陳 鵬

(巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司， 內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015543)

離子液脫硫技術(shù)的生產(chǎn)實踐及技術(shù)優(yōu)化

陳 鵬

(巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司， 內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015543)

簡述了巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司采用離子液尾氣脫硫技術(shù)治理硫酸尾氣，介紹了該技術(shù)近幾年的運行狀況、存在的問題及改造后的效果。

離子液; 尾氣治理; 技術(shù)優(yōu)化

冶金行業(yè)一直是國家重污染和高能耗行業(yè)，特別是含有硫酸尾氣排放的冶煉企業(yè)更是國家環(huán)保部門重點監(jiān)控的企業(yè)，隨著國家環(huán)保政策的日趨緊縮，2010年12月國家最新頒布的《硫酸工業(yè)污染物排放標準》規(guī)定，將SO2排放濃度限額由原來的960 mg/m3降低到400 mg/m3以下，針對按原標準設(shè)計的冶煉廠，其低濃度二氧化硫煙氣的治理已勢在必行。

煙氣脫硫技術(shù)可分為三類：濕法、干法、半干法，三類脫硫技術(shù)中濕法煙氣脫硫技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用范圍最廣，是目前行業(yè)內(nèi)的主要工藝。干法脫硫技術(shù)主要有碳酸鹽法、活性炭法、金屬氧化物法等，濕法主要有石灰石法、Wellman-Lord法、液氨法、稀酸法等，但這些濕法工藝共同的缺點是都屬于非再生工藝，脫硫后產(chǎn)出大量的副產(chǎn)品，如利用鈣質(zhì)物料的將產(chǎn)出石膏渣，其它材質(zhì)都有相應(yīng)的渣類，而這些渣類的處理又會帶來新的問題。因此，開發(fā)符合我國國情的脫硫技術(shù)迫在眉睫，離子液循環(huán)吸收二氧化硫尾氣工藝具有吸收劑再生性，回收的二氧化硫尾氣可以返回制酸或者制備液態(tài)二氧化硫產(chǎn)品，此工藝脫硫效率高，達到95%以上。

1 離子液脫硫技術(shù)的工藝原理及設(shè)備

1.1 離子液脫硫技術(shù)原理

離子液對SO2具有很好的吸收和再解吸能力，反應(yīng)原理如下：

(1)

R+H+→RH+

(2)

式中R代表吸收劑，總的反應(yīng)為：

(3)

離子液吸收劑對二氧化硫氣體具有很好的吸收和再解吸能力，在較低溫度下能吸收二氧化硫氣體，在較高的溫度下，可將離子液中的二氧化硫再生出來，即達到了脫除、回收二氧化硫的目的，極大地降低了運行成本。

1.2 離子液循環(huán)吸收法脫硫工藝原理

離子液脫硫工藝原理見圖1。

1-吸收塔；2-再生塔；3-富液泵；4-貧/富液換熱器；5-再沸器；6-冷凝器；7-返回泵；8-氣液分離器；9-貧液泵；10-貧液冷卻器；11-吸附槽；12-過濾器；13-凈化裝置

從圖1可以看出，該工藝系統(tǒng)主要包括四個工序：煙氣系統(tǒng)、離子液吸收系統(tǒng)、離子液吸收劑凈化系統(tǒng)、工藝水供給系統(tǒng)、離子液再生與返回系統(tǒng)等。

其中離子液吸收系統(tǒng)是煙氣脫硫工程的核心部分，包括吸收塔、離子液富液泵、再生離子液泵、換熱器、冷卻器等。巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司硫酸尾氣從二吸塔排放后，正常情況下有10～20 kPa的壓力，完全滿足本系統(tǒng)所需壓力(～5.5 kPa)，因此不需要額外增加風機，煙氣從吸收塔下面進入與從頂部噴淋的離子液吸收劑逆流接觸快速反應(yīng)，達標的煙氣排放。

2 投產(chǎn)運行情況及存在的問題

2.1 投產(chǎn)運行情況

巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司是國內(nèi)六大鋅冶煉生產(chǎn)企業(yè)之一，內(nèi)蒙古重點工業(yè)企業(yè)，目前已具備20萬t/a鋅錠生產(chǎn)能力，與焙燒系統(tǒng)配套的尾氣制酸系統(tǒng)，采用絕熱蒸發(fā)稀酸冷卻凈化、兩轉(zhuǎn)兩吸工藝年產(chǎn)硫酸40萬t，公司在2008年建成國內(nèi)首家離子液尾氣回收裝置，于當年正式投產(chǎn)運行。脫硫裝置效果見表1、表2。

表1 離子液脫硫系統(tǒng)入口煙氣量、煙氣成分

表2 離子液脫硫系統(tǒng)煙氣出口二氧化硫數(shù)據(jù) mg/m3

從表1和2數(shù)據(jù)可看出：原硫酸尾氣通過“離子液”吸收后，尾氣中的二氧化硫排放濃度由原來的960 mg/m3以下，下降到100 mg/m3以下，工藝穩(wěn)定可靠，增加硫酸700多t/a，實現(xiàn)了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

2.2 存在問題

(1) 吸收塔自2008年建成投產(chǎn)后出現(xiàn)多次蝕漏現(xiàn)象，2010年內(nèi)襯改為904 L，雖然蝕漏問題基本解決，但在加焊折流板后，又多次出現(xiàn)腐蝕漏穿現(xiàn)象，目前已近無法焊補。

(2) 本脫硫裝置系成都華西第一套工業(yè)化應(yīng)用的離子液脫硫裝置，在吸收塔設(shè)計時沒考慮到離子液循環(huán)回收手段，可能導致在使用過程中部分離子液隨煙氣帶走，離子液的消耗過大。

(3) 目前的脫鹽系統(tǒng)在使用過程中出現(xiàn)樹脂堵塞，致使該裝置無法正常使用，導致系統(tǒng)中氯離子偏高，對設(shè)備的腐蝕性加強。

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鋼內(nèi)襯不銹鋼，施工質(zhì)量不好，多次蝕漏，加上原設(shè)計時有缺陷，應(yīng)增加離子液的循環(huán)回收段，減少離子液的消耗。改造方案擬重建一個以玻璃鋼為主材的吸收塔，盡可能利用原有的塔內(nèi)件，增加一段循環(huán)回收離子液填料，增設(shè)一回收槽和兩臺循環(huán)泵，新工藝流程參見圖2。

圖2 改造后工藝流程圖

(2)更換脫鹽裝置中的樹脂槽，更換后的樹脂槽由目前的兩個變?yōu)橐粋€，將絲網(wǎng)攔截樹脂，改成水帽攔截樹脂。

(3)吸收塔結(jié)構(gòu)改造，將原有的吸收塔單一吸收功能改為吸收+回收的復合塔功能，即在原塔吸收段上面增加一回收段，以達到回收離子液，減少離子液消耗的效果。

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，吸收塔頂出口設(shè)一200 mm的捕沫填料層。

回收段在吸收塔內(nèi)氣液相逆向傳質(zhì)，由上向下的回收液經(jīng)升氣帽側(cè)的溶液出口流向回收液循環(huán)槽F101，經(jīng)回收泵增壓后從吸收塔回收段上部溶液分布器進入吸收塔回收段，經(jīng)一定次數(shù)的循環(huán)吸收后的回收液補充至脫硫系統(tǒng)的離子液體系(吸收塔底部)參與離子液的循環(huán)，該步驟通過閥門實現(xiàn)，此閥門建議使用電動或氣動控制閥，并入DCS系統(tǒng)進行自動化操作。補充后的回收循環(huán)槽液位會下降，要適時補充軟水，該過程通過閥門實現(xiàn)，同樣建議此閥門使用電動或氣動閥門，與回收循環(huán)槽的液位聯(lián)鎖由DCS控制?；厥昭h(huán)槽設(shè)有液位顯示儀，有遠傳功能。

2.4 改造前后離子液成本比較

改造前離子液消耗約60 t/a，改造后離子液消耗有望控制在20 t/a以內(nèi)，按目前離子液的銷售價54 000元/t，年節(jié)約成本216萬元。

3 結(jié)論

離子液循環(huán)吸收法脫除和回收煙氣中的二氧化硫技術(shù)以離子液為脫硫劑，采用吸收再生氣體凈化工藝，達到高效脫除二氧化硫，回收二氧化硫來生產(chǎn)

硫酸等化工產(chǎn)品的目的，實現(xiàn)硫資源化利用。其特點是：

(1)脫硫效率高，二氧化硫脫除率≥99.5%，流程簡單，自動化程度高，無二次污染物。

(2)經(jīng)濟效益好，可回收純度不小于99%的氣態(tài)二氧化硫生產(chǎn)硫酸、硫磺或者液態(tài)二氧化硫;離子液可循環(huán)利用，年補充量少，能耗低，可利用工廠廢熱，可用于連續(xù)不間斷生產(chǎn)，不需廢渣堆場及輔料運輸。

[1]肖萬平，黃祥華，董四祿.高效制酸新技術(shù)在大冶轉(zhuǎn)爐煙氣制酸技改工程的應(yīng)用[J].中國有色冶金，2007.

[2]北京有色冶金設(shè)計研究總院等.重有色金屬冶煉設(shè)計手冊(鉛鋅鉍卷)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

[3]鉛鋅冶金學編委會.鉛鋅冶金學[M].北京：科學出版社，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

陳鵬(1979—)，男，安微桐城市人，工程師，從事有色冶金生產(chǎn)管理工作。

TF805.3

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