銅冶煉煙氣制酸工藝異常分析及技改實(shí)踐

李兆鈞，劉建萍，王林楓，李華成，張均杰

(煙臺(tái)國(guó)潤(rùn)銅業(yè)有限公司，山東煙臺(tái) 264002)

銅冶煉煙氣制酸工藝異常分析及技改實(shí)踐

李兆鈞，劉建萍，王林楓，李華成，張均杰

(煙臺(tái)國(guó)潤(rùn)銅業(yè)有限公司，山東煙臺(tái) 264002)

介紹了煙臺(tái)國(guó)潤(rùn)銅業(yè)有限公司銅冶煉煙氣制酸系統(tǒng)工藝指標(biāo)異常現(xiàn)象，2015年11—12月在風(fēng)機(jī)出口二氧化硫濃度無異常變化的情況下，二氧化硫轉(zhuǎn)化率持續(xù)下降，使吸收塔進(jìn)口二氧化硫濃度增大，造成尾吸用堿量的異常增大。針對(duì)此現(xiàn)象分析原因并采取了相應(yīng)的技改措施。改造后各項(xiàng)工藝指標(biāo)正常，轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.9%，尾氣排放ρ(SO2)低于300 mg/m3。同時(shí)對(duì)利舊設(shè)備的有效使用提出了建議。

冶煉煙氣 硫酸生產(chǎn) 異常現(xiàn)象 轉(zhuǎn)化率 技術(shù)改造

煙臺(tái)國(guó)潤(rùn)銅業(yè)有限公司是山東省規(guī)模較大銅冶煉企業(yè)之一，主要從事銅冶煉制酸、廢舊金屬銅再生利用、多種有色金屬綜合回收等業(yè)務(wù)。銅冶煉制酸系統(tǒng)始建于1970年前后，于2014年下半年進(jìn)行技改，采用絕熱蒸發(fā)封閉酸洗凈化、間冷器移熱，“3+1”4段轉(zhuǎn)化、ⅣⅠ-Ⅲ Ⅱ換熱工藝，并設(shè)置堿法尾氣脫硫系統(tǒng)，確保尾氣排放達(dá)標(biāo)。2015年11—12月制酸系統(tǒng)出現(xiàn)轉(zhuǎn)化率異常下降、尾吸用堿量增大等異?，F(xiàn)象，經(jīng)過檢測(cè)分析，找出了造成這種異?，F(xiàn)象的原因，并在不影響正常生產(chǎn)的情況下提出最優(yōu)解決方案，避免損失進(jìn)一步擴(kuò)大。經(jīng)過技術(shù)改造后，生產(chǎn)恢復(fù)正常。

1 生產(chǎn)異?，F(xiàn)象

異?，F(xiàn)象集中在2015年11—12月，在風(fēng)機(jī)出口二氧化硫濃度無異常變化的情況下，二氧化硫轉(zhuǎn)化率持續(xù)下降，使吸收塔進(jìn)口二氧化硫濃度增大，造成尾吸用堿量的異常增大。

1.1 SO2轉(zhuǎn)化率異常

2015年7—12月SO2轉(zhuǎn)化率異常情況的數(shù)據(jù)見表1。

表1 2015年7—12月SO2轉(zhuǎn)化率數(shù)據(jù)

SO2轉(zhuǎn)化率在11月初開始略微下降，到11月中下旬、12月份有明顯的降低，對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)生一定的影響。

1.2 尾氣SO2濃度增大導(dǎo)致用堿量異常

尾氣SO2濃度增大導(dǎo)致尾吸用堿量的異常增高，2015年7—12月用堿量見表2。

表2 2015年7—12月用堿量

從表2可以看出：7—9月的用堿量基本持平，到10月份略有下降，11—12月用堿量持續(xù)異常增多。

2 異?，F(xiàn)象原因分析

異常現(xiàn)象主要為出轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的SO2濃度異常增高，而SO3的吸收率不變，可推斷出干吸工序無遺漏現(xiàn)象，問題出現(xiàn)在轉(zhuǎn)化工序。

為了找出問題所在，對(duì)幾個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的SO2濃度進(jìn)行了二次測(cè)試，分別為吹煉爐出銅期和空吹期，測(cè)試結(jié)果見表3，同時(shí)也對(duì)進(jìn)口催化劑活性進(jìn)行了檢測(cè)。

表3 SO2濃度測(cè)試結(jié)果

由表3數(shù)據(jù)可見：在出銅期和空吹期轉(zhuǎn)化器四段出口與Ⅳa換熱器出口SO2濃度相差很大，二吸塔出口SO2濃度也較高。

2.1 Ⅳ換熱器出現(xiàn)漏點(diǎn)

轉(zhuǎn)化 Ⅳ 換熱器共有2臺(tái)，串聯(lián)使用，風(fēng)機(jī)出口煙氣經(jīng) Ⅳ 換熱器升溫再進(jìn) Ⅰ 換熱器升溫最后進(jìn)入一段轉(zhuǎn)化。Ⅳa換熱器交換介質(zhì)溫差較大，易發(fā)生露點(diǎn)腐蝕而出現(xiàn)漏點(diǎn)的可能性較大，Ⅳb換熱器交換介質(zhì)溫差較小，出現(xiàn)漏點(diǎn)可能性也較小。2014年技術(shù)改造時(shí)，設(shè)計(jì)φ(SO2)為10%，換熱器設(shè)計(jì)值見表4[1]。

表4 換熱器設(shè)計(jì)值

從表4可以看出：φ(SO2)為10%時(shí)，Ⅳ換熱器設(shè)計(jì)面積需要2 980 m2，實(shí)際利舊2臺(tái)換熱器的面積為5 400 m3。

2.2 催化劑檢測(cè)

經(jīng)檢測(cè)，進(jìn)口催化劑的活性沒有問題，工藝控制也是按指標(biāo)進(jìn)行的，可以排除催化劑的影響。

因此，造成此次異?，F(xiàn)象原因?yàn)槔f設(shè)備Ⅳa換熱器換熱管出現(xiàn)漏點(diǎn)。Ⅳa換熱器屬于冷熱介質(zhì)換熱，溫差大，造成換熱管底部形成冷凝酸附著在換熱管壁上，對(duì)其造成腐蝕致漏。

3 技改方案

Ⅳ換熱器是老式雙圓缺換熱器，設(shè)備壓降大，從1995年投入使用至今更換過2次底板。本次對(duì)其進(jìn)行技改共有3種思路：①新上1臺(tái)換熱器，開車期間可連接好煙氣管道，停車時(shí)進(jìn)行切換，該方案徹底解決問題，但費(fèi)用較高，加工準(zhǔn)備期長(zhǎng)；②停車尋找換熱管漏點(diǎn)，進(jìn)行維修，該方案費(fèi)用低，但漏點(diǎn)難以確定，停車維修時(shí)間長(zhǎng)，需檢修10 h以上，影響正常生產(chǎn)；③放棄Ⅳa換熱器,增設(shè)二氧化硫和三氧化硫 氣體短路管各1條，規(guī)格為φ1 416 mm×8 mm，停車時(shí)進(jìn)行切換，將Ⅳa換熱器甩開進(jìn)行維修。

經(jīng)綜合考量，認(rèn)為第三種方案對(duì)生產(chǎn)影響小，解決問題時(shí)間快，成本相對(duì)較低，比較合理。

棄用Ⅳa換熱器，有時(shí)空吹期外會(huì)打破熱平衡，需靠電爐維持生產(chǎn)，但主風(fēng)機(jī)電耗會(huì)有所降低。也可采用這樣的解決辦法：甩開Ⅳa換熱器后根據(jù)生產(chǎn)情況，拆除舊換熱器，提高冶煉系統(tǒng)整體負(fù)荷，將φ(SO2)由原來的8%提升到10%左右，以滿足轉(zhuǎn)化工序熱平衡的需要。

4 技改后運(yùn)行情況

改造前后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器煙氣量均為60 000～65 000 m3/h，φ(SO2)由8%提高到10%左右，SO2轉(zhuǎn)化率均達(dá)到99.90%，排空尾氣ρ(SO2)小于300 mg/m3，尾氣堿用量由原來約17 t/月變?yōu)榧s24 t/月。

技改后在保持原有產(chǎn)量的同時(shí),甩開Ⅳa換熱器仍能維持工藝指標(biāo)正常，效果較為理想，不僅解決了轉(zhuǎn)化率低的問題，而且降低了系統(tǒng)阻力，提高了風(fēng)機(jī)拉氣能力，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。

5 結(jié)語

制酸系統(tǒng)的正常運(yùn)行對(duì)保障企業(yè)熔煉系統(tǒng)的正常生產(chǎn)至關(guān)重要。此次工藝異常，由于巡檢及時(shí)，應(yīng)對(duì)措施得力，造成損失并不大。為避免類似問題的重復(fù)發(fā)生，結(jié)合國(guó)潤(rùn)公司實(shí)際生產(chǎn)情況，集中分析了利舊設(shè)備初期、中期、后期出現(xiàn)的故障、原因，并制定相應(yīng)維修計(jì)劃，對(duì)公司利舊設(shè)備進(jìn)行分類處理，采取不同等級(jí)、不同內(nèi)容的檢測(cè)手段和巡檢制度，保障了設(shè)備的使用效率以及生產(chǎn)穩(wěn)定。

[1] 漆建蘭,劉建萍，李兆宏，等.銅冶煉煙氣制酸裝置提高轉(zhuǎn)化氣濃技改實(shí)踐[J].硫酸工業(yè)，2016(3):5-8.

Analysis of abnormal key process index and practice of retrofit technologies of copper smelting gas sulphuric acid process

LIZhaojun，LIUJianping，WANGLinfeng，LIHuacheng，ZHANGJunjie

(Yantai Guorun Copper Co.，Ltd.，Yantai，Shandong，264002，China)

The abnormal key process index of copper smelting gas sulphuric acid process at Yantai Guorun Copper Co., Ltd. was described. It was found that the sulphur dioxide conversion rate decreased continuously when no abnormal change in the concentration of sulphur dioxide at the outlet of the blower during November to December in 2015, which resulted in the increase of the concentration of sulphur dioxide at the inlet of the absorption tower and abnormal increase in the amount of alkali consumption to for the tail gas treatment. Root cause analysis was conducted for the abnormal observation and retrofit technologies were taken to bring the key process index back to normal. Conversion rate was 99.9% and the concentration of sulphur dioxide of the emitted tail gas was less than 300 mg/m3. Moreover, suggestions were made for the effection use of the old equipment.

smelting gas; sulphuric acid production; abnormal phenomena; conversion rate; retrofit technologies

2017-03-18。

李兆鈞，男，煙臺(tái)國(guó)潤(rùn)銅業(yè)有限公司碩士研究生，主要從事工藝技術(shù)管理工作。電話：18363804810；E-mail：89lizhaojun@163.com。

TQ111.16

B

1002-1507(2017)06-0016-03