Cansolv有機胺脫硫聯產液體SO2裝置的設計及生產實踐

郭 晴，熊義期，郭智生

（1.中國瑞林工程技術股份有限公司，江西南昌 330031；2.云錫文山鋅銦冶煉有限公司，云南文山 663700）

Cansolv有機胺脫硫是一種先進的煙氣脫硫技術，脫硫效率高，基本無廢水廢渣排放，在有色冶煉、電力和石化行業有諸多成功應用業績[1]。有機胺脫硫工藝利用Cansolv有機胺吸收煙氣中的SO2，再利用低壓蒸汽對富胺液進行解吸。解吸氣φ(SO2)約98%，非常適合生產SO2產品。

云錫文山鋅銦冶煉有限公司（以下簡稱文山鋅銦公司）冶煉系統配套的制酸尾氣脫硫裝置由中國瑞林工程技術股份有限公司（以下簡稱中國瑞林）負責設計。該制酸脫硫系統采用一轉一吸制酸工藝配套Cansolv有機胺脫硫工藝。脫硫產出的解吸氣生產SO2，送冶煉系統還原浸出使用，很好解決了冶煉系統的原料問題。該裝置于2018年8月建成投產，至今運行穩定。

1 脫硫系統工藝方案

文山鋅銦公司冶煉系統包含鋅焙燒系統和冶煉渣處理系統，其中鋅焙燒系統煙氣量為81 184 m3/h，煙氣中φ(SO2)為7.7%；冶煉渣處理系統煙氣量為 86 740 m3/h，煙氣中φ（SO2）為 9.0%。冶煉系統還原浸出工序需要SO2量約25 kt/a。根據冶煉系統需求及操作流程，脫硫系統工藝方案作了以下考慮：

一轉一吸制酸裝置SO2轉化率約96%，如煙氣全部去制酸裝置生產硫酸，再脫除制酸尾氣中SO2制備液體SO2，無法滿足SO2產量要求。為此，經核算，正常生產時從風機出口引出約6%的煙氣，與制酸尾氣混合后送Cansolv有機胺脫硫系統。混合煙氣中φ(SO2)約1%，是Cansolv有機胺脫硫工藝合適的使用范圍。

冶煉系統還原浸出工序需要氣體SO2，壓力為0.7 MPa。正常生產時，脫硫解吸氣經壓縮機送入冶煉系統。當冶煉系統還原浸出工序停車時，為維持制酸裝置生產，需對SO2進行存儲。工業生產中，將SO2液化存儲最為合適。Cansolv有機胺脫硫的解吸氣φ（SO2）約93%（濕基），SO2液化時壓力較低。該項目設置了液體SO2制備和存儲裝置，將解吸氣經壓縮—液化—冷卻制備液體SO2，并儲存至罐內。這樣液體SO2可對外銷售，也可利用廠區廢熱水加熱蒸發后送冶煉系統還原浸出工序。

冶煉系統提供蒸汽量有限，富胺液解吸選用雙效解吸工藝，以節省蒸汽。

2 工藝流程及特點

Cansolv有機胺脫硫聯產液體SO2裝置分為尾氣脫硫工序和液體SO2工序，其工藝流程見圖1。

圖1 Cansolv有機胺脫硫聯產液體SO2裝置工藝流程

2.1 尾氣脫硫工序

尾氣脫硫工序主要由吸收單元、解吸單元和胺液過濾凈化單元組成。

吸收單元主要設備包含增濕塔和SO2吸收塔。增濕塔采用稀酸洗滌，頂部設置電除霧器。φ（SO2）約0.9%的煙氣進入增濕塔降溫除酸霧，再送SO2吸收塔，在SO2吸收塔內完成脫硫后排放。貧胺液自SO2吸收塔上部進入，與煙氣在填料層完成傳質吸收過程，吸收了SO2的富胺液排出SO2吸收塔。

解吸單元采用雙效解吸工序，包含高壓和低壓解吸塔系統。富胺液經換熱后溫度由39 ℃升至約100 ℃進入解吸塔，在解吸塔內加熱完成SO2解吸。其中，高壓解吸塔再沸器利用低壓蒸汽加熱富胺液，低壓解吸塔再沸器利用高壓解吸塔塔頂出來的解吸氣加熱富胺液。解吸出的SO2飽和氣體進入冷凝器，溫度降至約45 ℃，氣水分離后送往液體SO2制備系統。2臺解吸塔解吸后的高溫貧胺液與吸收塔來的富胺液進行換熱降溫后，再經循環冷卻水進一步冷卻。冷卻后的貧胺液送至貧胺罐，經泵送至SO2吸收塔。

胺液過濾凈化單元主要對胺液中固體物及所含熱穩定性鹽進行過濾和清除，以保證胺液固含量及總鹽量的穩定。

2.2 液體SO2工序

來自脫硫工序的解吸氣經洗滌塔洗滌后由下部進入SO2干燥塔，經濃硫酸干燥后送至壓縮機入口的緩沖罐。干燥后氣體中ρ(H2O)小于0.1 g/m3。濃硫酸由制酸系統管道引入，干燥后的硫酸返回制酸系統。緩沖罐來的SO2氣體進入無油壓縮機，升壓至0.6～0.8 MPa。此時SO2氣體溫度會升至約130 ℃。正常生產時，壓縮后的SO2氣體直接送冶煉系統還原浸出工序；當冶煉系統還原浸出工序停車時，壓縮后的SO2氣體送至冷卻器，利用循環水將壓縮后的SO2氣體冷卻至約40 ℃，液化成液體SO2，送至液體SO2儲罐進行儲存。液體SO2可以送入加熱器，利用廢熱水加熱氣化后送還原浸出工序，也可直接外售。

2.3 工藝特點

1）有較高的脫硫效率，脫硫效率超過98%。經解吸后SO2純度高，以飽和狀態送至液體SO2制備裝置。

2）允許氣量波動范圍大。2套冶煉系統單套低負荷運行，也能確保尾氣達標排放。

3）將電除霧器設置在增濕塔頂部，煙囪設置在SO2吸收塔頂部。這些措施都有效節省了占地面積。

4）采用了雙效解吸工藝，相比單效解吸，可減少蒸汽消耗約25%。

5）液體SO2制備工序利用脫硫工序產出的高濃度SO2作為原料，降低了生產成本。

3 主要設備

尾氣脫硫裝置主要設備見表1，液體SO2裝置主要設備見表2。

表1 尾氣脫硫裝置主要設備

表2 液體SO2裝置主要設備

4 運行情況

文山鋅銦公司有機胺脫硫聯產液體SO2裝置于2018年8月建成投產。運行至今，該裝置實現了長周期穩定運行，脫除制酸尾氣中SO2，生產冶煉系統還原浸出工序所需的SO2。根據生產實際情況，對裝置進行了如下改進：

1）變更低壓解吸塔運行參數，停用接力風機。技術人員發現，適當提高低壓解吸塔運行壓力，無需接力風機也可將解吸氣送至液體SO2制備工序。控制低壓解吸塔壓力在20～40 kPa內，既可保證解吸效果，也可將解吸氣直接輸送至液體SO2制備工序。停用接力風機，降低裝置運行費用。

2）根據生產要求，調整SO2供給方案。由于冶煉系統使用SO2氣體，因此實際生產中未制備液體SO2，脫硫系統產出的SO2氣體經壓縮后直接供應冶煉系統。裝置操作靈活，可根據濕法冶煉系統對SO2的需求量及時調整脫硫系統吸收和解吸量，確保按需穩定供應。

在生產過程中不斷優化完善，脫硫裝置運行平穩，主要技術經濟指標達到或優于設計值，具體見表3。

表3 脫硫裝置主要技術經濟指標

2019年5月30日檢測人員對該裝置煙囪排口進行檢測，結果見表4。該裝置煙囪排放氣體各項指標達到了GB 25466—2010《鉛、鋅工業污染物排放標準》。

表4 煙囪排放氣體指標

5 結語

作為文山鋅銦公司冶煉系統配套的環保裝置，有機胺脫硫聯產液體SO2裝置采用Cansolv有機胺脫硫技術對制酸尾氣進行脫硫，產出的高濃度SO2解吸氣送入冶煉系統還原浸出工序，也可制備液體SO2。該工藝技術先進，方案合理，不僅保證了煙氣達標排放，也為濕法冶煉系統生產提供了優質原料。