双氧水法尾气脱硫设计要点与建议

张玉杰

（中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038）

1 双氧水特性与要求

1.1 双氧水主要物性

过氧化氢俗称双氧水，化学式H2O2，相对分子量34.01；过氧化氢无色、无味、透明，常温下为液体，密度比水大，可与水以任何比例混溶；过氧化氢具有氧化性、腐蚀性，在某些物质存在下能被还原生成水和氧气；高浓度过氧化氢对人体健康、环境存在一定危害，在一定条件下具有燃爆危险。

1.2 国内对双氧水的危险分类

根据现行国家标准GB 12268—2012《危险货物品名表》，过氧化氢水溶液w(H2O2)＜8%，不作为危险货物运输；w(H2O2)在8%～20%（必要时加稳定剂）的过氧化氢水溶液的类/项别为5.1（按现行国家标准GB 6944—2012《危险货物分类和品名编号》，危险货物的危险性有9类，5.1项为氧化性物质），无次要危险性，包装类别为III类（轻度危险性）；w(H2O2)在20%～60%（必要时加稳定剂）的过氧化氢水溶液的类/项别为5.1，次要危险性为8（腐蚀性），包装类别为II类（中等危险性）；w(H2O2)＞60%的过氧化氢水溶液的类/项别为5.1，次要危险性为8，包装类别为I类（高度危险性）。

根据现行国家标准GB 15603—1995《常用化学危险品储存通则》，w(H2O2)在60%～100%的过氧化氢为爆炸品，w(H2O2)在40%～60%的过氧化氢为一级氧化剂，储存温度不超过30 ℃。

根据现行国家标准GB 18218—2018《危险化学品重大危险源辨识》，类别1的氧化性固体和液体临界量为50 t，类别2、类别3的临界量为200 t。

根据《危险化学品目录》，w(H2O2)＞8%的过氧化氢溶液属危险化学品，CAS号为7722-84-1。《危险化学品分类信息表》中对过氧化氢的危险性分类见表1。

表1 过氧化氢危险性类别

1.3 美国对双氧水的危害分级

美国国家协会（NFPA）对过氧化氢的危害分级及分级说明见表2～3[1]。

表2 NFPA对过氧化氢的危害分级

表3 NFPA对化学物质的危害分级说明

2 硫酸尾气脱硫参数控制

2.1 尾气脱硫设计参数

某冶炼烟气制酸厂尾气采用双氧水脱硫，尾气参数见表4。当地排放气体ρ(SO2)为200 mg/m3，按GB 26132—2010《硫酸工业污染物排放标准》及有色金属工业污染物排放标准要求的特别排放限值。

表4 硫酸厂尾气参数

2.2 尾气脱硫实际运行情况

该工厂投运已有几年时间，实测当硫酸尾气ρ(SO2)为 1.2 g/m3时，脱硫后排放气体ρ(SO2)＜90 mg/m3，脱硫效率大于92.5%。排放气体SO2含量不仅满足项目设计（及现行）国家标准的特别排放要求，也满足2020年6月底生态环境部办公厅发布的《重污染天气重点行业应急减排措施指定技术指南》（2020年修订版）中B级企业绩效分级指标的要求。

3 双氧水尾气脱硫设计

3.1 双氧水脱硫系统设计

双氧水尾气脱硫工序包括尾气脱硫、双氧水储存与输送、副产物处理等系统。主要设计及说明如下：

1）为确保脱硫效率，脱硫塔采用填料塔。

2）为确保脱硫后排放气体酸雾达标，脱硫塔上部设除雾器，塔后设电除雾器。

3）为确保脱硫塔后电除雾器运行安全，脱硫塔后设氧气浓度分析及联锁装置。

4）双氧水储槽储存w(H2O2)27.5%工业双氧水，储槽有效容积为20 m3；储槽设温度、压力检测及安全阀、排空管、防晒设施及喷水降温联锁。

5）双氧水采用隔膜计量泵（或专用离心泵）输送，管道设温度、压力监测（必要时设压力释放装置）。

6）双氧水及稀酸管道、储槽、电除雾器及相关平台设防静电接地，管道及阀门、法兰设跨接导线；管道配置无“盲肠”、“气袋”，管道最高处设放气阀。

7）脱硫塔进出口管道烟气温度、压力，脱硫塔、双氧水储槽、稀酸储槽液位，双氧水加入量、脱硫塔补水量、稀酸产量等设在线检测及相应参数报警设施。

8）由于项目所在地冬季最低气温低于0 ℃，双氧水储槽、管道及其他部分管道设电伴热装置及保温，电伴热采用自动控制型自限温低温伴热带。

9）脱硫副产物为w(H2SO4)20%～25%稀硫酸，可代替部分干吸加水，无其他外排副产物。

10）脱硫塔区域及双氧水储存区域设喷淋洗眼器及消防设施。

11）脱硫塔、双氧水储存与输送、副产物处理区域设围堰，围堰区域内做耐酸防腐处理。

3.2 设备管道材质选择

军用标准GJB 6369—2008《高浓度过氧化氢安全使用要求》规定，与高浓度过氧化氢接触的容器、管道和阀门主体均应采用与高浓度过氧化氢相容性在二级以上的材料制作，或内衬与高浓度过氧化氢相容性在二级以上的材料。根据材料的相容性和使用情况，该规定将材料分成4级：1级，材料不污染过氧化氢，且材料本身也不受过氧化氢的影响。2级，有轻微影响的材料，如增加过氧化氢的分解速度或使材料生锈。材料允许和过氧化氢接触的时间由材料表面加工情况决定，比较精细的装面加工，相容性比较满意。71 ℃下接触时间为4 h，在21～22 ℃下接触时间为1～4周，使用特殊稳定化的过氧化氢时，接触时间可延长。3级，短时间和过氧化氢接触，开始强烈反应，引起过氧化氢分解或反之亦然。4级，相互之间产生强烈影响，不能在过氧化氢系统中使用。

常见材料与过氧化氢的相容性等级见表5。

表5 常见材料与过氧化氢的相容性等级

另外，美国Buffalo Electro.Chemical公司将聚氯乙烯与过氧化氢的相容性定位1，聚三氟氯乙烯为1，聚苯乙烯为1，聚乙烯为4。

建议与双氧水直接接触的设备及管道材质选用316不锈钢或（衬）PTFE、ETFE、聚氯乙烯、聚三氟氯乙烯。

4 结论与建议

4.1 设计方面

设计需严格按照相关法律法规、标准规范要求，结合当地环境、所用双氧水浓度情况，充分考虑施工安装、生产运行维修及可能发生的其他状况。主要设计注意事项如下：①防火防爆与安全间距；②储存量与围堰；③设备管道材质；④压力检测与释放；⑤温度检测与超温喷淋；⑥专用设备、阀门；⑦设备、平台、管道静电接地与法兰跨接；⑧安全淋浴与消防。

4.2 制造及施工安装方面

1）设备/管道材质符合规定并严格检查，同一设备采用相同牌号焊材焊接，焊缝需均匀饱满光滑，无缺陷、焓瘤、飞溅、毛刺。

2）衬塑前金属内表面洁净状态符合规定，衬塑材料需进行耐压、电火花扫描等试验；每次试验后及时检查内衬层是否有起泡或脱落，内衬洁净、光滑、无杂质，无贯穿性气泡、无大气泡，滚塑法兰边不允许有纵向大于0.5 mm的划痕。

3）施工安装及检测完成后，投入使用前，双氧水储槽、管道等直接与双氧水接触的部位需进行去污、除锈、脱油脂、酸洗钝化、冲洗。

4.3 生产操作维修方面

1）制定并严格落实操作、维修人员的岗位制度，所有人员经培训并考核合格后上岗；制定合理的应急预案，并按期进行演练。

2）双氧水脱硫区域内严禁吸烟，远离火种、热源，远离易燃、可燃物、活性金属粉末、各类杂物。

3）操作人员穿戴适当个人防护用品，如全封闭呼吸器，氯乙烯防护服，氯丁橡胶手套；巡检、操作、取样化验等工作避免与双氧水皮肤接触，若有皮肤直接接触应立即用大量流动清水冲洗，并就医。

4）双氧水装卸操作应避免泼溅，禁止将受污染的双氧水回收使用。

5）定期检查设备、管道、电气、仪表等系统，记录任何不正常迹象；发现问题或隐患及时妥善处理。

6）维修前需进行设备与阀门上锁，相关区域进行隔离（建议视情况分隔离区、防护区、安全区），设置警示标牌，安排警戒人员，检修人员做好个体防护；作业前分析氧含量、SO2含量等组分浓度，受限空间、动火、高空等危险作业落实作业票制度并按规定程序实施。