冶煉煙氣制酸轉化工藝流程探討

丁雙玉

（河南豫光鋅業(yè)有限公司，河南 濟源 454650）

冶煉煙氣制酸轉化工藝流程探討

丁雙玉

（河南豫光鋅業(yè)有限公司，河南 濟源 454650）

介紹了豫光鋅業(yè)公司18萬t/a鋅冶煉煙氣制酸轉化工序的工藝流程，并與鉛冶煉煙氣制酸轉化工序的工藝流程進行了比較。

鋅冶煉煙氣；鉛冶煉煙氣；制酸；轉化；工藝流程

0 前言

河南豫光鋅業(yè)有限公司一期、二期鋅冶煉煙氣制酸系統(tǒng)，設計硫酸產量均為18萬t/a，轉化工序采用“Ⅲ、Ⅰ—Ⅴ、Ⅵ、Ⅱ”五段轉化流程，操作采用現場與DCS集控相結合，整個系統(tǒng)配置較為合理。投產以來，各項工藝指標逐年優(yōu)化，取得了較好的環(huán)境和經濟效益。

1 五段轉化相對四段轉化的優(yōu)勢

五段轉化是在四段轉化的基礎上發(fā)展起來的。目前國內大小型硫酸系統(tǒng)大都采用四段轉化器，而采用五段轉化器的中小型硫酸系統(tǒng)也越來越多。與四段轉化器相比，五段轉化器更適宜采用國產催化劑，更適應SO2濃度的波動。

1.1 更適宜采用國產催化劑

五段比四段在二轉上多了一段轉化，且該段是在四段轉化之后再次降溫轉化，提高了平衡轉化率，因此，可采用國產催化劑。從系統(tǒng)配置上講，兩段催化床層比一段更可靠。國產催化劑大都能使轉化率達到99.5%以上,可確保尾氣達標排放，投資相對節(jié)?。欢抑灰獌艋笜丝刂频暮?，轉化工藝操作合理，國產催化劑在3年內的活性不會有明顯的衰退。目前國內采用四段轉化的大型硫酸系統(tǒng)，大都采用如孟山都、托普索等進口催化劑，其價格是很多中小型硫酸廠難以承受；而采用國產催化劑和四段轉化的中小型硫酸系統(tǒng)，其轉化率很難維持在99%，尾氣排放難以達標。

1.2 更適應SO2濃度的波動

過去Ⅴ換、Ⅵ換在二轉進氣管路排列大多是串聯，而今很多已改成并聯（見圖1），這樣設置的好處是：進入Ⅵ換的冷氣體量是可調的。當SO2濃度較高時，可以打開閥門加大Ⅵ換的進氣量，降低五段催化床層的進氣溫度，利于提高總轉化率；當SO2濃度較低時，可以關小閥門減少Ⅵ換的進氣量，又可穩(wěn)定五段催化床層的溫度，既能保證穩(wěn)定的轉化率，也利于降低催化劑的“熱活性衰退”效應。四段轉化器的操作遠不如五段靈活，SO2濃度高時前段催化劑往往要超溫，SO2濃度低時又難以保障后段溫度。中小型硫酸系統(tǒng)在原料的穩(wěn)定性、職工的操作技能等方面，往往與大型硫酸系統(tǒng)存在較大的差距，而五段轉化在這些方面具有優(yōu)勢。

2 兩種五段轉化換熱流程的比較

五段轉化大多采用“Ⅲ、Ⅰ—Ⅴ、Ⅵ、Ⅱ”或“Ⅴ、Ⅵ、Ⅰ—Ⅲ、Ⅱ”兩種換熱流程，其流程見圖1、圖2。豫光鋅業(yè)有限公司鋅冶煉系統(tǒng)采用的是流程1，鉛冶煉系統(tǒng)最早采用的是流程2。兩種流程在轉化器升溫操作和適應氣濃波動方面有一定的差異。

2.1 轉化器的升溫、調溫

在轉化器通入空氣的升溫階段，兩種差別并不明顯。但在通入爐氣后的升溫、調溫階段，流程1可使一轉和二轉上配置的電爐均能夠滿負荷工作，流程2卻使一轉上的電爐容量“顯得太大”而不能充分利用；二轉上的電爐容量“顯得較小”而不夠用。這是因為流程1的配置使得一轉和二轉的升溫煙氣管路相對獨立，兩段電爐均可開足馬力盡快升溫調溫；而流程2一轉升溫煙氣走的是Ⅴ換、Ⅰ換（此時關閉Ⅵ換利于升溫，工藝上相當于四段轉化），一段催化床層進口煙氣由于有Ⅴ換加溫而升溫較快（相當于二轉上的電爐熱量被轉移到了一轉，實際上是二轉為一轉加溫），為避免一段床層進口溫度過高，一轉電爐的投入量就必須控制；而二轉升溫煙氣走的是Ⅲ換、Ⅱ換，此時轉化器三段、二段床層的溫度尚低，對爐氣預熱效果有限，二轉上電爐容量就顯得不夠。加大二轉電爐的配置容量雖能緩解該問題，但卻增加了設備投資（一轉電爐的容量并不能相應減少，否則空氣升溫太慢）。

從通入爐氣到轉化率達標的整個開車過渡期，公司18萬t/a硫酸系統(tǒng)比6萬t/a硫酸系統(tǒng)的時間短近2 h，原因就是換熱方式的不同。

2.2 對SO2煙氣濃度波動的適應范圍

轉化工藝操作的關鍵是控制各段催化床層溫度保持穩(wěn)定，床層溫度穩(wěn)定的核心則是保持一段和四段床層進氣溫度的穩(wěn)定。當爐氣中SO2濃度波動時，最常見的問題是：氣濃高時一段床層因進氣溫度偏高而超溫，氣濃低時四段床層進氣溫度不夠而需要補熱。一般情況下，兩種流程都能正常操作調節(jié)，但當氣濃出現較大波動時，流程2更容易出現一段超溫或四段熱量不足。在轉化工段的氣體換熱器中，通常Ⅴ換最大，Ⅲ換次之。Ⅲ換、Ⅰ換和Ⅴ換、Ⅱ換搭配分別用以加熱一段、四段進口煙氣，比Ⅴ換、Ⅰ換和Ⅲ換、Ⅱ換搭配，更有助于解決一段超溫或四段欠溫的問題（Ⅳ換因面積太小其對煙氣的加熱作用可以忽略）。公司在實際生產中，鋅系統(tǒng)的“Ⅲ、Ⅰ—Ⅴ、Ⅵ、Ⅱ”流程當SO2濃度在6.5～9.0%之間時，轉化都可正常操作；鉛系統(tǒng)的“Ⅴ、Ⅵ、Ⅰ—Ⅲ、Ⅱ”流程當S02濃度高于8.5%或低于6.8%時，就有可能出現超溫或欠溫問題，換熱方案的不同是主要的原因。

圖1“Ⅲ、Ⅰ—Ⅴ、Ⅵ、Ⅱ”轉化換熱流程

圖2“Ⅴ、Ⅵ、Ⅰ—Ⅲ、Ⅱ”轉化換熱流程

3 結語

基于以上的認識，公司所有的冶煉煙氣制酸系統(tǒng)均采用了五段轉化，之后的8萬t/a鉛熔池熔煉系統(tǒng)中也改用了“Ⅲ、Ⅰ—Ⅴ、Ⅵ、Ⅱ”流程。濟源市萬洋金鉛集團、濟源市金利冶煉有限責任公司等也借鑒此經驗，采用“Ⅲ、Ⅰ—Ⅴ、Ⅵ、Ⅱ”換熱流程的轉化工藝。

Discussion on conversion process of acid-making with smelting gas

DING Shuang-yu

The process flow of conversion section of acid-making with gas from 180 000 t/a zinc smelting in Yu?guang zinc industry Co Ltd.,was introduced and compared with the process flow of acid-making with lead smelt?ing gas.

zinc smelting gas;lead smelting gas;acid-making;conversion;process flow

book=50,ebook=15

TQ111.1

B

1672-6103（2010）05-0050-02

丁雙玉（1972—），女，河南南陽人，畢業(yè)于昆明理工大學環(huán)境工程專業(yè)，環(huán)境工程師，現就職于豫光鋅業(yè)公司工藝處，在豫光鋅業(yè)公司18萬t/a鋅冶煉煙氣制酸系統(tǒng)試產過程中負責工藝管理工作。

2010-04-26