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)上一種重要的化學品，它用途十分廣泛，如制造肥料、非堿性清潔劑、護膚品、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，在冶煉中會產生大量的二氧化硫煙氣，對環(huán)境的污染比較嚴重，而當煙氣中的SO2濃度達到一定程度時，則可采用冶煉煙氣制酸的方法，將其變廢為寶，既生產出硫酸，又達到了污染物減排、廢氣綜合利用的目的。在我國，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、氧冶煉技術的發(fā)展，也出現了一批高濃度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吸收或吸附的方法將低濃度S02煙氣轉化為高濃度甚至純SO2氣體，再利用這些氣體生產硫酸；另一種是直接制酸工藝，即直接利用低濃度SO2煙氣生產硫酸。1.1間接制酸工藝間接制酸工藝的關鍵是采用合適的脫硫技術生產高濃度SO2氣體，其后續(xù)工藝與傳統(tǒng)硫酸工藝并無差異。目前在國內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可再生胺法由原聯合碳化物公司(現為陶氏化學公司的子公司)開發(fā)，并于2001年實現工業(yè)化，目前已成功應用于石油和天然氣處理、有色金屬冶煉和電廠煙氣脫硫【1】。該技術采用可再生的有機胺溶液作為SO2吸收劑，其優(yōu)點是吸收劑可循環(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S02濃度高[φ(SO2)99％]；其缺點是低壓蒸汽和電耗較高，并且處理冶煉煙氣時需對煙氣進行預凈化處理。CANSOLV工藝可與克勞斯裝置或硫酸裝置整合生產硫磺或硫酸，也可將高濃度SO2氣體壓縮為液體SO2產品。2006年以來CANSOLV可再生胺法在我國推廣取得突破性進展，現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，其原理及工藝流程與ANSOLV可再生胺法基本類似，吸收劑是以有機陽離子、無機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)定運行，煙氣處理裝置應能夠獨立、穩(wěn)定運行，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、簡化工藝流程，以減少主

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

7、循環(huán)煙氣方式；另一種是采用預轉化方式(如拜耳技術的BAYQIK@工藝)。目前，國內使用較多的就是LUREC工藝和預轉化工藝。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，一方面稀釋了進入第一段催化劑層的SO2濃度，另一方面用SO2抑制SO3的轉化，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首次應用，實踐證明，其與

8、常規(guī)技術比較，從根本上降低了裝置的投資費用和操作成本，又達到了較高的熱能回收率與較低的SO2排放濃度。22預轉化工藝預轉化工藝主要是實現對高濃度SO2煙氣的稀釋，再進行常規(guī)的制酸工藝【7】。通常是抽出一定比例的(SO2)l4％干燥煙氣進行預轉化吸收，預吸收后的煙氣分2路，一路返回預轉化頂吸收系統(tǒng)與高濃度SO2煙氣混合，調節(jié)預轉化煙氣SO2濃度與氧硫比；另一路進入主轉化系統(tǒng)，使混合后煙氣流量與SO2。濃度與原設計相同，再進行后續(xù)常規(guī)制酸。

9、這種預轉化工藝國內擁有專利技術的公司為金隆銅業(yè)。2.3高濃度SO2制酸的特點和存在的問題高濃度SO2轉化具有投資省、占地面積少、生產運行費用低、效益高等明顯特點，同樣的處理氣量可以生產更多的硫酸。但是在國內長期未采用高濃度SO2轉化技術，主要原因有以下幾點：a進轉化系統(tǒng)SO2濃度高會影響SO2的最終轉化率。進轉化系統(tǒng)SO2濃度越高，平衡轉化率越低，當采用國內生產的觸媒時，由于其活性的影響，最終轉化率的降低更為明顯。這樣一來，排放尾氣中的