硫酸尾氣處理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

陸令學(xué)(大新桂南化工有限責(zé)任公司，廣西 崇左 532315)

0 引言

硫酸屬于重要的化工品之一，在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中都會(huì)使用硫酸。硫酸產(chǎn)量通常被衡量一個(gè)國(guó)家化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志。但是作為高污染性的化工行業(yè)，硫酸工業(yè)在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中會(huì)向大氣排放較多的二氧化硫，嚴(yán)重污染了環(huán)境。在當(dāng)前硫酸尾氣處理技術(shù)越來(lái)越成熟，應(yīng)用比較廣泛的是在傳統(tǒng)工藝上進(jìn)行改良的脫硫技術(shù)。硫酸尾氣脫硫技術(shù)的方法較多，硫酸工業(yè)生產(chǎn)廠會(huì)按照自身的經(jīng)營(yíng)狀況以及工藝生產(chǎn)狀況選擇適當(dāng)?shù)拿摿蚣夹g(shù)。由于硫酸尾氣處理技術(shù)的水平高低直接影響到了環(huán)境保護(hù)工作開(kāi)展的效果?；诖?，在本次研究當(dāng)中針對(duì)該方面內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 硫酸尾氣處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 活性焦法

硫酸尾氣處理技術(shù)當(dāng)中活性焦法處理工藝主要是以物理、化學(xué)吸附以及催化反應(yīng)為原理所研制出的一種高效和綠色的脫硫技術(shù)。該種脫硫工藝主要是利用活性焦自身具有較強(qiáng)的催化性和吸附性，能夠使硫酸尾氣當(dāng)中煙氣所包含的二氧化硫、水蒸氣等物質(zhì)進(jìn)行氧化催化反應(yīng)，然后生成硫酸，并且能夠?qū)⑵湮降交钚越贡砻嬷?，轉(zhuǎn)移到微孔部位進(jìn)行儲(chǔ)存，與此同時(shí)還可以釋放出活性吸附位，能夠繼續(xù)對(duì)二氧化硫進(jìn)行吸附。吸附飽和的活性焦炭，在脫硫吸收塔當(dāng)中采用間接加熱的方式可以實(shí)現(xiàn)再利用，同時(shí)還可以釋放出濃度較高的二氧化硫?？梢詫⑵浠厥盏搅蛩嵘a(chǎn)系統(tǒng)和裝置當(dāng)中，再生后的活性焦可以在脫硫吸附塔當(dāng)中進(jìn)行循環(huán)的使用。關(guān)于活性膠法脫硫技術(shù)，在江西銅業(yè)股份有限公司的子公司脫硫系統(tǒng)當(dāng)中得到了應(yīng)用。脫硫系統(tǒng)主要是由吸附脫除系統(tǒng)、活性焦再生系統(tǒng)以及物料輸送系統(tǒng)等所組成。在脫硫煙氣吸附塔當(dāng)中，煙氣流量與二氧化碳濃度波動(dòng)比較大的狀況之下，這一裝置的運(yùn)行比較平穩(wěn)，并且脫硫之后的尾氣二氧化硫質(zhì)量濃度低于280mg/m3，達(dá)到了我國(guó)對(duì)于硫酸尾氣排放的要求標(biāo)準(zhǔn)。但是在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行和該種方法脫硫時(shí)，蒸汽和電能消耗較大，屬于運(yùn)行成本較高的一種脫硫裝置和技術(shù)，同時(shí)在產(chǎn)生廢活性焦處理方面也是當(dāng)前未能解決的一個(gè)技術(shù)難題[1]。

1.2 離子液吸收法

硫酸工業(yè)尾氣處理技術(shù)在科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展之下，得到了持續(xù)性的更新。其中離子液循環(huán)吸收法脫硫技術(shù)重點(diǎn)內(nèi)容，便是吸收劑，主要的成分有有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)極陰離子，同時(shí)還會(huì)增加一些少量的活化劑、抗氧化劑以及緩蝕劑等。將這些制劑配備成一定比例的溶液，便可以在低溫條件下吸收尾氣當(dāng)中的一些二氧化硫。其中在高溫狀況之下，也能夠解析出高純度的二氧化硫氣體，這樣能夠達(dá)到脫硫目的，也能夠有效地回收尾氣當(dāng)中所含有的二氧化硫。離子液循環(huán)吸收法在巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司得到應(yīng)用，在采用該種硫酸尾氣處理技術(shù)之后，該公司尾氣中的排放質(zhì)量濃度由980mg/m3下降到90mg/m3左右，充分說(shuō)明這一硫酸脫硫技術(shù)的二氧化硫處理效果較好。同時(shí)通過(guò)長(zhǎng)期采用離子液吸收法脫硫技術(shù)在應(yīng)用之后，突出的表現(xiàn)便是脫硫的效率比較高，吸收劑對(duì)于二氧化硫的回收率也較高，并且不會(huì)造成二次污染，在當(dāng)前我國(guó)環(huán)境法規(guī)日趨嚴(yán)格的狀況之下，對(duì)于環(huán)境治理的成本方面越來(lái)越高，該項(xiàng)技術(shù)也在國(guó)內(nèi)得到了不斷的推廣應(yīng)用[2]。

1.3 過(guò)氧化氫法

在硫酸尾氣脫硫技術(shù)當(dāng)中，過(guò)氧化氫脫硫方式主要是把過(guò)氧化氫溶液添加到尾氣吸收塔當(dāng)中，然后借助過(guò)氧化氫溶液的化學(xué)性能和硫酸生產(chǎn)之后形成的尾氣進(jìn)行充分接觸，并且利用過(guò)氧化氫溶液自身的強(qiáng)氧化性，把尾氣當(dāng)中所含有的二氧化硫通過(guò)化學(xué)反應(yīng)而形成硫酸，采用過(guò)氧化氫脫硫技術(shù)屬于當(dāng)前眾多硫酸工業(yè)生產(chǎn)廠家常用的一種方式，這是由于該種脫硫技術(shù)在操作方面比較便捷。但是對(duì)于硫酸的整個(gè)生產(chǎn)流程和技術(shù)也有一定的要求，需要滿足以下幾個(gè)條件才能夠使用過(guò)氧化氫脫硫方法：第一，吸收塔當(dāng)中的吸收率，需要達(dá)到較高的水平；第二，需要確保能夠?qū)⒏碑a(chǎn)物的稀硫酸進(jìn)行全部的回收；第三，在硫酸生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，不能產(chǎn)生新的三廢產(chǎn)物；第四，硫酸生產(chǎn)廠家當(dāng)具備較高的實(shí)力。采用過(guò)氧化氫脫硫方法，由于會(huì)使用大量的過(guò)氧化氫試劑溶液，因此需要投入較多的資金。在使用過(guò)氧化氫脫硫技術(shù)開(kāi)展硫酸尾氣處理時(shí)，要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)和運(yùn)營(yíng)狀況，構(gòu)建起具有循環(huán)吸收和循環(huán)返回稀硫酸等處理系統(tǒng)。在實(shí)際操作當(dāng)中，為了能夠確保過(guò)氧化氫溶液使用的安全性，需要采購(gòu)濃度為27.5%的工業(yè)級(jí)過(guò)氧化氫溶液。在其中加入一些穩(wěn)定劑，保障稀釋濃度達(dá)到9%，將其臨時(shí)儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐內(nèi)，然后使用過(guò)氧化氫溶液水泵將其連續(xù)補(bǔ)充到脫硫塔當(dāng)中，之后讓硫酸生成尾氣從脫硫塔的下方進(jìn)入，并且經(jīng)過(guò)噴淋設(shè)備，保障這些尾氣能夠和二氧化氫溶液進(jìn)行充分接觸，并且在吸收之后制成硫酸，在最后階段脫硫完成，煙氣也要經(jīng)過(guò)脫硫塔上方除霧末段進(jìn)行最后的清洗，才能夠排放到空氣當(dāng)中。除此之外，還要把吸收產(chǎn)生的稀硫酸運(yùn)輸?shù)搅蛩嵘a(chǎn)設(shè)備當(dāng)中[3]。

1.4 新型催化法

在硫酸尾氣處理眾多技術(shù)當(dāng)中，新型催化法工藝屬于在活性焦、炭法以及磷銨肥法脫硫技術(shù)的基礎(chǔ)之上所形成的一種新型脫硫方法，該種工藝技術(shù)主要以碳材料作為重要的載體，并負(fù)載活性催化成分。在實(shí)際脫硫過(guò)程當(dāng)中，不僅能夠充分發(fā)揮出活性炭的吸附作用，同時(shí)也能夠借助催化劑的功能來(lái)進(jìn)行脫硫。脫硫時(shí)和活性焦脫硫方法類似，主要包含脫硫吸附和脫硫劑活性恢復(fù)兩個(gè)過(guò)程，但是和活性焦法脫硫不同的地方是，脫硫劑性炭恢復(fù)過(guò)程主要是借助清洗再生的方法，把硫酸從碳基空隙當(dāng)中釋放出來(lái)，和活性焦通過(guò)間接加熱來(lái)恢復(fù)活性的方式進(jìn)行對(duì)比，采用催化法脫硫工藝更具有環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。該種方法在大冶有色金屬公司得到了充分的應(yīng)用，主要是借助980kt/a硫酸脫硫裝置。當(dāng)中應(yīng)用新型催化脫硫方法，在二氧化硫質(zhì)量濃度低于1g/m3的狀況之下，可以使出口的二氧化硫質(zhì)量濃度在50mg/m3以下。與此同時(shí)對(duì)于煙氣流量和成分波動(dòng)較大的工況也表現(xiàn)出較高的適應(yīng)能力。但是該種方法在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的劣勢(shì)是投資金額較高，運(yùn)行的成本要比其他的脫硫方法高出很多[4]。

2 硫酸尾氣處理技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)展望

2.1 微生物脫硫技術(shù)屬于未來(lái)重點(diǎn)的研究方向

近幾年，我國(guó)越來(lái)越注重綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，并且對(duì)于工業(yè)硫酸生產(chǎn)方面硫酸尾氣處理技術(shù)進(jìn)行了深入的分析和研究。而新型的煙氣脫硫方法也得到了技術(shù)性的突破，微生物硫酸技術(shù)的原理主要是借助一些嗜酸耐熱菌，在生長(zhǎng)過(guò)程當(dāng)中能夠消化和吸收較多的二氧化硫，并且在有氧的環(huán)境之下采用微生物開(kāi)展。煙氣脫硫工藝能夠讓脫硫細(xì)菌間接性的發(fā)生氧化作用，而煙氣當(dāng)中所具備的二氧化硫發(fā)生氧化之后便會(huì)形成硫酸，在微生物細(xì)菌的作用之下，便可以獲得相應(yīng)的硫酸產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的脫硫方式相比，在新型煙氣脫硫工藝當(dāng)中，借助微生物的作用所形成的脫硫技術(shù)主要的優(yōu)勢(shì)，不需要在高溫高壓催化劑等特殊的環(huán)境之下，才能夠?qū)Χ趸蜻M(jìn)行吸收和氧化。只需要在常溫狀況之下進(jìn)行操作和脫硫，便可以實(shí)現(xiàn)脫硫的目標(biāo)。并且在實(shí)際脫硫過(guò)程當(dāng)中脫硫工藝技術(shù)也比較簡(jiǎn)單，很容易操作，并且在實(shí)際應(yīng)用之后不會(huì)出現(xiàn)二次污染的狀況。由于有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫在燃燒之后生成的二氧化硫能夠被微生物所利用，基于此，大力發(fā)展微生物煙氣脫硫技術(shù)，能夠更好地提升硫酸尾氣的處理效果。因此，在未來(lái)的硫酸尾氣處理技術(shù)研究方面，將會(huì)對(duì)微生物試劑的應(yīng)用進(jìn)行深入分析與研究[5]。

2.2 脫硫技術(shù)的成本越來(lái)越低

硫酸生產(chǎn)技術(shù)水平能夠衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展的程度，為了能夠讓我國(guó)硫酸工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率得到明顯的提升，不僅要對(duì)硫酸生產(chǎn)的工藝和技術(shù)進(jìn)行分析，也要注重對(duì)硫酸生產(chǎn)之后尾氣排放方面的內(nèi)容進(jìn)行管理與研究。硫酸工業(yè)生產(chǎn)不僅是為了能夠體現(xiàn)出一個(gè)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展水平，更為重要的是能夠提高硫酸工業(yè)生產(chǎn)商的經(jīng)濟(jì)利益，因此在脫硫技術(shù)發(fā)展方面，若一些有效的脫硫技術(shù)投入成本，或者是運(yùn)行成本漸高便不會(huì)得到廣泛應(yīng)用?；谠摲N狀況，未來(lái)在保障我國(guó)硫酸工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展水平的基礎(chǔ)之上，還要讓更多的硫酸工業(yè)生產(chǎn)商能夠使用廉價(jià)和有效的脫硫技術(shù)。在這樣的社會(huì)訴求之下，必然會(huì)使得未來(lái)硫酸脫硫技術(shù)的研發(fā)向低成本的方向發(fā)展。在上文分析當(dāng)中提出微生物法，應(yīng)用到硫酸脫硫技術(shù)當(dāng)中，能夠提升脫硫效果，并且能夠取代較多的氧化劑和催化劑，這便屬于一種低成本的脫硫技術(shù)。為此將會(huì)有更多低成本的脫硫工藝被研究，并且會(huì)投放到硫酸尾氣脫硫?qū)嶋H處理當(dāng)中。

2.3 脫硫回收技術(shù)越來(lái)越純熟

我國(guó)環(huán)境法律法規(guī)逐步與國(guó)際接軌，在環(huán)境保護(hù)相應(yīng)制度或者是稅收制度出臺(tái)之后，硫酸工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)將會(huì)面臨較大的環(huán)保挑戰(zhàn)。為了能夠?qū)で蠼?jīng)濟(jì)、環(huán)保的硫酸尾氣處理技術(shù)，屬于硫酸工業(yè)企業(yè)在經(jīng)營(yíng)過(guò)程當(dāng)中的重要工作內(nèi)容。未來(lái)尾氣治理工作開(kāi)展，不僅要提升脫硫效率也要對(duì)脫硫之后的回收技術(shù)。為此硫酸工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)和相應(yīng)的輔助行業(yè)，未來(lái)會(huì)對(duì)硫酸生產(chǎn)技術(shù)和高性能催化劑的研發(fā)力度越來(lái)越大，并且使用的一些先進(jìn)技術(shù)也會(huì)越來(lái)越純熟。從工藝源頭降低二氧化硫的生產(chǎn)，保障整個(gè)脫硫設(shè)備不僅能夠?qū)崿F(xiàn)有效的脫硫，也能夠回收一些稀硫酸。能夠?qū)ΜF(xiàn)有的脫硫技術(shù)進(jìn)行合理化聯(lián)用，也會(huì)提升副產(chǎn)品的循環(huán)和利用率，在采用一些高效和高性能脫硫設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，也會(huì)提高脫硫設(shè)備的穩(wěn)定性和操作便捷性，在降低二氧化硫尾氣排放濃度的同時(shí)，也會(huì)采用一些有效的回收技術(shù)來(lái)保障硫酸生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，也能夠輔助企業(yè)提升自身的社會(huì)效益。

3 結(jié)語(yǔ)

文章匯總了硫酸尾氣處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，指出了活性焦法、離子液吸收法、過(guò)氧化氫法、新型催化法等脫硫技術(shù)的應(yīng)用狀況。最后，文章針對(duì)已闡述的幾種脫硫方法，對(duì)硫酸尾氣處理技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望，并指出微生物脫硫技術(shù)屬于未來(lái)重點(diǎn)的研究方向：脫硫技術(shù)成本越來(lái)越低，脫硫回收技術(shù)越來(lái)越純熟。望文章分析的內(nèi)容，能為該領(lǐng)域相應(yīng)企業(yè)或者研究機(jī)構(gòu)提供幫助。