雙氧水法尾氣脫硫技改與運(yùn)行實(shí)踐

郭榮福，沈粹卿，曹偉偉

(1.唐山寶順化工有限公司，河北唐山 063300；2.江蘇中建致遠(yuǎn)工程技術(shù)有限公司，江蘇揚(yáng)州 225115)

某公司現(xiàn)有1套220 kt/a硫磺制酸裝置，原尾氣處理采用鈉堿法、一級(jí)逆噴洗滌脫硫工藝，可滿足該地區(qū)排放限值要求 [ρ(SO2)＜200 mg/m3]。實(shí)際運(yùn)行過程中，尾氣脫硫裝置存在系統(tǒng)阻力大、脫硫效率低、產(chǎn)生的亞硫酸鈉溶液處理成本高等問題。鑒于以上情況，該公司經(jīng)過多種方案甄選，決定由江蘇中建致遠(yuǎn)工程技術(shù)有限公司（以下簡稱中建致遠(yuǎn)）對(duì)脫硫裝置進(jìn)行技術(shù)改造。通過對(duì)比各種脫硫工藝，結(jié)合企業(yè)自身情況，該公司決定采用雙氧水法脫硫工藝，從根本上解決副產(chǎn)物處理問題，同時(shí)優(yōu)化原工藝中存在的問題，為達(dá)到更低的尾排標(biāo)準(zhǔn)做好準(zhǔn)備。

1 技術(shù)改造思路

1)原尾氣脫硫采用一級(jí)逆噴湍流洗滌，需要的噴淋量較大，造成系統(tǒng)阻力較大（達(dá)3.14 kPa）。脫硫效率在生產(chǎn)負(fù)荷發(fā)生較大波動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，只能增加循環(huán)液中堿液濃度來維持較高脫硫率。這樣操作增加了堿液消耗，同時(shí)產(chǎn)能受到制約。針對(duì)該情況，改造設(shè)計(jì)時(shí)采用氧化吸收器+脫硫塔的兩級(jí)脫硫工藝。氧化吸收器采用逆噴氧化吸收，并采用中建致遠(yuǎn)自主研發(fā)的高效、低阻噴頭。該噴頭具有低流量、高效率、低阻力等特點(diǎn)。脫硫塔采用高效低阻填料塔，并采用防噴濺式噴頭，分布均勻高效。以上設(shè)計(jì)可達(dá)到低阻高效的目的，采用兩級(jí)吸收可達(dá)到更低的尾排指標(biāo)，可降低加入干吸工序稀硫酸中的雙氧水含量，降低雙氧水消耗。

2)老裝置改造面臨的最大問題就是空間限制，既要滿足工藝條件，也要滿足安全要求，還要方便操作。平面布置方面通過實(shí)地勘察，決定拆除原逆噴管道和空塔，在原位置上新建氧化吸收器和脫硫塔。氧化吸收器采用塔槽一體設(shè)計(jì)，脫硫塔仍放置于原塔體位置。因該公司地質(zhì)條件較差，該方案可利用原樁基，既合理利用原裝置條件，又可節(jié)約投資和縮短施工周期。

3)設(shè)計(jì)中始終遵循安全第一的理念，為保證雙氧水儲(chǔ)存使用安全，雙氧水儲(chǔ)罐設(shè)置了雙溫度、雙液位監(jiān)測，設(shè)置了呼吸閥、遮陽棚等設(shè)施，設(shè)計(jì)了降溫噴淋設(shè)施，并與溫度自控聯(lián)鎖。為保證卸車安全，設(shè)計(jì)了卸車鶴管。該設(shè)計(jì)有效利用了原裝置罐區(qū)僅有的少量空地，并保證了裝卸車區(qū)域安全運(yùn)行。

4)為降低操作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化控制，增加自動(dòng)化控制。氧化吸收器、脫硫塔液位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，雙氧水溫度實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖功能。在滿足工況的前提下，達(dá)到節(jié)省投資和節(jié)能的目的。循環(huán)泵進(jìn)行了利舊并加裝了變頻裝置。

5）為解決開工初期水平衡問題和檢修時(shí)塔內(nèi)稀硫酸倒罐儲(chǔ)存問題，增加了稀硫酸中間槽。

6）為以后設(shè)置電除霧器預(yù)留位置。

2 工藝流程

外購w(H2O2)27.5%工業(yè)雙氧水經(jīng)槽車運(yùn)到現(xiàn)場后，用雙氧水卸車鶴管經(jīng)雙氧水輸送泵送至雙氧水儲(chǔ)罐。w(H2O2)27.5%雙氧水及工藝水分別經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后加入脫硫塔內(nèi)。在脫硫過程中稀硫酸w(H2SO4)維持在20%～25%，雙氧水w(H2O2)維持在0.1%～0.5%。

二吸塔出口的硫酸尾氣先經(jīng)氧化吸收器預(yù)吸收部分二氧化硫后進(jìn)入脫硫塔中下部，含SO2氣體與脫硫塔上部噴淋的含一定濃度雙氧水的稀硫酸溶液逆流接觸進(jìn)行反應(yīng)，二氧化硫被雙氧水氧化吸收成稀硫酸，流入塔底部循環(huán)液中；含極少量二氧化硫尾氣經(jīng)塔內(nèi)絲網(wǎng)除沫器除沫后達(dá)標(biāo)排放。

氧化吸收器循環(huán)槽中的溶液經(jīng)循環(huán)泵反復(fù)循環(huán)后，生成一定濃度的稀硫酸溶液。當(dāng)w(H2SO4)達(dá)到25%左右時(shí)，部分稀硫酸溶液經(jīng)循環(huán)泵在開工初期連續(xù)輸送至稀硫酸中間槽儲(chǔ)存，再由稀硫酸輸送泵返回至制酸裝置干吸工序作為補(bǔ)充液。生產(chǎn)穩(wěn)定時(shí)可不通過稀硫酸中間槽直接由旁路管加入干吸工序。氧化吸收器循環(huán)槽溶液由脫硫塔循環(huán)泵連續(xù)補(bǔ)充。為維持調(diào)節(jié)氧化吸收器和脫硫塔液位平衡，脫硫塔循環(huán)酸管道上設(shè)計(jì)串酸操作。

改造后尾氣脫硫裝置工藝流程見圖1。

圖1 改造后尾氣脫硫裝置工藝流程

3 主要設(shè)備

設(shè)計(jì)過程中充分考慮現(xiàn)場實(shí)際空間，為今后硫酸裝置增產(chǎn)預(yù)留了設(shè)備裕量。改造后尾氣脫硫裝置主要設(shè)備見表1。

表1 改造后尾氣脫硫裝置主要設(shè)備

4 運(yùn)行情況

改造后，尾氣脫硫裝置實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定運(yùn)行。通過對(duì)各項(xiàng)工藝指標(biāo)的優(yōu)化，排放尾氣中ρ(SO2)＜10 mg/m3，副產(chǎn)稀硫酸w(H2SO4)在25%左右，設(shè)備壓降在 1.18 kPa，噸酸雙氧水消耗小于 2.0 kg。

氧化吸收器和脫硫塔運(yùn)行指標(biāo)見表2，雙氧水消耗情況見表3，設(shè)備壓降情況見表4。

表2 氧化吸收器和脫硫塔運(yùn)行指標(biāo)

表3 雙氧水消耗情況

表4 設(shè)備壓降情況

5 結(jié)語

改造后，雙氧水法尾氣脫硫裝置運(yùn)行穩(wěn)定，解決了副產(chǎn)物去向問題，排放尾氣中ρ(SO2)＜10 mg/m3，優(yōu)于該地區(qū)尾氣排放指標(biāo)。該裝置系統(tǒng)阻力低、自動(dòng)化程度高，為今后硫酸裝置增產(chǎn)打下了良好基礎(chǔ)。