二硫化鉬生產(chǎn)工藝廢氣處理新方法

解小鋒，魏改莉，惠三順，劉智全

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司化學(xué)分公司，陜西 渭南 714000)

0 前言

二硫化鉬生產(chǎn)線產(chǎn)生的廢氣主要有HCl、HF、H2O、NOx，若處理不到位就加以排放，會(huì)對(duì)大氣造成污染，并嚴(yán)重影響周圍居民的生活環(huán)境。目前國(guó)內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)對(duì)廢氣的處理主要是液體吸收凈化法［1］，它是利用廢氣中各混合組分在選定的吸收劑中溶解度不同，或者其中某一種或多種組分與吸收劑中活性組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將有害物從廢氣中分離出來，達(dá)到凈化廢氣的目的［2］。其主要方式是利用吸收塔對(duì)產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行吸收，但長(zhǎng)時(shí)間使用吸收塔時(shí)就會(huì)產(chǎn)生如下一些缺陷:如成本過高、長(zhǎng)時(shí)間吸收效果下降明顯、出現(xiàn)問題不易維護(hù)、廢氣量瞬間過大時(shí)不能完全吸收等。造成了廢氣處理在使用一段時(shí)間后容易出現(xiàn)廢氣不達(dá)標(biāo)的情況。為了有效處理廢氣，先采用過量堿液(氫氧化鈉)直接吸收廢氣，然后尾氣再用還原吸收劑尿素作為補(bǔ)充凈化手段。該法處理廢氣處理效果良好，操作簡(jiǎn)單，設(shè)備易于維護(hù)。

1 與凈化塔吸收法比較

二硫化鉬生產(chǎn)線之前所用的廢氣處理設(shè)備為吸收塔，所采用的酸堿中和吸收法的吸收劑為氫氧化鈉。吸收塔由于在工藝原理上采用氣相過量和液相分散逐段接觸進(jìn)行酸堿中和吸收，在酸浸反應(yīng)剛開始及升溫時(shí)由于短期產(chǎn)生的廢氣量過大，存在不能完全吸收的情況，另外管路和通風(fēng)機(jī)無法徹底解決廢氣和水蒸氣遇冷形成混合酸，無法徹底解決密封防泄漏以及對(duì)管路和通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的腐蝕，而且吸收塔在運(yùn)行一段時(shí)期后由于酸堿中和使吸收塔內(nèi)部的噴淋、填料、塔板、管道等已有較多的結(jié)晶鹽，逐漸增加造成填料對(duì)堿液的分散效果越來越差導(dǎo)致對(duì)廢氣吸收效率的下降，進(jìn)而達(dá)不到環(huán)保的廢氣治理要求，并造成大量的環(huán)保投訴?，F(xiàn)二硫化鉬生產(chǎn)線改用堿罐直接進(jìn)行吸收處理廢氣，并以緩沖罐對(duì)尾氣進(jìn)行補(bǔ)充吸收，此法在工藝原理上采用液相過量進(jìn)行廢氣酸堿中和吸收，設(shè)備要求簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，不易被腐蝕，吸收效果好。吸收塔與堿罐吸收廢氣比較見表1。

表1 吸收塔與堿罐吸收廢氣比較

2 廢氣處理原理

此法以氫氧化鈉作為吸收劑，先對(duì)廢氣中大量的NOx和少量揮發(fā)的HCl 和HF 進(jìn)行吸收，然后利用還原劑尿素對(duì)少量的Nox進(jìn)行吸收。

廢氣中的NOx主要為NO2、NO，NaOH 和NO2反應(yīng)生成硝酸鹽和亞硝酸鹽，和N2O3(NO2+NO)反應(yīng)生成亞硝酸鹽，NaOH 和HCl 反應(yīng)生成NaCl。

3 廢氣處理方式

在二硫化鉬生產(chǎn)工藝正常運(yùn)行的情況下，該法以堿罐直接吸收廢氣作為處理方式，利用真空泵提供動(dòng)力，廢氣處理工藝路線見圖1。

圖1 堿-尿素廢氣處理工藝流程

4 影響因素

4.1 堿罐數(shù)量

利用堿罐直接吸收廢氣時(shí)，在真空泵的作用下，堿液會(huì)劇烈翻騰充分與廢氣進(jìn)行反應(yīng)，因此，堿罐中液位不能超過堿罐高度的75%。在吸收廢氣時(shí)，若堿罐個(gè)數(shù)較少，承裝的堿液量較少，廢氣反應(yīng)歷程較短，就會(huì)造成廢氣處理不完全;若堿罐個(gè)數(shù)較多，會(huì)增大真空泵的負(fù)荷，并造成廢氣不能及時(shí)吸收而從反應(yīng)釜溢出。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)3 個(gè)堿罐既能完全將廢氣進(jìn)行處理，也能保證工藝生產(chǎn)產(chǎn)生的廢氣被及時(shí)吸收。

4.2 堿液液位高低

本文試驗(yàn)了1#、2#、3#堿罐分別在不同液位時(shí)處理廢氣的效果，發(fā)現(xiàn)單個(gè)堿罐堿液的液位對(duì)吸收效果影響不大(見表2)，而3 個(gè)堿罐的總液位高度對(duì)處理效果有一定影響。如圖2 所示，堿液濃度固定為10%，尿素濃度為40 g/L，在3 個(gè)堿罐的總液位高度為9 m 時(shí)，即廢氣處理歷程為9 m 時(shí)，廢氣能被很好地處理。

表2 不同堿罐液位對(duì)廢氣吸收效果的影響

圖2 堿罐堿液液位對(duì)廢氣吸收效果的影響

4.3 堿液濃度

本文所述方法以NaOH 為廢氣吸收劑，在選定堿罐個(gè)數(shù)為3 個(gè)，液位高度為9 m 時(shí)，尿素濃度定為40 g/L，分別試驗(yàn)了2%、5%、8%、10%、15%、18%、22%共7 個(gè)不同濃度下堿液處理廢氣情況，發(fā)現(xiàn)在堿液濃度大于8%時(shí)，廢氣能被極好地處理。如圖3所示，而當(dāng)新配吸收堿液濃度超過22%時(shí)，堿液易于結(jié)晶堵塞管道。因此新配堿吸收液濃度應(yīng)控制在12%～20%。吸收終點(diǎn)控制在8%。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在堿液濃度大于2%時(shí)，生產(chǎn)過程中揮發(fā)的少量HCl和HF 就能被很好的吸收，使HCl 含量降低為50 μL/L，使HF 含量降為20 μL/L。因此，試驗(yàn)中對(duì)條件的選擇主要考慮NOx含量。

圖3 堿罐堿液濃度對(duì)廢氣吸收效果的影響

4.4 尿素濃度

尿素作為堿液吸收廢氣后進(jìn)行再次吸收的補(bǔ)充凈化手段，對(duì)排放較低濃度的廢氣有很好的作用。在選定堿罐個(gè)數(shù)為3 個(gè)，總液位高度為9 m，NaOH濃度為12%的條件下，對(duì)不同濃度的尿素(分別為20 g/L、40 g/L、60 g/L、80 g/L、100 g/L、120 g/L)進(jìn)行了試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)尿素濃度在大于60 g/L 的情況下，廢氣吸收效果較好，如圖4 所示。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況新配尿素的濃度控制100～150 g/L，吸收終點(diǎn)濃度控制為60 g/L。

4.5 補(bǔ)氣口大小

圖4 尿素濃度對(duì)廢氣吸收效果的影響

除上述影響因素外，補(bǔ)氣口的大小也對(duì)廢氣吸收效率有一定的影響，一方面調(diào)節(jié)補(bǔ)氣口可以改變廢氣的流速改變廢氣濃度;另一方面調(diào)節(jié)補(bǔ)氣口可以改變廢氣中NO 的氧化速率，提高廢氣凈化效率。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，補(bǔ)氣閥上有5 個(gè)閘口，每次開關(guān)補(bǔ)氣管道的1/5 以增加空氣。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該控制閥在開啟3/5 時(shí)，既能保證廢氣的處理速度，也能保證廢氣的處理效果。

5 實(shí)際運(yùn)行效果

選定3 個(gè)堿罐，總液位高度為9 m 時(shí)，堿液、尿素濃度分別為13%、120 g/L 時(shí)，對(duì)二硫化鉬正常生產(chǎn)產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行處理，效果顯著，見表3 所示。

表3 NaOH-尿素直接吸收廢氣工藝指標(biāo)

6 結(jié)論

本文介紹了一種新型的處理廢氣方法，在條件選擇合適后能較好地處理二硫化鉬生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢氣，解決了廢氣對(duì)生產(chǎn)的制約。此方法與之前工藝所用吸收塔方法進(jìn)行了比較，不僅較好地解決了吸收塔廢氣吸收處理不完全的問題，還解決了設(shè)備不易維護(hù)的難題。此方法還可作為參考應(yīng)用于其他廢酸氣的處理。

［1］王海強(qiáng)，吳忠標(biāo).煙氣氮氧化物脫除技術(shù)的特點(diǎn)分析［J］.能源工程.2004，(3):27-30.

［2］童志權(quán).工業(yè)廢氣凈化與利用［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2001.