二氧化硫煙氣制酸

1、二氧化硫煙氣制酸前言：硫酸是工業(yè)上一種重要的化學(xué)品，它用途十分廣泛，如制造肥料、非堿性清潔劑、護(hù)膚品、以及油漆添加劑與炸藥等。在冶金工業(yè)中，大部分的冶煉原料均為金屬硫化物，如硫化鋅、硫化銅等，在冶煉中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化硫煙氣，對(duì)環(huán)境的污染比較嚴(yán)重，而當(dāng)煙氣中的SO2濃度達(dá)到一定程度時(shí)，則可采用冶煉煙氣制酸的方法，將其變廢為寶，既生產(chǎn)出硫酸，又達(dá)到了污染物減排、廢氣綜合利用的目的。在我國(guó)，有色金屬冶煉煙氣以低濃度二氧化硫煙氣居多，但隨著富

2、氧冶煉技術(shù)的發(fā)展，也出現(xiàn)了一批高濃度SO2制酸企業(yè)。1.低濃度SO2煙氣制酸低濃度S02煙氣制硫酸有兩種類型：一種是間接制酸工藝，即先通過物理或化學(xué)吸收或吸附的方法將低濃度S02煙氣轉(zhuǎn)化為高濃度甚至純SO2氣體，再利用這些氣體生產(chǎn)硫酸；另一種是直接制酸工藝，即直接利用低濃度SO2煙氣生產(chǎn)硫酸。1.1間接制酸工藝間接制酸工藝的關(guān)鍵是采用合適的脫硫技術(shù)生產(chǎn)高濃度SO2氣體，其后續(xù)工藝與傳統(tǒng)硫酸工藝并無差異。目前在國(guó)內(nèi)使用較多的間接制酸法包括

3、CANSOLV工藝、離子液循環(huán)吸收法。1.1.1CANSOLV再生胺工藝CANSOLV可再生胺法由原聯(lián)合碳化物公司(現(xiàn)為陶氏化學(xué)公司的子公司)開發(fā)，并于2001年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，目前已成功應(yīng)用于石油和天然氣處理、有色金屬冶煉和電廠煙氣脫硫【1】。該技術(shù)采用可再生的有機(jī)胺溶液作為SO2吸收劑，其優(yōu)點(diǎn)是吸收劑可循環(huán)利用、脫硫效率高(98％以上)、處理氣體流量及濃度范圍大[流量為(05—950)104m3／h，φ(S02)為008％一ll％]、副

4、產(chǎn)S02濃度高[φ(SO2)99％]；其缺點(diǎn)是低壓蒸汽和電耗較高，并且處理冶煉煙氣時(shí)需對(duì)煙氣進(jìn)行預(yù)凈化處理。CANSOLV工藝可與克勞斯裝置或硫酸裝置整合生產(chǎn)硫磺或硫酸，也可將高濃度SO2氣體壓縮為液體SO2產(chǎn)品。2006年以來CANSOLV可再生胺法在我國(guó)推廣取得突破性進(jìn)展，現(xiàn)已用于陽谷祥光銅業(yè)200kt∕a銅冶煉精煉爐煙氣、云南紅河恒昊礦業(yè)鎳冶煉煙氣、貴鋁熱電廠二期燃煤鍋爐煙氣的脫硫，在建的云南錫業(yè)100kt∕a鉛冶煉制酸尾氣脫硫也

5、將采用該工藝。1.1.2離子液循環(huán)吸收法離子液循環(huán)吸收法是成都華西化工研究所新開發(fā)的脫硫技術(shù)，其原理及工藝流程與ANSOLV可再生胺法基本類似，吸收劑是以有機(jī)陽離子、無機(jī)陰離子為主要成分并添加少量活化劑、抗氧化劑和緩蝕劑組成的水溶液【2】。該工藝適SO2濃度范圍內(nèi)的煙氣制酸才是合理的。c裝置可靠性要求高。為保證主裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，煙氣處理裝置應(yīng)能夠獨(dú)立、穩(wěn)定運(yùn)行，所以今后低濃度SO2煙氣制硫酸裝置需要提高系統(tǒng)可靠性、簡(jiǎn)化工藝流程，以減少主

6、裝置的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。d運(yùn)行成本高。與現(xiàn)行的石灰／石灰石一石膏法、濕式氨法、鈉堿法等脫硫技術(shù)相比，低濃度SO2煙氣制硫酸技術(shù)運(yùn)行過程中的能耗(電、蒸汽)及水、吸收劑消耗較高，這是今后工藝和設(shè)備的改進(jìn)重點(diǎn)。2高濃度煙氣制酸由于受到催化劑耐熱溫度和轉(zhuǎn)化器材料耐熱溫度的限制，目前高濃度SO2轉(zhuǎn)化技術(shù)只能從工藝上尋求突破。目前比較有代表性的高濃度SO2轉(zhuǎn)化技術(shù)主要有兩種，一種是采用在轉(zhuǎn)化器一段混入部分反應(yīng)后SO2(如奧圖泰的LUREC@工藝)，煙氣的

7、循環(huán)煙氣方式；另一種是采用預(yù)轉(zhuǎn)化方式(如拜耳技術(shù)的BAYQIK@工藝)。目前，國(guó)內(nèi)使用較多的就是LUREC工藝和預(yù)轉(zhuǎn)化工藝。21LUREC工藝LUREC工藝為芬蘭奧圖泰公司研發(fā)，其將催化氧化后生成的少量SO2煙氣代替常規(guī)轉(zhuǎn)化工藝中的稀釋空氣，與高濃度SO2冶煉煙氣混合，一方面稀釋了進(jìn)入第一段催化劑層的SO2濃度，另一方面用SO2抑制SO3的轉(zhuǎn)化，避免了第一段催化劑層超溫的情況【6】。該工藝已于陽谷祥光在全球范圍內(nèi)首次應(yīng)用，實(shí)踐證明，其與

8、常規(guī)技術(shù)比較，從根本上降低了裝置的投資費(fèi)用和操作成本，又達(dá)到了較高的熱能回收率與較低的SO2排放濃度。22預(yù)轉(zhuǎn)化工藝預(yù)轉(zhuǎn)化工藝主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)高濃度SO2煙氣的稀釋，再進(jìn)行常規(guī)的制酸工藝【7】。通常是抽出一定比例的(SO2)l4％干燥煙氣進(jìn)行預(yù)轉(zhuǎn)化吸收，預(yù)吸收后的煙氣分2路，一路返回預(yù)轉(zhuǎn)化頂吸收系統(tǒng)與高濃度SO2煙氣混合，調(diào)節(jié)預(yù)轉(zhuǎn)化煙氣SO2濃度與氧硫比；另一路進(jìn)入主轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，使混合后煙氣流量與SO2。濃度與原設(shè)計(jì)相同，再進(jìn)行后續(xù)常規(guī)制酸。

9、這種預(yù)轉(zhuǎn)化工藝國(guó)內(nèi)擁有專利技術(shù)的公司為金隆銅業(yè)。2.3高濃度SO2制酸的特點(diǎn)和存在的問題高濃度SO2轉(zhuǎn)化具有投資省、占地面積少、生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用低、效益高等明顯特點(diǎn)，同樣的處理氣量可以生產(chǎn)更多的硫酸。但是在國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期未采用高濃度SO2轉(zhuǎn)化技術(shù)，主要原因有以下幾點(diǎn)：a進(jìn)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)SO2濃度高會(huì)影響SO2的最終轉(zhuǎn)化率。進(jìn)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)SO2濃度越高，平衡轉(zhuǎn)化率越低，當(dāng)采用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的觸媒時(shí)，由于其活性的影響，最終轉(zhuǎn)化率的降低更為明顯。這樣一來，排放尾氣中的