淺析氨法脫硫尾氣硫酸霧的去除

張 健， 劉 群， 陳銀根， 王曉顏

(銅陵市華興化工有限公司， 安徽銅陵 244000)

淺析氨法脫硫尾氣硫酸霧的去除

張 健， 劉 群， 陳銀根， 王曉顏*

(銅陵市華興化工有限公司， 安徽銅陵 244000)

氨法脫硫尾氣深度治理主要是去除尾氣中的硫酸霧。其主要工藝為從超重力器排出尾氣進(jìn)入氨法填料吸收塔進(jìn)行充分吸收，再經(jīng)新型除沫器，除沫除去細(xì)小霧沫，最后再進(jìn)入電除霧器除去氣溶膠。治理后排放氣體中SO2、硫酸霧質(zhì)量濃度能夠達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

硫酸生產(chǎn) 硫酸霧 尾氣 深度治理 電除霧器

Abstract: Treating the exhaust deeply by ammonia desulphurization is to remove sulphuric acid mist in the exhaust. Its main process is that the exhaust which comes from the high gravity reactor go into the ammonia-packed tower for full absorption，then into the new type demister, to remove mist，at last get into electrostatic demister to remove the aerosols. With SO2treated in tail gas, sulphuric acid mist concentration meet the environmental standards.

Keywords: sulphur dioxide; sulphuric acid mist; tail gas; deep treatment; electrostatic demister

銅陵市華興化工有限公司現(xiàn)有3套200 kt/a硫鐵礦制酸裝置，采用氨法脫硫去除尾氣中SO2氣體和硫酸霧。雖然排放氣體中SO2氣體達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，但硫酸霧明顯超標(biāo)。按HJ 544—2016《固定污染源廢氣 硫酸霧的測(cè)定 離子色譜法》規(guī)定，排放氣體中硫酸霧質(zhì)量濃度需低于30 mg/m3，國(guó)內(nèi)硫酸生產(chǎn)廠家難以達(dá)到。因?yàn)殡x子色譜法是吸收所有的硫酸根離子，然后折算成硫酸霧，并不是實(shí)際的硫酸霧，為此必須對(duì)尾氣進(jìn)行深度治理。該公司在三套系統(tǒng)中選二系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，擬試驗(yàn)成功后在一、三系統(tǒng)推廣。該裝置于2016年9月打樁、2016年12月投入使用。經(jīng)過(guò)2多月的試運(yùn)行，排放氣體中硫酸霧能達(dá)到HJ 544—2016《固定污染源廢氣 硫酸霧的測(cè)定 離子色譜法》的規(guī)定。現(xiàn)將該裝置運(yùn)行特點(diǎn)介紹如下，以饗同行。

1 原尾氣脫硫工藝

尾氣從二吸塔出口進(jìn)入超重力設(shè)備。來(lái)自循環(huán)槽的吸收液由泵輸送，調(diào)節(jié)流量后由超重力設(shè)備上部的液體分布器噴灑在填料表面。氣體和液體在腔體及填料表面逆流接觸并發(fā)生反應(yīng)，液體由轉(zhuǎn)子內(nèi)緣沿填料向外緣流動(dòng)，并被甩到外殼匯集后經(jīng)超重力設(shè)備下部的液體出口管排入循環(huán)槽，氣體經(jīng)過(guò)填料后由氣體出口管排出，完成SO2的吸收過(guò)程。氨水補(bǔ)充到循環(huán)槽中。

進(jìn)超重力設(shè)備氣量為80 000 m3/h，氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%，進(jìn)氣中SO2質(zhì)量濃度5 g/m3，離開(kāi)系統(tǒng)的氣體SO2質(zhì)量濃度400 mg/m3。循環(huán)吸收液流量：?jiǎn)闻_(tái)超重力設(shè)備的循環(huán)液流量200～250 m3/h，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)SO2濃度不同，可有所降低。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為200 r/min?？刂蒲h(huán)液密度在1.15 g/cm3左右，堿度為1～2 mol/L。

2 原脫硫工藝性能

未進(jìn)行深度治理前，排放氣體中SO2基本能達(dá)標(biāo)，但硫酸霧超標(biāo)嚴(yán)重，排放質(zhì)量濃度約為200 mg/m3。

該公司曾做過(guò)內(nèi)部工藝調(diào)整試驗(yàn)，將尾氣吸收循環(huán)母液pH值降低到6.0時(shí)，酸霧問(wèn)題有著明顯的好轉(zhuǎn)，但SO2排放濃度易超標(biāo)。經(jīng)咨詢探討分析后，認(rèn)為出現(xiàn)這樣的情況主要是兩方面原因造成：①現(xiàn)有超重力脫硫工藝，尾氣中氣相SO2與循環(huán)吸收母液中液相氨、亞硫酸銨反應(yīng)時(shí)間短，造成脫硫效率低，需加大氨水用量達(dá)到脫硫目的；②循環(huán)吸收母液中氨水用量增加，導(dǎo)致氣相中游離氨含量過(guò)高，與尾氣中的氣相水和SO2反應(yīng)，生成了氣固相亞硫酸銨，也就是通稱的“氣溶膠”，隨著尾氣一起排出，并且過(guò)量的氣相游離氨一并被帶出，形成氨逃逸。為此必須在后續(xù)工序中進(jìn)行尾氣深度治理。

3 尾氣深度治理項(xiàng)目

氨法脫硫的吸收、氧化反應(yīng)方程式如下：

SO2+NH3+H2O→NH4HSO3

(1)

SO2+2NH3+H2O→(NH4)2SO3

(2)

(NH4)2SO3+SO2+H2O→2NH4HSO3

(3)

NH4HSO3+NH3+H2O→ (NH4)2SO3·H2O

(4)

氨液吸收SO2屬酸堿中和反應(yīng)，反應(yīng)速度較快，吸收比較徹底。一般氨液pH值控制在5～6時(shí)，單級(jí)SO2吸收效率可達(dá)到92%以上，在硫酸尾氣治理方面是比較成熟的方法。生成亞硫酸銨或硫酸銨可以進(jìn)一步衍生應(yīng)用，回收利用。

該項(xiàng)目第一級(jí)采用超重力吸收法，設(shè)備體積小，作用率高，是比較理想的吸收工藝；但在SO2濃度較高時(shí)，很難適應(yīng)目前GB26132—2010《硫酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》排放要求。其主要存在吸收液濃度高，氧化速度慢、NH3氣分壓較大、逃逸多、夾帶微細(xì)顆粒霧多，含鹽度高；濕尾氣從煙囪排出后，難以迅速擴(kuò)散，形成“白羽”，感觀效果差，鹽及其顆粒物都存在超標(biāo)現(xiàn)象。深度治理工藝方案為：從超重力器排出尾氣進(jìn)入氨法填料吸收塔(φ4 000 mm,優(yōu)質(zhì)FRP結(jié)構(gòu)，耐腐蝕、強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng))，銨鹽循環(huán)吸收液質(zhì)量濃度控制小于或等于200 g/L，pH值控制在5～6，進(jìn)行深度吸收；塔內(nèi)裝填PP材質(zhì)“S”型規(guī)整填料(2 m)，通氣速度高,氣體阻力小，氣液充分接觸，吸收效率高。煙氣中SO2吸收達(dá)標(biāo)后，經(jīng)新型除沫器一次除沫；為進(jìn)一步提高除霧沫效果，定期利用脫硫補(bǔ)水，對(duì)其進(jìn)行沖洗，確保除沫器清潔。

經(jīng)二次初級(jí)除霧的煙氣，仍?shī)A帶少量細(xì)霧顆粒，細(xì)霧中溶有銨鹽，需要進(jìn)一步去除，需采用CF型高速濕式電除霧(塵)器，通氣流速小于或等于2.0 m/s，可有效收集細(xì)霧顆粒，并實(shí)現(xiàn)排放氣體穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

4 尾氣深度治理設(shè)備簡(jiǎn)介

經(jīng)多方調(diào)研，該公司決定由雙盾環(huán)境科技有限公司完成該項(xiàng)目工程總承包，并保證指標(biāo)排放氣體SO2質(zhì)量濃度小于200 mg/m3，硫酸霧小于30 mg/m3。其主要設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1,2。

表1 氨法尾氣脫硫塔深度治理主要設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 尾氣脫硫深度治理電除霧器主要設(shè)計(jì)參數(shù)

4.1 脫硫塔

脫硫塔由φ4 000 mm×11 000 mm FRP制成，內(nèi)置填料高2 m，噴頭16只及波160除沫裝置等組成。脫硫塔脫硫工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 脫硫塔脫硫工藝流程

4.2 電除霧器

1) 上殼體：上殼體外殼為四邊形，片體間采用螺栓連接，連接縫用CFRP積層密封。上殼體內(nèi)部設(shè)置間斷噴淋系統(tǒng)并設(shè)有1個(gè)人孔，2個(gè)視鏡孔。

2) 陽(yáng)極：濕式電除霧器陽(yáng)極是對(duì)邊為330 mm的正六邊形管，高度為4.5 m。采用一次性整體成型技術(shù)。陽(yáng)極采用的材料是高性能導(dǎo)電玻璃鋼材料。此材料是以高分子材料為粘合劑、纖維及其制品作為增強(qiáng)材料、高碳纖維為導(dǎo)電功能材料而合成的復(fù)合材料。導(dǎo)電玻璃鋼材料具有質(zhì)量小、強(qiáng)度高、導(dǎo)電性能優(yōu)異(該材料具有與金屬相似的高導(dǎo)電性)等特點(diǎn)。同時(shí)還具有耐化學(xué)腐蝕、耐高溫，易制作，不變形，阻燃性能好，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。導(dǎo)電玻璃鋼材料具有比金屬材料更好的耐腐蝕、穩(wěn)定性能。

3) 中殼體：中殼體外殼為四邊形，分為二片制作，片體采用螺栓連接，連接縫用CFRP積層。中殼體內(nèi)部設(shè)置二層氣體整流板，以改善氣體分布狀況，使氣體分布均勻后進(jìn)入集塵極室，提高了整體除塵效率。中殼體設(shè)有1個(gè)人孔，2個(gè)視鏡孔。

4) 下殼體：下殼體外殼為四邊形，為整體制作，與中殼體連接，連接縫用CFRP積層。下殼體內(nèi)部設(shè)置氣體導(dǎo)流板，使煙氣均勻進(jìn)入中殼體。下殼體設(shè)有人孔1個(gè)。

5) 絕緣子室：絕緣子室采用清掃風(fēng)+絕緣礙子形式，使絕緣性更好，故障率更低。

6) 陰極系統(tǒng)：陰極系統(tǒng)由上部框架、下部框架、陰極線、上下框架連接吊桿、重錘等組成。①上部框架：上部框架由大、小梁組成，大小梁采用復(fù)合材質(zhì)，既保證梁的剛度，又滿足導(dǎo)電要求；②下部框架：下

部框架材質(zhì)為CFRP，下部框架上設(shè)有重錘固定孔；③陰極線是濕式電除霧器中又一關(guān)鍵部件,陰極線的放電性能會(huì)直接影響到濕式電除霧器的除塵、除霧性能。陰極線采用2205材質(zhì)極線；此結(jié)構(gòu)形式的極線保證在濕式電除霧器以較高的流速經(jīng)過(guò)陰極系統(tǒng)時(shí)，不僅具有高效的除塵、除霧效率，還能保證不會(huì)產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象。

5 深度治理結(jié)果

采用離子色譜法對(duì)排放氣體測(cè)定，經(jīng)第三方檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 進(jìn)行深度治理后排放氣體SO2、硫酸霧濃度

因系統(tǒng)調(diào)試不完善，所以第一次檢測(cè)仍出現(xiàn)少量超標(biāo)現(xiàn)象。后經(jīng)過(guò)調(diào)整，進(jìn)行了兩次檢測(cè)，均能達(dá)標(biāo)排放。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)銅陵市華興化工有限公司的實(shí)際檢驗(yàn)，認(rèn)為采用該方法深度治理尾氣切實(shí)可行，能夠達(dá)到環(huán)保要求，是一種值得在全行業(yè)推廣的技術(shù)。

Analysisontreatingtheexhaustdeeplybyammoniadesulphurization

ZHANGJian,LIUQun,CHENYingen,WANGXiaoyan

(Huaxing Chemical Industry Corporation, Tongling, Anhui 244000, China)

TQ111.16

B

1002-1507(2017)08-0041-03

2017-05-30。

張健，男，銅陵市華興化工有限公司高級(jí)工程師，現(xiàn)從事硫酸生產(chǎn)管理工作。電話：0562-3802196。

*通訊作者： 王曉顏。E-mail: 273153783@qq.com。