貴溪冶煉廠硫酸尾氣脫硫工藝淺析

杜小慧

（江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠 ，江西 貴溪 335424）

1 引言

江銅貴溪冶煉廠硫酸車間現有四套煙氣制酸裝置，其中配套的煙氣脫硫裝置有兩套活性焦脫硫裝置、兩套有機胺脫硫裝置。通過歷年的使用情況看，硫酸尾氣SO2排放濃度均能達到2010 年國家頒布的《GB25467-2010 銅、鎳、鈷工業污染物排放標準》［1］。

2 有機胺脫硫工藝簡介

2.1 工藝原理

有機胺脫硫工藝采用以有機陽離子為主的脫硫劑［2］，利用脫硫劑對SO2氣體良好的吸收和解吸能力，貧胺液在脫硫塔吸收段吸收SO2，吸收后的富胺液送往再生塔內利用蒸汽加熱再生，再生塔內解析得到高濃度的SO2氣體。分離出水分后的SO2氣體送去制酸［3］。再生后的有機胺循環利用。部分胺液送入胺液凈化系統，利用離子交換原理，脫除熱穩定鹽。有機胺脫硫化學原理如下：

2.2 工藝流程

制酸尾氣進入有機胺脫硫裝置的煙氣噴淋洗滌段降溫除酸霧，處理后的氣體進入吸收段與有機胺反應脫除SO2，再經過回收段收集煙氣中夾帶的有機胺，然后煙氣進入煙囪排放。吸收SO2后的有機

胺稱為富胺液，由富液泵輸送到換熱器升溫后進入再生塔高溫再生，再生后的有機胺稱為貧胺液，通過貧液泵輸送到換熱器降溫后進入脫硫塔。再生塔解析出的高濃度SO2煙氣經過換熱器、氣液分離器返回制酸系統。見圖1。

圖1 有機胺脫硫工藝流程示意圖

2.3 工藝特點

有機脫硫技術為氣液反應，反應速度快，脫硫效率高，技術成熟，吸收劑可以再生循環利用，生產運行安全可靠，但需消耗一定的蒸汽和新水，同時會生成廢酸，產生二次污染物。

3 活性焦脫硫工藝簡介

3.1 工藝原理

活性焦煙氣脫硫是利用具有獨特吸附性能的活性焦對煙氣中的 SO2進行選擇性吸附，在特定的溫度條件下［4］，吸附態的SO2在煙氣中氧氣和水蒸汽存在的條件下被氧化為H2SO4，并被儲存在活性焦孔隙內。吸附后的活性焦，在加熱條件下，其所吸附的H2SO4與活性焦反應被還原為SO2，活性焦恢復吸附性能，循環使用。

吸附反應: SO2+1/2O2+H2O → H2SO4

解吸反應: 2H2SO4+C → 2SO2+CO2+2H2O

3.2 工藝流程

活性焦脫硫工藝流程主要包括吸附脫硫、活性焦再生、副產品利用，其主要由SO2吸附脫除系統、活性焦再生系統、物料輸送系統、煙氣系統及共用系統組成。工藝流程見圖2。

圖2 活性焦脫硫工藝流程示意圖

3.3 工藝特點

活性焦脫硫工藝用活性焦來脫除煙氣中的SO2氣體，優點是流程簡單［5］，污水、污酸量極少，能耗低。缺點是脫硫效率較低，設備龐大，投資較大，占地面積大，操作技術要求高，勞動強度大［6］。

4 有機胺脫硫工藝及活性焦脫硫工藝運行效果分析

貴溪冶煉廠硫酸車間制酸一系列采用活性焦脫硫工藝，通過對比尾排SO2濃度、脫硫效率、作業率等指標發現有機胺脫硫工藝明顯優于活性焦脫硫工藝。

通過表1 數據對比分析經有機胺脫硫工藝處理后的煙氣SO2濃度明顯低于經活性焦脫硫工藝處理的煙氣，且經有機胺脫硫工藝處理后的煙氣SO2濃度穩定在50mg/m3左右。通過表2 數據對比分析有機胺脫硫效率高于活性焦工藝，且有機胺脫硫工藝脫硫效率穩定在90%左右。

表1 2019 年一、二系列脫硫尾排出口二氧化硫濃度對比

表2 2019 年一、二系列脫硫效率對比

5 有機胺脫硫工藝及活性焦脫硫工藝運行成本分析

貴溪冶煉廠制酸一系列活性焦尾氣脫硫經過多年改造優化，仍存在脫硫效率偏低、出口尾氣SO2含量瞬時偏高情況。運行成本主要集中在活性焦的損耗和蒸汽的使用。制酸二系列有機胺尾氣脫硫裝置經過5 年的生產實踐系統已趨于穩定。運行成本主要是蒸汽使用成本。因此有機胺脫硫工藝特別適合低壓蒸汽有富余的企業。

6 有機胺脫硫及活性焦脫硫工藝在實際應用中存在的問題及解決措施

6.1 活性焦脫硫工藝實際應用中存在的問題及解決措施

（1）脫硫效率有所提高，但仍然未達到設計值。活性焦脫硫工藝自投產后，經過一系列改造，硫酸一系列脫硫裝置的脫硫效率較以往有較大的提高，但是仍然無法達到設計值，經過分析主要是脫硫塔的煙氣存在偏流。通過兩個脫硫塔出口煙道閥門由通斷式改為可調節式，改變脫硫塔的阻力降，使得煙氣均勻通過兩個脫硫塔。

（2）活性焦消耗大。為提高脫硫效率，需要增加煙氣中的水分含量和提高物料循環量，兩者都會造成活性焦的粉化、磨損量增加。解決措施：加強設備點檢，減少因設備原因引起的夾料、磨料的情況；分析再生塔和脫硫塔的入、出口的活性焦的硫容，調整合適的物料循環量，減少無謂的磨損消耗。

（3）料位計故障率高。現有的旋阻式料位計故障率仍然較高，容易造成脫硫塔內活性焦層缺料，煙氣走短路，脫硫效率急劇下降。解決措施：在脫硫塔頂部各單元安裝了簡易手動測料位裝置，每勤只需巡檢手動檢測一次，可大致判斷出料位情況，裝置使用幾個月后，脫硫塔未出現嚴重缺料情況。

（4）脫硫現場衛生治理難。收塵灰罐破損，收塵系統密封性下降，除塵器布袋破損。解決措施：對灰罐進行修復或更換，改進觀察孔的密封膠條，提高收塵系統密封性能；對破損的布袋進行更換。

表3 制酸一、二系列脫硫運行成本對比

6.2 有機胺脫硫工藝實際應用中存在的問題及解決措施

（1）再生塔再生效果有待提升。對比制酸二、四系列再生塔的負壓情況，二系列再生塔，上中下段的壓力均維持在-3kPa 左右，而四系列再生塔的壓力下部為正壓，上部壓力也只有-0.2kPa 左右，這對再生效果有較大影響，進而影響有機胺系統的脫硫效率。解決措施：將負壓接口由凈化工序二級動力波入口改至干燥塔入口煙道。

（2）有機胺液中鈉離子含量偏高。有機胺液中帶入鈉離子絕大部分來自于脫鹽系統，通過表4 數據分析可以看出，每次脫鹽都會有少量的鈉離子帶入有機胺液中。脫鹽過程中最后一步純水洗，洗的不徹底，設計之初規定純水洗低于6ms/cm 即可，但實際上離子交換樹脂中還有少量的鈉離子存在，導致胺液中Na+不斷富集［7］，當氣溫較低時，有機胺液容易結晶堵塞管道。解決措施：通過冷凍結晶和優化脫鹽程序兩個措施，從二月份起，有機胺液中的鈉離子逐步降低。

表4 有機胺液中鈉離子含量

（3）有機胺液中硫酸根離子偏高。硫酸根離子含量高會對有機胺脫硫效率有一定的影響。硫酸根離子主要由煙氣帶入，通過脫鹽程序進行去除。解決措施：在煙氣入口段增加煙氣預洗滌裝置，控制洗滌液pH 值2.6 以上能有效凈化煙氣，減少硫酸根的帶入；通過優化脫鹽程序，合理控制脫鹽量和脫鹽頻次，有機胺液中的硫酸根離子能有效控制在50g/L 左右。

7 結論

目前，干法、濕法尾氣脫硫裝置在制酸行業應用廣泛。一方面，制酸尾氣脫硫裝置根據尾氣SO2排放量、脫硫劑的市場價、工藝條件等，選擇適合的尾氣脫硫裝置，不僅能達到降低尾氣SO2排放量，而且可降低運行成本。另一方面，一套合適的尾氣脫硫裝置建成后需要工藝人員根據實際運行情況不斷的改進、優化，才能使裝置更穩定順行。