硫酸尾气达标治理技术发展探讨

徐连生

（安徽铜冠有色金属有限责任公司，安徽 池州247000）

国家环境保护部要求硫酸生产企业的尾气排放标准量需＜400mg/m3[1]，为了尾气按期达标，硫酸企业的技术人员积极探索具有较好经济效益、较成熟的尾气达标治理技术。但目前我国的硫酸工业的发展出现相对过剩的情况，硫酸市场的价格低迷，选择最优技术方案较困难，因此探讨现行硫酸尾气达标治理技术，为硫酸生产企业尾气达标治理提供建议的意义重大。

1 硫酸生产行业和硫酸尾气治理现状

1.1 硫酸生产行业现状

硫酸是一项重要的化学品，在各个行业均有广泛的应用。具国家硫酸工业协会统计数据分析表示，目前我国的硫酸生产企业主要包括硫铁矿制酸、硫磺制酸及冶炼尾气制酸等。据数据表示，国内硫酸合计量在2011年就已经达到了7400多万吨，同比增长12.24%，预计全国的硫酸产能在 “十二五”末将会超过1亿吨。

1.2 硫酸尾气治理现状

目前我国硫酸尾气处理相关技术主要包括：氨法、柠檬酸钠法、氨-酸法、活性焦法、烧碱法、石灰石-石膏法及有机胺法等。采用以上技术进行脱硫均达到了90以上的效果，能确保硫酸生产企业的排放尾气中（SO2）低于标准限值。如果SO2的总转化率≥99.5%，尾气回收率＞90%，那么硫酸生产企业排放尾气中（SO2）将低于200mg/m3[2]。因此硫酸厂对尾气脱硫技术的选择对实现尾气达标治理意义重大，硫酸生产厂应充分考虑脱硫剂来源以及副产品的出路，选用成熟可靠的脱硫技术，以较低的成本、投资实现最好的经济效益。

2 硫酸尾气达标治理技术

2.1 改进催化剂性能

改进硫酸催化剂性能主要有以下优点：操作方便，不需较大程度改变工艺设备，不会产生二次污染，不需额外增加系统进行降压，不用占用新的用地面积，硫酸产量增加并不会过多消耗水电，仅增加催了化剂损耗补充费用，极利于镍、铜冶炼烟气制酸装置和硫磺制酸装置的改进。但依然存在一些使用局限性：（1）从环保角度出发，一些环境相对较为脆弱的区域，目前已经降到200mg/m3的SO2排放标准量，日后必定会持续趋严，单独采用催化剂提升系统的吸收性能，会增加成本，而且还应考虑催化剂自转化器中的填充容量问题。（2）冶炼烟气制酸以及硫铁矿制酸具有相对较复杂的原料成分，且气浓度也相对不稳定，如果只是对现有的制酸系统催化性能进行改进，催化性能逐渐降低的情况下，就难以确保实现达标排放。（3）单对催化剂性能进行改进并不能将系统出现故障以及开、停车状况下，高浓度SO2延期排放状况改善。

2.2 改进制酸装置工艺

目前国内采用的主要制酸装置工艺设备为两转两吸技术，可达到99.5%-99.7%的转化率[3]，正常情况下经过处理后的尾气能够满足尾气治理标准的要求，但对于400mg/m3新标准的实现，还存在一定的差距。我国主要的改进工作为：（1）升级两转两吸工艺为三转两吸工艺；（2）采用纯氧制酸工艺；（3）将转化工序的气体氧硫比进一步提升；（5）采用电加热转化器的方式，将开工时系统转化率进一步提升，将开车产生的高浓度SO2排放量降低；（5）对现有工艺设备进行严格的运行管理，对烟气净化工序、转化吸收温度及烟气流量等参数平稳性进行有效控制，将系统催化剂的转化性能充分发挥出来，实现较高的转化吸收率。但较大程度改进现有硫酸工艺流程会出现较大的实施难度，对设备运行管理进一步加强也只是优化措施，提高转化率有限。

2.3 增设尾气处理设备实现尾气脱硫深层次处理

增设尾气处理设备对硫酸尾气进行治理的方式能够有效提升SO2脱除率，保证任何条件下的尾气经脱硫之后可实现达标排放；此种治理措施具有较大的适应范围，对于一些废硫酸再生装置、冶炼烟气制酸装置及硫铁矿装置等更为适用；还能将系统故障现象和开、停车状况下高浓度SO2排放状况进行有效解决。但此项治理措施会增加系统占地空间，还会加长工艺流程，增加了系统压力降，可能还需增设接力风机；更重要的是需要对脱硫副产品出路进行考虑，不然会增加系统运行成本。

3 新型催化法脱硫工艺流程

硫酸尾气温度范围为适合反应且不含尘范围，二氧化硫宁都处于体积分数＜0.3%的催化剂处理范围内，对水分进行调节就能实现脱硫工艺。硫酸尾气通过硫酸生产装置进入脱硫系统，于管道内和适量蒸汽相混合，利用风机输送到脱硫塔，钒系催化剂捕捉后生成H2SO4，经过净化便可将其直接排放出来。新型催化法脱硫工艺的流程如图1。

图1 新型催化法脱硫工艺流程图

此项技术具有较短的工艺流程，能够在一个塔内实现整个反应过程，且具备较宽广的适应范围，在（SO2）＜3%，50℃-200℃范围内均适用；经过净化的尾气，（SO2）＜100mg/m3，在环保要求的范围之内，表明其具有较高的脱硫效率；此项脱硫工艺流程能够将SO2放回生产系统进行回收利用，形成硫酸产品，循环经济较好；还具备无废水、废气，不会产生二次污染的良好环境经济效益。

企业如果现有烟气制酸装置、铅锌冶炼制酸装置的，可以先将硫酸尾气中的SO2吸收，利用冶炼系统或电解系统将副产品硫酸锌进行回收利用，实现原材料、副产品的系统循环；硫酸镁经煅烧解析出来SO2，能返回制酸系统进行回收利用[4]。

4 硫酸尾气治理技术的发展前景展望

采用新型催化法脱硫的优点有：较高的脱硫效率，较广的适用范围，较短的工艺流程及 可满足循环经济发展需求，不但能够为企业带来具有的经济效益，还有较的经济环境效益，运行成本费用较低廉，为实现硫酸尾气达标治理目标，此项技术值得推广应用。

目前硫酸生产工艺已经较为成熟，通过两转两吸能够实现99.7%的转化率，但想要进一步提升就较困难。但新型催化法具有较宽广的二氧化硫浓度范围适用性，所以具有较好的转化率，采用新型催化法脱硫技术，能够降低硫酸厂的投资成本，经济、环保效益好。

在国家环保局的政策引导下，“十一五”期间大多数硫酸生产企业已经改进了生产装置，实现了两转两吸并与钒系催化剂相结合的制酸工艺，基本上可以满足现行的标准要求，但即将执行的新标准导致各企业均面临了系统提标改造考验。采用新型催化脱硫方法具有较好的处理效果，如果发挥至极致，采用“一转一吸配合新型催化法尾气处理”[5]，将会实现不用考虑原料气含水分，采用新型催化法进行尾气处理产生高于17%的烯酸便可完成水平衡。此种新方法如果经过实践认证，必然会促进硫酸工业生产技术的改革发展。

[1]杨静.柠檬酸盐法在硫酸尾气治理与资源化中的应用[J].环境工程,2011，29(2):82-86,90.

[2]张一麟.硫酸装置尾气处理工程技术方案综述(续一)[J].硫磷设计与粉体工程,2012(6):1-2.

[3]张一麟.国内硫酸装置尾气处理工程技术进展[J].硫酸工业,2012(5):41-45.

[4]唐玉凤，刘超，任吉萍，等.硫酸尾气处理技术现状与趋势[J].四川化工,2012,1(15):12-15.

[5]李新,李月丽,李建军,等.新型催化法脱硫技术在硫酸尾气处理工程上的应用[J].磷肥与复肥,2012,27(1):63-65.