冶炼烟气制酸转化工艺流程探讨

丁双玉

（河南豫光锌业有限公司，河南 济源 454650）

冶炼烟气制酸转化工艺流程探讨

丁双玉

（河南豫光锌业有限公司，河南 济源 454650）

介绍了豫光锌业公司18万t/a锌冶炼烟气制酸转化工序的工艺流程，并与铅冶炼烟气制酸转化工序的工艺流程进行了比较。

锌冶炼烟气；铅冶炼烟气；制酸；转化；工艺流程

0 前言

河南豫光锌业有限公司一期、二期锌冶炼烟气制酸系统，设计硫酸产量均为18万t/a，转化工序采用“Ⅲ、Ⅰ—Ⅴ、Ⅵ、Ⅱ”五段转化流程，操作采用现场与DCS集控相结合，整个系统配置较为合理。投产以来，各项工艺指标逐年优化，取得了较好的环境和经济效益。

1 五段转化相对四段转化的优势

五段转化是在四段转化的基础上发展起来的。目前国内大小型硫酸系统大都采用四段转化器，而采用五段转化器的中小型硫酸系统也越来越多。与四段转化器相比，五段转化器更适宜采用国产催化剂，更适应SO2浓度的波动。

1.1 更适宜采用国产催化剂

五段比四段在二转上多了一段转化，且该段是在四段转化之后再次降温转化，提高了平衡转化率，因此，可采用国产催化剂。从系统配置上讲，两段催化床层比一段更可靠。国产催化剂大都能使转化率达到99.5%以上,可确保尾气达标排放，投资相对节省；而且只要净化指标控制的好，转化工艺操作合理，国产催化剂在3年内的活性不会有明显的衰退。目前国内采用四段转化的大型硫酸系统，大都采用如孟山都、托普索等进口催化剂，其价格是很多中小型硫酸厂难以承受；而采用国产催化剂和四段转化的中小型硫酸系统，其转化率很难维持在99%，尾气排放难以达标。

1.2 更适应SO2浓度的波动

过去Ⅴ换、Ⅵ换在二转进气管路排列大多是串联，而今很多已改成并联（见图1），这样设置的好处是：进入Ⅵ换的冷气体量是可调的。当SO2浓度较高时，可以打开阀门加大Ⅵ换的进气量，降低五段催化床层的进气温度，利于提高总转化率；当SO2浓度较低时，可以关小阀门减少Ⅵ换的进气量，又可稳定五段催化床层的温度，既能保证稳定的转化率，也利于降低催化剂的“热活性衰退”效应。四段转化器的操作远不如五段灵活，SO2浓度高时前段催化剂往往要超温，SO2浓度低时又难以保障后段温度。中小型硫酸系统在原料的稳定性、职工的操作技能等方面，往往与大型硫酸系统存在较大的差距，而五段转化在这些方面具有优势。

2 两种五段转化换热流程的比较

五段转化大多采用“Ⅲ、Ⅰ—Ⅴ、Ⅵ、Ⅱ”或“Ⅴ、Ⅵ、Ⅰ—Ⅲ、Ⅱ”两种换热流程，其流程见图1、图2。豫光锌业有限公司锌冶炼系统采用的是流程1，铅冶炼系统最早采用的是流程2。两种流程在转化器升温操作和适应气浓波动方面有一定的差异。

2.1 转化器的升温、调温

在转化器通入空气的升温阶段，两种差别并不明显。但在通入炉气后的升温、调温阶段，流程1可使一转和二转上配置的电炉均能够满负荷工作，流程2却使一转上的电炉容量“显得太大”而不能充分利用；二转上的电炉容量“显得较小”而不够用。这是因为流程1的配置使得一转和二转的升温烟气管路相对独立，两段电炉均可开足马力尽快升温调温；而流程2一转升温烟气走的是Ⅴ换、Ⅰ换（此时关闭Ⅵ换利于升温，工艺上相当于四段转化），一段催化床层进口烟气由于有Ⅴ换加温而升温较快（相当于二转上的电炉热量被转移到了一转，实际上是二转为一转加温），为避免一段床层进口温度过高，一转电炉的投入量就必须控制；而二转升温烟气走的是Ⅲ换、Ⅱ换，此时转化器三段、二段床层的温度尚低，对炉气预热效果有限，二转上电炉容量就显得不够。加大二转电炉的配置容量虽能缓解该问题，但却增加了设备投资（一转电炉的容量并不能相应减少，否则空气升温太慢）。

从通入炉气到转化率达标的整个开车过渡期，公司18万t/a硫酸系统比6万t/a硫酸系统的时间短近2 h，原因就是换热方式的不同。

2.2 对SO2烟气浓度波动的适应范围

转化工艺操作的关键是控制各段催化床层温度保持稳定，床层温度稳定的核心则是保持一段和四段床层进气温度的稳定。当炉气中SO2浓度波动时，最常见的问题是：气浓高时一段床层因进气温度偏高而超温，气浓低时四段床层进气温度不够而需要补热。一般情况下，两种流程都能正常操作调节，但当气浓出现较大波动时，流程2更容易出现一段超温或四段热量不足。在转化工段的气体换热器中，通常Ⅴ换最大，Ⅲ换次之。Ⅲ换、Ⅰ换和Ⅴ换、Ⅱ换搭配分别用以加热一段、四段进口烟气，比Ⅴ换、Ⅰ换和Ⅲ换、Ⅱ换搭配，更有助于解决一段超温或四段欠温的问题（Ⅳ换因面积太小其对烟气的加热作用可以忽略）。公司在实际生产中，锌系统的“Ⅲ、Ⅰ—Ⅴ、Ⅵ、Ⅱ”流程当SO2浓度在6.5～9.0%之间时，转化都可正常操作；铅系统的“Ⅴ、Ⅵ、Ⅰ—Ⅲ、Ⅱ”流程当S02浓度高于8.5%或低于6.8%时，就有可能出现超温或欠温问题，换热方案的不同是主要的原因。

图1“Ⅲ、Ⅰ—Ⅴ、Ⅵ、Ⅱ”转化换热流程

图2“Ⅴ、Ⅵ、Ⅰ—Ⅲ、Ⅱ”转化换热流程

3 结语

基于以上的认识，公司所有的冶炼烟气制酸系统均采用了五段转化，之后的8万t/a铅熔池熔炼系统中也改用了“Ⅲ、Ⅰ—Ⅴ、Ⅵ、Ⅱ”流程。济源市万洋金铅集团、济源市金利冶炼有限责任公司等也借鉴此经验，采用“Ⅲ、Ⅰ—Ⅴ、Ⅵ、Ⅱ”换热流程的转化工艺。

Discussion on conversion process of acid-making with smelting gas

DING Shuang-yu

The process flow of conversion section of acid-making with gas from 180 000 t/a zinc smelting in Yu⁃guang zinc industry Co Ltd.,was introduced and compared with the process flow of acid-making with lead smelt⁃ing gas.

zinc smelting gas;lead smelting gas;acid-making;conversion;process flow

book=50,ebook=15

TQ111.1

B

1672-6103（2010）05-0050-02

丁双玉（1972—），女，河南南阳人，毕业于昆明理工大学环境工程专业，环境工程师，现就职于豫光锌业公司工艺处，在豫光锌业公司18万t/a锌冶炼烟气制酸系统试产过程中负责工艺管理工作。

2010-04-26