离子液脱硫技术的生产实践及技术优化

陈 鹏

(巴彦淖尔紫金有色金属有限公司， 内蒙古 巴彦淖尔 015543)

离子液脱硫技术的生产实践及技术优化

陈 鹏

(巴彦淖尔紫金有色金属有限公司， 内蒙古 巴彦淖尔 015543)

简述了巴彦淖尔紫金有色金属有限公司采用离子液尾气脱硫技术治理硫酸尾气，介绍了该技术近几年的运行状况、存在的问题及改造后的效果。

离子液; 尾气治理; 技术优化

冶金行业一直是国家重污染和高能耗行业，特别是含有硫酸尾气排放的冶炼企业更是国家环保部门重点监控的企业，随着国家环保政策的日趋紧缩，2010年12月国家最新颁布的《硫酸工业污染物排放标准》规定，将SO2排放浓度限额由原来的960 mg/m3降低到400 mg/m3以下，针对按原标准设计的冶炼厂，其低浓度二氧化硫烟气的治理已势在必行。

烟气脱硫技术可分为三类：湿法、干法、半干法，三类脱硫技术中湿法烟气脱硫技术的工业化应用范围最广，是目前行业内的主要工艺。干法脱硫技术主要有碳酸盐法、活性炭法、金属氧化物法等，湿法主要有石灰石法、Wellman-Lord法、液氨法、稀酸法等，但这些湿法工艺共同的缺点是都属于非再生工艺，脱硫后产出大量的副产品，如利用钙质物料的将产出石膏渣，其它材质都有相应的渣类，而这些渣类的处理又会带来新的问题。因此，开发符合我国国情的脱硫技术迫在眉睫，离子液循环吸收二氧化硫尾气工艺具有吸收剂再生性，回收的二氧化硫尾气可以返回制酸或者制备液态二氧化硫产品，此工艺脱硫效率高，达到95%以上。

1 离子液脱硫技术的工艺原理及设备

1.1 离子液脱硫技术原理

离子液对SO2具有很好的吸收和再解吸能力，反应原理如下：

(1)

R+H+→RH+

(2)

式中R代表吸收剂，总的反应为：

(3)

离子液吸收剂对二氧化硫气体具有很好的吸收和再解吸能力，在较低温度下能吸收二氧化硫气体，在较高的温度下，可将离子液中的二氧化硫再生出来，即达到了脱除、回收二氧化硫的目的，极大地降低了运行成本。

1.2 离子液循环吸收法脱硫工艺原理

离子液脱硫工艺原理见图1。

1-吸收塔；2-再生塔；3-富液泵；4-贫/富液换热器；5-再沸器；6-冷凝器；7-返回泵；8-气液分离器；9-贫液泵；10-贫液冷却器；11-吸附槽；12-过滤器；13-净化装置

从图1可以看出，该工艺系统主要包括四个工序：烟气系统、离子液吸收系统、离子液吸收剂净化系统、工艺水供给系统、离子液再生与返回系统等。

其中离子液吸收系统是烟气脱硫工程的核心部分，包括吸收塔、离子液富液泵、再生离子液泵、换热器、冷却器等。巴彦淖尔紫金有色金属有限公司硫酸尾气从二吸塔排放后，正常情况下有10～20 kPa的压力，完全满足本系统所需压力(～5.5 kPa)，因此不需要额外增加风机，烟气从吸收塔下面进入与从顶部喷淋的离子液吸收剂逆流接触快速反应，达标的烟气排放。

2 投产运行情况及存在的问题

2.1 投产运行情况

巴彦淖尔紫金有色金属有限公司是国内六大锌冶炼生产企业之一，内蒙古重点工业企业，目前已具备20万t/a锌锭生产能力，与焙烧系统配套的尾气制酸系统，采用绝热蒸发稀酸冷却净化、两转两吸工艺年产硫酸40万t，公司在2008年建成国内首家离子液尾气回收装置，于当年正式投产运行。脱硫装置效果见表1、表2。

表1 离子液脱硫系统入口烟气量、烟气成分

表2 离子液脱硫系统烟气出口二氧化硫数据 mg/m3

从表1和2数据可看出：原硫酸尾气通过“离子液”吸收后，尾气中的二氧化硫排放浓度由原来的960 mg/m3以下，下降到100 mg/m3以下，工艺稳定可靠，增加硫酸700多t/a，实现了较好的经济效益和社会效益。

2.2 存在问题

(1) 吸收塔自2008年建成投产后出现多次蚀漏现象，2010年内衬改为904 L，虽然蚀漏问题基本解决，但在加焊折流板后，又多次出现腐蚀漏穿现象，目前已近无法焊补。

(2) 本脱硫装置系成都华西第一套工业化应用的离子液脱硫装置，在吸收塔设计时没考虑到离子液循环回收手段，可能导致在使用过程中部分离子液随烟气带走，离子液的消耗过大。

(3) 目前的脱盐系统在使用过程中出现树脂堵塞，致使该装置无法正常使用，导致系统中氯离子偏高，对设备的腐蚀性加强。

2.3 改造措施及方案

(1)吸收塔重建。因吸收塔原采用的是碳钢内衬不锈钢，施工质量不好，多次蚀漏，加上原设计时有缺陷，应增加离子液的循环回收段，减少离子液的消耗。改造方案拟重建一个以玻璃钢为主材的吸收塔，尽可能利用原有的塔内件，增加一段循环回收离子液填料，增设一回收槽和两台循环泵，新工艺流程参见图2。

图2 改造后工艺流程图

(2)更换脱盐装置中的树脂槽，更换后的树脂槽由目前的两个变为一个，将丝网拦截树脂，改成水帽拦截树脂。

(3)吸收塔结构改造，将原有的吸收塔单一吸收功能改为吸收+回收的复合塔功能，即在原塔吸收段上面增加一回收段，以达到回收离子液，减少离子液消耗的效果。

改造后原吸收塔的吸收段填料高度降至4 m，其上增加一段1 m填料的回收段，吸收塔顶出口设一200 mm的捕沫填料层。

回收段在吸收塔内气液相逆向传质，由上向下的回收液经升气帽侧的溶液出口流向回收液循环槽F101，经回收泵增压后从吸收塔回收段上部溶液分布器进入吸收塔回收段，经一定次数的循环吸收后的回收液补充至脱硫系统的离子液体系(吸收塔底部)参与离子液的循环，该步骤通过阀门实现，此阀门建议使用电动或气动控制阀，并入DCS系统进行自动化操作。补充后的回收循环槽液位会下降，要适时补充软水，该过程通过阀门实现，同样建议此阀门使用电动或气动阀门，与回收循环槽的液位联锁由DCS控制。回收循环槽设有液位显示仪，有远传功能。

2.4 改造前后离子液成本比较

改造前离子液消耗约60 t/a，改造后离子液消耗有望控制在20 t/a以内，按目前离子液的销售价54 000元/t，年节约成本216万元。

3 结论

离子液循环吸收法脱除和回收烟气中的二氧化硫技术以离子液为脱硫剂，采用吸收再生气体净化工艺，达到高效脱除二氧化硫，回收二氧化硫来生产

硫酸等化工产品的目的，实现硫资源化利用。其特点是：

(1)脱硫效率高，二氧化硫脱除率≥99.5%，流程简单，自动化程度高，无二次污染物。

(2)经济效益好，可回收纯度不小于99%的气态二氧化硫生产硫酸、硫磺或者液态二氧化硫;离子液可循环利用，年补充量少，能耗低，可利用工厂废热，可用于连续不间断生产，不需废渣堆场及辅料运输。

[1]肖万平，黄祥华，董四禄.高效制酸新技术在大冶转炉烟气制酸技改工程的应用[J].中国有色冶金，2007.

[2]北京有色冶金设计研究总院等.重有色金属冶炼设计手册(铅锌铋卷)[M].北京：冶金工业出版社，1996.

[3]铅锌冶金学编委会.铅锌冶金学[M].北京：科学出版社，2003.

Practiceoftheionicliquidsdesulfurizationtechnologyanditsoptimization

CHEN Peng

The treatment of sulfuric acid tail gas with the ionic liquids desulfurization technology in Bayannaoer Zijin non-ferrous metals Co., Ltd. was simply presented, and the technology’s running situations, existed problems in recent years and modified effects were introduced in this paper.

ionic liquids; tail gas treatment; technology optimization

陈鹏(1979—)，男，安微桐城市人，工程师，从事有色冶金生产管理工作。

TF805.3

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