［摘要］利用自產(chǎn)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.5%的工業(yè)級雙氧水吸收處理硫酸尾氣，SO2脫硫率達(dá)到95%以上，尾氣經(jīng)過處理后，排放中SO2尾氣質(zhì)量濃度從800mg/Nm³下降至20mg/Nm³以下。副產(chǎn)品稀硫酸可以補(bǔ)充至98%濃硫酸循環(huán)槽中，整個工藝無廢料產(chǎn)出，該工藝有很高的應(yīng)用前景。

0引言

    國家環(huán)保部正式頒布實施的GB26132-2010《硫酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，從2013-10-01起，硫磺制硫酸工業(yè)企業(yè)SO₂排放質(zhì)量濃度嚴(yán)格控制在400mg/m³以下，硫酸霧質(zhì)量濃度控制在30mg/m³以下。陽煤集團(tuán)太原化工新材料有限公司現(xiàn)有硫磺制硫酸生產(chǎn)能力24萬t/a，生產(chǎn)工藝流程采用“兩轉(zhuǎn)兩吸”，SO₂轉(zhuǎn)化率大于99.5%，SO3吸收率大于99.95%，排放硫酸尾氣量56080Nm³/h，尾氣中SO₂質(zhì)量濃度為800~1000mg/m³，硫酸酸霧質(zhì)量濃度為30~40mg/m³，年排放量1600~1800t，折硫酸2450~2756t。如對尾氣采取回收技術(shù)措施，回收率達(dá)到95%以上，年可回收硫酸量2327~2618t，具有非常可觀的效果。 

1、硫酸尾氣SO₂、酸霧回收處理技術(shù)方法的工藝原理

    用雙氧水吸收硫酸工業(yè)尾氣中SO₂的基本原理是：將雙氧水添加至脫硫塔中，使其與含SO₂尾氣接觸，將SO₂氧化為硫酸。煙氣中SO₂的脫除過程是分2步完成：

    第1步，氣液傳質(zhì)和水結(jié)合過程。即煙氣中SO₂分子與水接觸時，溶解在水中，并與水分子結(jié)合為亞硫酸：

    SO₂+H₂O→H₂SO³（1）

    第2步，氧化吸收。

    H₂O₂+H2SO³→H2SO⁴+H2O（2）

    SO₂+H₂O₂→H₂SO⁴

    副反應(yīng)，雙氧水分解：

    2H₂O₂→2H₂O+O₂↑（3）

2、硫酸尾氣SO₂、酸霧回收處理技術(shù)方法的工藝流程說明

    本脫硫系統(tǒng)包括5部分，分別為：尾氣系統(tǒng)、吸收劑存儲與輸送系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、稀硫酸外排系統(tǒng)、應(yīng)急回收系統(tǒng)。同時包含系統(tǒng)運行必備的電氣系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)等。

2.1吸收系統(tǒng)

    從二吸塔出口的尾氣含SO₂質(zhì)量濃度為800mg/Nm³，含SO₂尾氣由下部進(jìn)入脫硫塔底部，酸性氣體進(jìn)入填料層，填料層上有來自于上部的噴淋H₂O₂溶液及前面的噴淋液體，并在填料上形成一層液膜，氣體流經(jīng)填料空隙時，與填料液膜接觸并進(jìn)行氧化反應(yīng)。填料層可以提供足夠大的接觸面，對氣體流動不致造成過大的阻力，經(jīng)處理后的氣體通過除霧器收集后，經(jīng)出風(fēng)口排出脫硫塔外。含SO₂尾氣，自下而上穿過填料層；循環(huán)吸收劑由塔頂通過液體分布器，均勻地加到填料層中，沿著填料層表面向下流動，進(jìn)入循環(huán)水箱。由于向上的氣流和下降吸收劑在填料中不斷接觸，上升氣流中流體的質(zhì)量濃度越來越低，到塔頂時達(dá)到排放要求。液膜上的液體在重力作用下流入貯液箱，并由循環(huán)泵抽出循環(huán)。

2.2雙氧水給料系統(tǒng)

    吸收試劑溶液的輸送和循環(huán)如下：將購入的27.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)工業(yè)級雙氧水臨時存儲在儲罐中，再由雙氧水泵連續(xù)補(bǔ)充至脫硫塔，以維持脫硫液中足夠的有效脫硫成分。雙氧水的補(bǔ)充量按照入口尾氣中SO₂摩爾流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。循環(huán)吸收液通過重力降落到塔底H₂O₂循環(huán)槽，槽內(nèi)的循環(huán)吸收液再通過H₂O₂循環(huán)泵送至脫硫塔噴淋吸收層循環(huán)吸收，循環(huán)吸收液在吸收SO₂后，密度逐步增大，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時（對應(yīng)30%質(zhì)量濃度），由稀硫酸泵排至干吸循環(huán)槽。采用電磁流量計在線檢測SO₂的含量，并連續(xù)準(zhǔn)確控制雙氧水液體向塔內(nèi)注入。

2.3副產(chǎn)品處理

    副產(chǎn)品為質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%~30%的稀硫酸，由電動調(diào)節(jié)閥控制連續(xù)向稀酸循環(huán)槽輸入，再由稀酸泵送入干吸工段質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%濃硫酸循環(huán)槽中。 

2.4工藝水系統(tǒng)

    脫硫系統(tǒng)水消耗主要為脫硫反應(yīng)熱蒸發(fā)水、尾氣增濕降溫蒸發(fā)水、副產(chǎn)物外排帶水。消耗的水主要以定量的方式進(jìn)行補(bǔ)充。

    工藝水水源由建設(shè)方提供，管道恒壓供應(yīng)。工藝水輸送到各用水點，包括尾氣降溫增濕水和除霧器沖洗用水。

    工藝水以定量方式補(bǔ)充。由流量計對補(bǔ)水電動調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，以確保稀硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在工藝設(shè)計范圍之內(nèi) 。

2.5應(yīng)急回收系統(tǒng)

    在脫硫界區(qū)內(nèi)建設(shè)1座應(yīng)急漿液池，用于收集脫硫塔檢修時外排的全部脫硫液，檢修結(jié)束后，用泵將脫硫液返送到塔內(nèi)使用。平時可收集泄漏溶液和沖洗水。

 

3硫酸尾氣SO₂、酸霧回收處理技術(shù)方法的脫硫工藝特點

3.1流程簡易，投資不高

    采用單塔設(shè)計，吸收反應(yīng)和副產(chǎn)品的回收均在同一個塔內(nèi)，配套設(shè)備少，流程簡易，容易控制，可操作性強(qiáng)，不需要額外的操作人員，可以有效地減少投資成本、運行成本和占地空間。 

3.2脫硫效率高

    脫硫裝置效率高，雙氧水尾氣脫硫活性強(qiáng)、反應(yīng)迅速，SO₂的排放控制指標(biāo)≤20mg/Nm³。

3.3副產(chǎn)品稀酸可全部回收

    系統(tǒng)產(chǎn)生的稀硫酸直接返回硫酸系統(tǒng)，在干吸工序用于調(diào)節(jié)干燥塔循環(huán)槽酸濃度，副產(chǎn)品不需二次加工，回收成本大大降低。 

3.4不堵塔，阻力小

    脫硫副產(chǎn)品為稀硫酸，不存在結(jié)晶堵塔等問題，吸收塔為大開孔率填料塔，系統(tǒng)阻力＜1000Pa。 

3.5準(zhǔn)確控制

    根據(jù)吸收前后SO₂的質(zhì)量濃度，使用計量控制系統(tǒng)準(zhǔn)確把握H₂O₂吸收劑的投入量，在保證脫硫效果的同時，減少了投資成本。 

3.6沒有二次污染

    整個去除酸性廢氣的過程中沒有新的廢物產(chǎn)生，減少了二次污染，是典型的清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)。

3.7穩(wěn)定劑

    H₂O₂具有遇雜質(zhì)和高溫非常容易分解的特性，容易增加成本消耗，嚴(yán)重者有發(fā)生爆炸的危險，工藝中須設(shè)置穩(wěn)定劑（TS-1/2）。

4、硫酸尾氣SO₂、酸霧回收處理技術(shù)方法的裝置運行費用

    按年運轉(zhuǎn)8000h計算,脫硫裝置運行費用如表1所示。 

5、結(jié)論

    利用單位自產(chǎn)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.5%雙氧水中和處理硫酸尾氣SO₂、酸霧，回收的稀硫酸加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%濃硫酸循環(huán)槽中，實現(xiàn)了變廢為寶的目的，解決了硫磺制酸裝置處理酸性廢氣的能力問題，使得廢物可以得到有效處理，減輕了環(huán)境的負(fù)擔(dān)，對我們的生活和環(huán)境有非常大的意義。