發煙硫酸裝車系統酸霧處理的改造

劉永龍，鄭小娜

(白銀有色集團股份有限公司銅業公司，甘肅白銀 730900)

白銀有色集團股份有限公司銅業公司（以下簡稱白銀銅業）白銀爐、轉爐煙氣制酸系統于2007年投產。為了進一步改善產品結構、更好地適應市場需求，提高經濟效益，2011年配套白銀爐產能提升，白銀銅業對制酸系統進行了擴能改造，硫酸產能由原設計的312 kt/a提升至546 kt/a，其中發煙硫酸的產能 70 kt/a。

w(H2SO4)105%發煙硫酸中三氧化硫和硫酸處于半聚合狀態，極易解離釋放出三氧化硫氣體，三氧化硫氣體與空氣中的水蒸氣化合成硫酸的細小露滴而冒煙，形成硫酸霧[1]。發煙硫酸系統硫酸霧一般產生于循環槽、儲罐及裝酸點，尤其當發煙硫酸有激烈的流動或者碰撞時，容易有大量硫酸霧外逸。在汽車裝酸過程中，很難保證發煙硫酸裝車系統的密閉性，會揮發出大量硫酸霧。硫酸霧具有極強的腐蝕性，會對環境中的水、土壤和空氣等造成污染，嚴重影響周邊環境和人體健康，而且造成物料浪費。

為了解決硫酸霧問題，白銀銅業技術人員在發煙硫酸裝車系統增設1套硫酸霧處理裝置，對裝車過程中產生的三氧化硫氣體及硫酸霧進行回收處理，實際運行效果明顯。

1 發煙硫酸生產及裝車

白銀銅業現主要生產游離三氧化硫質量分數為20%～25%的發煙硫酸，其生產方式為吸收法。是在w(H2SO4)98%硫酸吸收塔前設置發煙硫酸吸收塔，以游離三氧化硫質量分數為20%～25%的發煙硫酸吸收轉化后φ(SO3)為 7%～10%的氣體，同時向循環酸中補加w(H2SO4)98%的濃硫酸，使其濃度保持不變。

合格的發煙硫酸由發煙硫酸輸送泵通過約700 m長的輸送管線輸送至發煙硫酸儲罐中，根據銷售需求，對酸罐汽車或火車裝酸口進行裝車。

2 存在問題

裝車系統主要存在的問題為：①輸酸管線過長，易堵塞；②裝酸管口與汽車裝酸口無法形成密閉空間，導致在裝車過程中有大量煙氣外逸；③發煙硫酸生產及裝車的負壓系統負壓不高，現場環境較差。

由于上述原因，造成三氧化硫氣體外逸。以最大載重量30 t的汽車裝酸槽車為基準進行計算，三氧化硫氣體外逸量約為100 t/a。因此，發煙硫酸裝車系統外逸的硫酸霧不但造成浪費，而且對大氣的污染極其嚴重，必須對系統進行改造。

3 改造措施

3.1 改造方案

根據發煙硫酸裝車系統存在的主要問題，技術人員從系統設施的密閉性方面對設備進行改造。方案如下：

1）由于裝酸的位置距離生產區距離較遠，且發酸的時間均在白天，與w(H2SO4)98%濃硫酸裝車同步，可不斷補充新鮮硫酸，解決循環酸濃度逐步升高而影響吸收的問題。

2）在負壓下進行裝車，能徹底消除煙氣外逸。使用風機實現負壓條件，使用金屬耐酸軟管來實現槽車排氣口與負壓總管的連接，裝卸方便。

3）由于三氧化硫和水反應放出熱量，形成硫酸霧，不利于吸收。用w(H2SO4)98%濃硫酸吸收三氧化硫生成發煙硫酸則不會形成硫酸霧，故選用w(H2SO4)98%濃硫酸進行吸收。

綜上分析，適合采用吸收塔的形式進行吸收，設置吸氣罩和抽風機（低壓），將裝車過程中產生的三氧化硫氣體通過吸氣罩、抽風機收集，然后通過1個專用的吸收塔對三氧化硫氣體進行吸收處理。該方法可以不受生產系統的影響，獨立操作。具體改造方案的流程見圖1。

3.2 設備選擇

圖1 改造后工藝流程

根據目前發煙硫酸裝車時最大的外逸煙氣量為700 m3/h的情況，按液氣比為0.005∶1.000的標準，設計了硫酸霧吸收塔，其吸收液的循環量為 5 m3/h，吸收處理后酸霧排放質量濃度要求小于 30 mg/m3。根據要求對設備設施進行選擇，具體選擇如下：

1）抽氣風機2臺（1開1備），采用聚四氟乙烯材質，風量為 565～1 178 m3/h，壓力為 1.5 kPa，功率為1.1 kW。該設備的作用是為系統創造負壓條件。

2）硫酸霧吸收塔1臺，材質為Q235A，規格為φ0.6 m×4.2 m，料層高度 3.0 m，并在煙氣尾氣排放前增設酸霧捕沫器1套。該設施的作用是利用w(H2SO4)98%濃硫酸對煙氣進行吸收再利用，使外排煙氣達標排放。

3）硫酸霧吸收塔循環泵2臺（1開1備），要求為耐濃硫酸無泄漏磁力泵，流量為15 m3/h，揚程為10 m。該設備的作用是將w(H2SO4)98%濃硫酸在酸霧吸收塔內進行循環，以便對酸霧進行吸收再利用。

4）配置相應的電動開關蝶閥及若干電氣儀表，材質為增強聚丙烯。其中需要2臺電動開關蝶閥，一個是放酸管道用，另一個是補充酸管道用。

連接管道材質是鋼骨架復合管，更好地保證裝置的耐腐蝕性和耐壓性。

3.3 自動控制的實現

將抽氣風機、酸霧吸收塔泵、酸補充電動閥及放酸電動閥四者之間通過時間繼電器、接觸器的邏輯控制，實現對酸霧良好吸收的作用，達到環保要求。具體邏輯控制關系如下[2]：

1）當進行發煙硫酸裝車時，按下控制柜上開（ON）按鈕，抽氣風機啟動，酸霧吸收塔泵啟動，新增酸補充管道電動球閥開；延時5 s后新增放酸管道電動球閥開。

2）當結束發煙硫酸裝車時，按下控制柜上關（OFF）按鈕，新增放酸管道電動球閥關；延時40 s后抽氣風機停，酸霧吸收塔泵停，新增酸補充管道電動球閥關。

4 改造效果

改造后，發煙硫酸裝車系統的酸霧處理裝置運行良好，基本解決了發煙硫酸在裝車過程中揮發出大量酸霧的問題。通過檢測，外排的酸霧質量濃度均小于 30 mg/m3。

該次改造主要有以下優點：

1）通過對發煙硫酸裝車情況調查和物料衡算，可回收約100 t/a的三氧化硫，按目前濃硫酸價格240元/t計算，每年可創造2.4萬元的直接經濟效益。

2）發煙硫酸裝車系統外逸煙氣治理，解決了裝車設施周圍及廠區酸霧污染問題，改善了大氣質量，有利于清潔生產。

5 結語

目前，該套裝置運行平穩。發煙硫酸是冶煉工業的附屬產品，其附加值高，效益好，有一定的市場價值和空間。通過在原有發煙硫酸裝車系統中增加必要的設備設施，回收裝車系統外逸的硫酸霧，達到環境治理的同時，也提高了經濟效益。