為助濾劑。

但硅藻土助濾劑存在以下缺點：資源缺乏；生產成本較高；濾速相對緩慢，堆密度較大，按理論量加入往往達不到預期要求，多加又將使成本上升；化學穩定性不理想。

1.2 纖維素助濾劑

纖維素［5］為人工合成或天然存在的細絲狀物質，是有機環保的新型助濾劑。纖維素助濾劑［6］存在以下特點：常規使用不會產生對人體有害的物質；燃燒值高，充分燃燒后只有微量殘余；具有柔軟性和無磨損性；具有較低的濕餅密度。

1.3 硅藻土助濾劑和纖維素助濾劑的對比

從理化性質上比較，纖維素助濾劑優于硅藻土助濾劑。

硅藻土助濾劑在出渣時不能避免夾帶，夾帶的硅藻土進入硫黃制酸系統后會堵塞系統，使設備壓降逐漸上升，導致硫酸裝置生產能力逐漸下降。

纖維素助濾劑濕餅密度為130～180 g/L，僅是硅藻土助濾劑的40%左右，由于柔軟且具有無磨損性，不會對設備造成磨損危害；進入系統可以在焚硫工序充分燃燒，只有微量殘余，可以有效降低系統堵塞的風險。

2 經濟效益分析

2.1 固體硫黃品質

目前本裝置使用的硫黃為GB/T 2449—2006《工業硫黃》一等品硫黃［7］，近3年進購的固體硫黃質量見表1。

表1 原料固體硫黃指標 %

由表1可以看出，2016—2018年固體硫黃的硫含量、水含量、灰分等各項指標平穩，未出現較大波動，為助濾劑使用量的調整、過濾器單臺單次過濾量的確定創造了良好條件。

2.2 助濾劑消耗對比

生產中纖維素助濾劑與硅藻土助濾劑預涂時間均為30 ～60 min，過濾出的精硫指標均達到w（灰分）≤0.002%、酸度≤0.005%，液硫過濾器單臺單次過濾量一致，但在除渣時使用纖維素助濾劑的硫渣相對疏松，比使用硅藻土助濾劑的過濾器容易清理。同時根據生產實際情況，收集了硅藻土助濾劑和纖維素助濾劑的消耗，具體見表2。

表2 2016—2018年助濾劑消耗

從表2 可以看出，纖維素助濾劑較硅藻土助濾劑在單耗上沒有明顯優勢。在確保精硫品質（w（灰分）≤0.002%、酸度≤0.005%）的前提下，2017 年、2018 年對纖維素助濾劑投入量進行了調整，纖維素助濾劑用量由0.016 kg/t 逐步降低至0.004 kg/t；硅藻土助濾劑投入量由0.006 kg/t 升高至0.009 kg/t。

2.3 助濾劑成本對比

結合表2助濾劑消耗及助濾劑的到廠價得出硅藻土助濾劑和纖維素助濾劑的噸硫酸產品成本值，見表3。

表3 2016—2018年噸硫酸產品助濾劑成本 元

纖維素助濾劑的價格高于硅藻土助濾劑，若纖維素助濾劑消耗不能得到有效控制，其噸產品成本無競爭優勢。根據表2 和表3 得出，將纖維素助濾劑消耗控制在硅藻土助濾劑消耗的44.44%左右時，兩種助濾劑單位成本持平，在保證液硫品質的情況下，助濾劑總成本較低。

3 燃燒試驗

通過對纖維素助濾劑做燃燒試驗（助濾劑中加入適量汽油進行燃燒），纖維素助濾劑燃燒無殘留；硅藻土不能燃燒。

4 結束語

使用硅藻土助濾劑和纖維素助濾劑的過濾量一致，纖維素助濾劑硫渣相對疏松，可以有效降低清渣的勞動強度和縮短出渣時間。

由于纖維素具有柔軟性和無磨損性，從設備保護角度考慮纖維素助濾劑優于硅藻土助濾劑。

過濾過程中夾帶進入精硫的纖維素，進入焚硫工序可以充分燃燒，只有微量殘余，有效降低了助濾劑對系統的堵塞風險。

纖維素助濾劑較硅藻土助濾劑具有較好的性能，但其價格較高。綜合考慮裝置運行情況、成本因素，控制纖維素助濾劑消耗在硅藻土助濾劑消耗的44.44%以下，具有較好的過濾效果及較低的成本。