硫酸系统干吸工序扩能技术改进与创新

杨 会

（金川集团公司化工厂，甘肃金昌737100）

某公司硫酸系统配套闪速炉技术改造项目，进入净化工序的最大烟气量为187 750.84 m3/h，φ(SO2)为10.079%，混合烟气中以SO2形态存在的S为：161 280.9 t/a，制酸系统采用封闭洗涤净化、二转二吸、尾气脱硫工艺，生产硫酸489 734 t/a[w(H2SO4)100%]。现有二吸塔（φ7 000 mm）已不能满足二次吸收的要求，经工艺计算，二吸塔最小需要φ8 000 mm的塔。若新建1台φ8 000 mm的吸收塔，则现有二吸塔将闲置，造成资源浪费。根据投资估算和现场情况，重新设计了1台φ5 000的小塔和现有二吸塔作为一次吸收塔，现有一吸塔（φ8 000 mm）作为二吸塔，一次吸收烟气入口管道采用一入二的配置。

1 技术改进原则

依据镍闪速炉冷修后的烟气条件，以现有制酸系统干吸工序主要设备处理气量确定系统的处理能力[正常处理量为200 000 m3/h，φ(SO2)为7%～9%，最大处理量为220 000 m3/h]，对现有的生产系统进行扩能技术改造，具体内容如下：

1）增大系统处理能力，项目完成后实现二期可制酸烟气全部回收制酸。

2）解决制酸系统干吸工序的换热设备能力不足的瓶颈问题。

3）解决系统设备腐蚀老化问题，保证制酸与冶炼系统长周期稳定运行。

4）增加尾气吸收装置，实现制酸尾气达标排放。

5）考虑冶炼和制酸系统出现故障时冶炼烟气的紧急处理措施。

2 技术改进主要内容

2.1 干吸应急装置研发应用

研发浓酸工艺逆止阀，新增浓硫酸应急泵，使干吸工艺配置实现应急联锁，确保干吸泵跳车后，SO2风机、转化器、换热器及催化剂不受影响、系统尾气达标排放[1]。在一吸塔增加1台应急泵（常开），这台泵单独连接1台浓酸换热器，换热器出口管道上增加2台电动蝶阀1#和2#（常开），在一吸塔和二吸塔的上酸主管上增加1个蝶阀3#（常关），如果一吸塔高压泵跳车，打开3#阀，保持一吸塔正常运行；如果二吸塔高压泵跳车，打开3#阀和1#阀，关闭2#阀，维持二吸塔正常吸收，具体见流程控制图1。

图1 应急装置流程控制

2.2 波浪型捕沫器的研发应用

干吸工序原有三塔顶部应用的捕沫器是平面铺放的聚四氟丝网，在设备尺寸不变的情况下，冶炼烟气量增大，设备阻力增大，根据化工厂硫酸系统捕沫器的使用情况，将原有捕沫器改为波浪型捕沫器，改造后可减少设备阻力、提高捕沫效果、有效延长后续设备的使用寿命。波浪型捕沫器见图2。

2.3 尾气吸收系统的研发设计和应用

图2 波浪型捕沫器

研发设计尾气脱硫吸收塔，合理匹配尾气吸收工艺。硫酸尾气采用钠碱法脱硫处理。具体流程：来自制酸系统干吸工序的尾气进入脱硫塔，自下而上与喷淋液逆流接触，烟气中的二氧化硫与钠碱溶液反应进入脱硫塔循环槽，脱除了80%以上二氧化硫的烟气从顶部排出进入原有烟囱排放。烟气的进口温度约为75 ℃，出口温度约为24 ℃。实现制酸尾气达标排放。

2.4 SO2风机防喘振装置应用

SO2风机防喘振装置的应用，可防止进入干燥塔的风量变化引起的风机振动跳车事故发生，确保风机及系统安全运行。

2.5 新旧设备优化

增加1台吸收塔（φ5 000 mm）与原有二吸塔（φ7 000 mm）并联作为一吸塔，以解决冶炼冷修改造气量增加后吸收塔负荷过高的问题。新塔内分酸器为管槽式分酸器，分酸均匀，吸收效果好；捕沫层为波浪型，捕沫层结构为316L金属骨架，内填聚四氟丝网，填装方便，捕沫效果显著。与现有老塔组合成新的干吸系统，使原有设备充分发挥其效能，节约投资350万元左右。

3 系统主要技术经济指标和运行参数

系统改造后，运行稳定，来主要技术经济指标比较见表1，部分运行数据与设计数据比较见表2，产量、投料量与浓度关系见表3。

表1 主要技术经济指标比较表

续表1 主要技术经济指标比较表

表2 部分运行数据与设计数据比较 ℃

表3 产量、投料量与浓度关系

系统设计工作制度330 d/a，24 h生产，设计产量1 484 t/d，从表3可以看目前已基本达到设计产能。

4 投资概算

项目充分利用原有设备，新增部分设备，使其设备效能发挥到最大，具体投资见表4。

表4 项目投资

5 项目实施后的效果分析

5.1 系统的优化

1）设备能力及运行效率明显提高。该项目实施后，由于在干吸工序相应地增加换热面积，循环酸换热能力不足的问题得到彻底解决。

2）增加应急装置可以实现应急联锁。该项目实施后，系统运行效率得到明显提高，制酸尾气实现达标排放。

5.2 社会效益和环保效益

项目实施后，干燥效果和吸收效果明显，增加应急装置提高生产稳定性，减少系统故障率，保证制酸与冶炼长期同步稳定运行，在减少冶炼烟气排空的同时，有效提高了硫的资源综合利用率，同时在制酸系统增加了尾气脱硫塔，脱硫后尾气经尾气烟囱达标排放，社会和环保效益显著。

5.3 经济效益

通过集成创新，使原有设备发挥其效能，节约投资350万元左右。

6 结语

通过改进干吸工序的工艺配置，提高了系统干燥、吸收效果；增加尾气吸收装置使尾气排放达到环保要求；为保证制酸与冶炼系统长周期稳定运行增加风机防喘振装置，为提高系统产能和设备运行稳定性奠定了基础。系统改造投用后，设备运行稳定，为火法系统稳定运行作业率提供安全保障，具有良好经济效益和环保效益。