发烟硫酸系统稳定运行的技术改进探讨

张富兵

(河南豫光锌业有限公司， 河南济源 454650)

发烟硫酸系统稳定运行的技术改进探讨

张富兵

(河南豫光锌业有限公司， 河南济源 454650)

介绍了在锌冶炼烟气制酸的基础上，增加了发烟硫酸产品工艺，使一次转化烟气进入不同吸收塔生产发烟硫酸和浓硫酸。简述硫酸生产特点及影响硫酸稳定运行的主要因素，其中包括系统密封性、系统工艺控制、系统设备和脱气系统。提出调整工艺技术参数、优化生产是提高稳定运行的措施。措施实施后，系统产能和有效作业率大幅提高。

锌冶炼烟气 发烟硫酸 技术改进 运行

常规湿法炼锌生产工艺中，锌精矿在沸腾焙烧炉焙烧后，会产生高浓度SO2烟气，通常情况下，该烟气净化后用于制取浓硫酸，烟气中的SO2经处理后达标排放。但在原制酸装置上也可改进为发烟硫酸系统，提高有效作业率，增加发烟硫酸产能。

1 发烟硫酸系统生产状况

1.1 工艺流程

河南豫光锌业有限公司(以下简称豫光锌业)，发烟硫酸系统由原制酸装置技改而成，利用锌精矿焙烧烟气经净化、干燥、转化、吸收后，生产出含游离SO3质量分数为20%的发烟硫酸。工艺流程为：一次转化气分流出一部分，经电动调节阀控制，引入发烟硫酸吸收塔，在塔内与自塔顶喷淋而下的w(H2SO4)105%循环酸逆流接触， SO3被循环酸吸收，循环酸浓度增加、温度升高，自流进循环槽。串入一吸塔循环酸w(H2SO4)98%硫酸来调节浓度，经循环泵送到酸冷却器，用循环水冷却到适宜温度，再进入吸收塔循环吸收，增加的酸量作为成品w(H2SO4)105%发烟硫酸，经电磁流量计计量后送到成品酸储槽储存。被吸收SO3气体后的烟气与另一部分转化炉气一起进入一吸塔，进一步采用w(H2SO4)98%硫酸吸收SO3，生产出w(H2SO4)98%浓硫酸。发烟硫酸生产工艺流程见图1。

1.2 发烟硫酸生产特点

发烟硫酸系统依附于冶炼烟气制酸主系统，发烟硫酸吸收塔和w(H2SO4)98%硫酸吸收塔并联关系，发烟硫酸吸收后的烟气需再次经过一吸塔吸收，再进入转化器进行二次转化。实际生产中， 发烟硫酸不同于w(H2SO4)98%硫酸的生产，相对于w(H2SO4)98%硫酸而言，前者腐蚀性更强，发烟硫酸循环泵、烟气管道和脱气管道等系统配置容易腐蚀而发生故障。发烟硫酸系统停车时，因其浓度较高，必须长时间串酸，使硫酸浓度降至w(H2SO4)98%后方可停车检修，避免逸漏冒烟、恶化作业环境。

图1 发烟硫酸生产工艺流程

1.3 影响发烟硫酸稳定运行的主要因素

影响发烟硫酸系统稳定运行的因素主要有以下几点：

1)系统密封性。w(H2SO4)105%发烟硫酸因含有质量分数为20%的游离SO3气体，若有一处密封不好，就会造成其中的游离SO3气体解吸逸散，与空气中的水结合形成白色烟雾，造成作业环境恶劣，影响操作人员身体健康。

2)系统工艺控制。生产发烟硫酸比生产w(H2SO4)98%硫酸更难控制，进入吸收塔的烟气温度、压力以及SO3浓度、循环酸温度都将影响发烟硫酸生产的稳定运行[1]。

3)系统设备。系统原配置的设备管道经常发生腐蚀、跑冒滴漏情况，故障率高，导致系统维修工作量大，有效作业率低。

4)脱气系统。发烟硫酸系统由于含游离SO3气体，各槽面必须保持一定的负压，防止SO3气体逸散。而原脱吸管道呈水平布局，管内容易积液，形成结晶，堵塞腐蚀管道，使循环槽及发烟硫酸储槽时常发生冒烟现象。

2 提高稳定运行的措施

2.1 调整工艺技术参数

发烟硫酸系统是在原w(H2SO4)98%硫酸生产基础上增加的改造项目，发烟硫酸系统的稳定生产受到一定限制。根据生产实际情况，结合发烟硫酸生产特性，通过对其生产过程中温度、压力、烟气量及烟气SO3浓度研究，为满足w(H2SO4)98%硫酸生产主系统和发烟硫酸系统的稳定生产，炼锌厂调整了工艺技术参数，见表1。

表1 豫光锌业工艺技术参数

2.2 规范作业制度

根据生产需要，修订了《发烟硫酸岗位安环操作规程》、《发烟硫酸岗位设备操作规程》、《发烟硫酸岗位工艺操作规程》和《发烟硫酸装车操作规程》，从安全、工艺和设备方面规范了操作人员的操作。另外增加了《发烟硫酸周期性工作管理制度》，要求定期巡检，定期排除脱气管道内部积酸，避免酸液对管路的腐蚀和管道堵塞。

2.3 优化生产

2.3.1 设置吸收塔与循环系统的切断功能

在吸收塔回酸管上增加膨胀节和DN400蝶阀，并将循环泵出口管道上隔膜阀更换为蝶阀，可在循环泵或循环系统其他设施发生故障进行检修时；彻底将发烟硫酸吸收塔与循环系统断开，避免维修酸泵、管道时，烟气泄漏污染检修现场，影响检修进度，延长检修时间；从而实现清洁化生产。

2.3.2 更换发烟硫酸循环泵出口变径弯头

循环泵出口管道压力较大，加上设计和材质选型缺陷，出口变径弯头易磨损、腐蚀严重，用自制变径三通取代出口变径弯头，可减少硫酸流动磨擦。将原碳钢材质更换为316L不锈钢，增强抗磨损、抗腐蚀能力，降低系统故障率，提高运行稳定性。

2.3.3 改造发烟硫酸脱气系统

1)增强发烟硫酸脱气系统的抽气能力。原脱气系统动力来自于主系统w(H2SO4)98%硫酸吸收塔回流管道，压力较小，对发烟硫酸串酸、循环槽、储槽及装车系统逸散酸雾吸收能力较差[2]，特别是装车时经常冒烟。为此，将脱气主管道改至干燥塔进口上方，从而增大抽气能力。

2)优化脱气管路布局。根据现场情况，将原有水平布局的脱气管路改为带坡度的倾斜管路，并将原碳钢材质更换为FRPP材质，分段设置冷凝酸排放口，杜绝管道积酸和腐蚀。

2.3.4 增强发烟硫酸储存能力

发烟硫酸销售市场稳定性差，原配置产品酸储存能力只有400 t，经常因储罐满罐而限产、停产，极大影响生产的稳定性，为解决该问题，炼锌厂新建1台1 kt发烟硫酸储罐，使发烟硫酸储存能力达到1.4 kt。

3 实施效果

经工艺参数的调整和改进措施的实施，发烟硫酸系统运行稳定。改进措施实施前后发烟硫酸生产系统运行情况对比见表2。

表2 改进措施实施前后发烟硫酸生产系统运行情况对比

由表2可以看出：技改后，发烟硫酸生产系统停车频率、检修时间均大幅降低，作业环境得以改善，有效作业率和系统产能也大幅提高，技改效果显著。

4 结语

发烟硫酸系统的稳定运行，提高了系统有效作业率和产能，降低了生产成本。随着产能提升，发烟硫酸每年为炼锌厂创造百余万元的经济效益。但是w(H2SO4)98%硫酸和w(H2SO4)105%发烟硫酸生产互为影响，如何分配一次转化的烟气量、平衡系统生产，取得最大的效益，还需进一步摸索研究。

[1] 孙治忠．有色冶炼烟气生产发烟硫酸技术的优化及应用[J]．化学工程，2015(6)：78．

[2] 胡戈，钟文卓．发烟硫酸储罐排放气的收集和处理[J]．硫酸工业，2015(2)：39．

Dicussion of technological improvement for stable operation of oleum manufacture system

ZHANGFubingi

(Henan Yuguang Zinc Industry Co.，Ltd.，Jiyuan，Henan, 454650，China)

On the basis of sulphuric acid plant based on zinc smelting off-gases, oleum product manufacturing system is added to make converted flue gas enter different absorber to produce oleum and concentrated sulfuric acid. Production characteristics and main factors influencing sulphuric acid stable operation are sketched with respects to system tightness, system control, equipment and degasification device. Measures of adjusting technical parameters and optimizing production are proposed. By conducting measures, system output and efficiency raised greatly.

zinc smelting off-gases；oleum；technological improvement；operation

2017-01-15。

张富兵，男，河南豫光锌业有限公司冶金工程师，从事有色金属冶炼和烟气制酸工作。电话：13838916193；E-mail：2792302100@qq.com。

TQ111.16

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1002-1507(2017)04-0019-03