Cansolv有機(jī)胺脫硫聯(lián)產(chǎn)液體SO2裝置的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)實(shí)踐

郭 晴，熊義期，郭智生

（1.中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330031；2.云錫文山鋅銦冶煉有限公司，云南文山 663700）

Cansolv有機(jī)胺脫硫是一種先進(jìn)的煙氣脫硫技術(shù)，脫硫效率高，基本無廢水廢渣排放，在有色冶煉、電力和石化行業(yè)有諸多成功應(yīng)用業(yè)績[1]。有機(jī)胺脫硫工藝?yán)肅ansolv有機(jī)胺吸收煙氣中的SO2，再利用低壓蒸汽對(duì)富胺液進(jìn)行解吸。解吸氣φ(SO2)約98%，非常適合生產(chǎn)SO2產(chǎn)品。

云錫文山鋅銦冶煉有限公司（以下簡稱文山鋅銦公司）冶煉系統(tǒng)配套的制酸尾氣脫硫裝置由中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司（以下簡稱中國瑞林）負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)。該制酸脫硫系統(tǒng)采用一轉(zhuǎn)一吸制酸工藝配套Cansolv有機(jī)胺脫硫工藝。脫硫產(chǎn)出的解吸氣生產(chǎn)SO2，送冶煉系統(tǒng)還原浸出使用，很好解決了冶煉系統(tǒng)的原料問題。該裝置于2018年8月建成投產(chǎn)，至今運(yùn)行穩(wěn)定。

1 脫硫系統(tǒng)工藝方案

文山鋅銦公司冶煉系統(tǒng)包含鋅焙燒系統(tǒng)和冶煉渣處理系統(tǒng)，其中鋅焙燒系統(tǒng)煙氣量為81 184 m3/h，煙氣中φ(SO2)為7.7%；冶煉渣處理系統(tǒng)煙氣量為 86 740 m3/h，煙氣中φ（SO2）為 9.0%。冶煉系統(tǒng)還原浸出工序需要SO2量約25 kt/a。根據(jù)冶煉系統(tǒng)需求及操作流程，脫硫系統(tǒng)工藝方案作了以下考慮：

一轉(zhuǎn)一吸制酸裝置SO2轉(zhuǎn)化率約96%，如煙氣全部去制酸裝置生產(chǎn)硫酸，再脫除制酸尾氣中SO2制備液體SO2，無法滿足SO2產(chǎn)量要求。為此，經(jīng)核算，正常生產(chǎn)時(shí)從風(fēng)機(jī)出口引出約6%的煙氣，與制酸尾氣混合后送Cansolv有機(jī)胺脫硫系統(tǒng)?；旌蠠煔庵笑?SO2)約1%，是Cansolv有機(jī)胺脫硫工藝合適的使用范圍。

冶煉系統(tǒng)還原浸出工序需要?dú)怏wSO2，壓力為0.7 MPa。正常生產(chǎn)時(shí)，脫硫解吸氣經(jīng)壓縮機(jī)送入冶煉系統(tǒng)。當(dāng)冶煉系統(tǒng)還原浸出工序停車時(shí)，為維持制酸裝置生產(chǎn)，需對(duì)SO2進(jìn)行存儲(chǔ)。工業(yè)生產(chǎn)中，將SO2液化存儲(chǔ)最為合適。Cansolv有機(jī)胺脫硫的解吸氣φ（SO2）約93%（濕基），SO2液化時(shí)壓力較低。該項(xiàng)目設(shè)置了液體SO2制備和存儲(chǔ)裝置，將解吸氣經(jīng)壓縮—液化—冷卻制備液體SO2，并儲(chǔ)存至罐內(nèi)。這樣液體SO2可對(duì)外銷售，也可利用廠區(qū)廢熱水加熱蒸發(fā)后送冶煉系統(tǒng)還原浸出工序。

冶煉系統(tǒng)提供蒸汽量有限，富胺液解吸選用雙效解吸工藝，以節(jié)省蒸汽。

2 工藝流程及特點(diǎn)

Cansolv有機(jī)胺脫硫聯(lián)產(chǎn)液體SO2裝置分為尾氣脫硫工序和液體SO2工序，其工藝流程見圖1。

圖1 Cansolv有機(jī)胺脫硫聯(lián)產(chǎn)液體SO2裝置工藝流程

2.1 尾氣脫硫工序

尾氣脫硫工序主要由吸收單元、解吸單元和胺液過濾凈化單元組成。

吸收單元主要設(shè)備包含增濕塔和SO2吸收塔。增濕塔采用稀酸洗滌，頂部設(shè)置電除霧器。φ（SO2）約0.9%的煙氣進(jìn)入增濕塔降溫除酸霧，再送SO2吸收塔，在SO2吸收塔內(nèi)完成脫硫后排放。貧胺液自SO2吸收塔上部進(jìn)入，與煙氣在填料層完成傳質(zhì)吸收過程，吸收了SO2的富胺液排出SO2吸收塔。

解吸單元采用雙效解吸工序，包含高壓和低壓解吸塔系統(tǒng)。富胺液經(jīng)換熱后溫度由39 ℃升至約100 ℃進(jìn)入解吸塔，在解吸塔內(nèi)加熱完成SO2解吸。其中，高壓解吸塔再沸器利用低壓蒸汽加熱富胺液，低壓解吸塔再沸器利用高壓解吸塔塔頂出來的解吸氣加熱富胺液。解吸出的SO2飽和氣體進(jìn)入冷凝器，溫度降至約45 ℃，氣水分離后送往液體SO2制備系統(tǒng)。2臺(tái)解吸塔解吸后的高溫貧胺液與吸收塔來的富胺液進(jìn)行換熱降溫后，再經(jīng)循環(huán)冷卻水進(jìn)一步冷卻。冷卻后的貧胺液送至貧胺罐，經(jīng)泵送至SO2吸收塔。

胺液過濾凈化單元主要對(duì)胺液中固體物及所含熱穩(wěn)定性鹽進(jìn)行過濾和清除，以保證胺液固含量及總鹽量的穩(wěn)定。

2.2 液體SO2工序

來自脫硫工序的解吸氣經(jīng)洗滌塔洗滌后由下部進(jìn)入SO2干燥塔，經(jīng)濃硫酸干燥后送至壓縮機(jī)入口的緩沖罐。干燥后氣體中ρ(H2O)小于0.1 g/m3。濃硫酸由制酸系統(tǒng)管道引入，干燥后的硫酸返回制酸系統(tǒng)。緩沖罐來的SO2氣體進(jìn)入無油壓縮機(jī)，升壓至0.6～0.8 MPa。此時(shí)SO2氣體溫度會(huì)升至約130 ℃。正常生產(chǎn)時(shí)，壓縮后的SO2氣體直接送冶煉系統(tǒng)還原浸出工序；當(dāng)冶煉系統(tǒng)還原浸出工序停車時(shí)，壓縮后的SO2氣體送至冷卻器，利用循環(huán)水將壓縮后的SO2氣體冷卻至約40 ℃，液化成液體SO2，送至液體SO2儲(chǔ)罐進(jìn)行儲(chǔ)存。液體SO2可以送入加熱器，利用廢熱水加熱氣化后送還原浸出工序，也可直接外售。

2.3 工藝特點(diǎn)

1）有較高的脫硫效率，脫硫效率超過98%。經(jīng)解吸后SO2純度高，以飽和狀態(tài)送至液體SO2制備裝置。

2）允許氣量波動(dòng)范圍大。2套冶煉系統(tǒng)單套低負(fù)荷運(yùn)行，也能確保尾氣達(dá)標(biāo)排放。

3）將電除霧器設(shè)置在增濕塔頂部，煙囪設(shè)置在SO2吸收塔頂部。這些措施都有效節(jié)省了占地面積。

4）采用了雙效解吸工藝，相比單效解吸，可減少蒸汽消耗約25%。

5）液體SO2制備工序利用脫硫工序產(chǎn)出的高濃度SO2作為原料，降低了生產(chǎn)成本。

3 主要設(shè)備

尾氣脫硫裝置主要設(shè)備見表1，液體SO2裝置主要設(shè)備見表2。

表1 尾氣脫硫裝置主要設(shè)備

表2 液體SO2裝置主要設(shè)備

4 運(yùn)行情況

文山鋅銦公司有機(jī)胺脫硫聯(lián)產(chǎn)液體SO2裝置于2018年8月建成投產(chǎn)。運(yùn)行至今，該裝置實(shí)現(xiàn)了長周期穩(wěn)定運(yùn)行，脫除制酸尾氣中SO2，生產(chǎn)冶煉系統(tǒng)還原浸出工序所需的SO2。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，對(duì)裝置進(jìn)行了如下改進(jìn)：

1）變更低壓解吸塔運(yùn)行參數(shù)，停用接力風(fēng)機(jī)。技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)提高低壓解吸塔運(yùn)行壓力，無需接力風(fēng)機(jī)也可將解吸氣送至液體SO2制備工序?？刂频蛪航馕毫υ?0～40 kPa內(nèi)，既可保證解吸效果，也可將解吸氣直接輸送至液體SO2制備工序。停用接力風(fēng)機(jī)，降低裝置運(yùn)行費(fèi)用。

2）根據(jù)生產(chǎn)要求，調(diào)整SO2供給方案。由于冶煉系統(tǒng)使用SO2氣體，因此實(shí)際生產(chǎn)中未制備液體SO2，脫硫系統(tǒng)產(chǎn)出的SO2氣體經(jīng)壓縮后直接供應(yīng)冶煉系統(tǒng)。裝置操作靈活，可根據(jù)濕法冶煉系統(tǒng)對(duì)SO2的需求量及時(shí)調(diào)整脫硫系統(tǒng)吸收和解吸量，確保按需穩(wěn)定供應(yīng)。

在生產(chǎn)過程中不斷優(yōu)化完善，脫硫裝置運(yùn)行平穩(wěn)，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)值，具體見表3。

表3 脫硫裝置主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

2019年5月30日檢測(cè)人員對(duì)該裝置煙囪排口進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見表4。該裝置煙囪排放氣體各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了GB 25466—2010《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。

表4 煙囪排放氣體指標(biāo)

5 結(jié)語

作為文山鋅銦公司冶煉系統(tǒng)配套的環(huán)保裝置，有機(jī)胺脫硫聯(lián)產(chǎn)液體SO2裝置采用Cansolv有機(jī)胺脫硫技術(shù)對(duì)制酸尾氣進(jìn)行脫硫，產(chǎn)出的高濃度SO2解吸氣送入冶煉系統(tǒng)還原浸出工序，也可制備液體SO2。該工藝技術(shù)先進(jìn)，方案合理，不僅保證了煙氣達(dá)標(biāo)排放，也為濕法冶煉系統(tǒng)生產(chǎn)提供了優(yōu)質(zhì)原料。