廢硫酸處理過程中涉及的節(jié)能應用

張琦 廖鵬 房海霞(新疆藍山屯河能源有限公司，新疆 昌吉 831800)

1 廢硫酸的回收再利用

1.1 廢硫酸的產(chǎn)生機理

對于BDO(1,4-丁二醇)生產(chǎn)中配套的乙炔凈化采用98%濃硫酸洗去雜質，利用濃硫酸的強氧化性去除乙炔氣中殘存的硫、磷、砷等雜質，確保后工序BYD合成中乙炔銅催化劑和BDO合成中雷尼鎳鎳催化劑的壽命；

新疆藍山屯河能源有限公司一、二期BDO項目年產(chǎn)廢酸量達到1.5萬噸，廢硫酸處理困難，并且對金屬材質的強腐蝕性，導致廢硫酸難以進行長期的儲存，在儲存過程中發(fā)生泄漏后會對環(huán)境造成很嚴重的污染。

1.2 廢硫酸中的成分分析

硫酸含量Wt%：78%～82%水含量Wt%：16%～20%其他雜質(硫、磷、砷、鉛、汞等)Wt%：微量

由于廢硫酸是乙炔凈化所產(chǎn)生，廢硫酸中主要成分為硫酸，還有少量的水分，廢硫酸洗滌的乙炔氣為干法乙炔生產(chǎn)工藝，結合本地實際情況，乙炔氣中含有少量的有機物，在酸洗過程中有機物等固態(tài)雜質轉移至濃硫酸中，使得在廢硫酸中有微量的其他元素。

1.3 廢硫酸的一般處理方法

1.3.1 高溫焚燒法

該方法的技術特點為：燃料可以有多種選擇，熱利用率高，硫回收率可以達到95%以上，最終可生成工業(yè)級98%的濃硫酸，工藝簡單，設備先進，自動化程度高，適用范圍廣，可生產(chǎn)工業(yè)級98%濃硫酸；

1.3.2 高溫濃縮法

該方法工藝適應能力強，可用于含有多種有機雜質的廢硫酸再生，但是由于高溫硫酸的強腐蝕性和酸霧對設備及操作人員的危害極大，實際操作非常困難，可以生產(chǎn)95%的濃硫酸；

1.3.3 低溫濃縮法

該方法在濃縮過程中有固體物析出，會影響傳熱效果和廢酸的分離，裝置非密閉，廢酸中若有揮發(fā)性物質，會影響工作環(huán)境，裝置的主體材料為復合聚丙烯，工作溫度受主體材料的限制，不能超過80℃，僅適用于質量分數(shù)小于60%的稀硫酸。

1.3.4 氧化法

該方法有大量酸霧產(chǎn)生，會造成環(huán)境污染，會消耗一定量的硫酸，使硫酸收率降低，由于使用高強氧化性物質，應用受到很大限制，應用范圍小，可生產(chǎn)93%的濃硫酸，但實際操作麻煩。

1.3.5 中和法

該方法主要適用于硫酸濃度很低、水分較大的廢酸，用石灰或廢堿進行中和，使其達到排放標準或有利于后續(xù)的處理。

1.4 本公司已有的處理措施

已產(chǎn)生的廢硫酸儲存在廢酸儲罐內，然后通過罐車拉運出去送往有資質的廢硫酸處理廠家進行處理，能源公司近萬噸的廢硫酸每年的處理費用高達500～600萬元，很大程度上增加了公司運行成本，且在儲存及拉運過程中如果發(fā)生泄露，將會對人生財產(chǎn)、環(huán)境造成很大的影響。

1.5 對廢硫酸的環(huán)保再生利用

針對以上困難，硫酸再生工藝已經(jīng)是適應國家環(huán)保需要而必須實施的項目，采用高溫焚燒廢酸工藝，廢硫酸由噴嘴噴入廢酸焚燒爐的高溫爐膛內，受熱分解為SO2、SO3、O2和水，廢硫酸焚燒所需要的熱量由天然氣燃燒提供，助燃空氣由空氣預熱器預熱至470℃左右送入廢酸焚燒爐。出焚燒爐的高溫爐氣經(jīng)爐冷器、空氣預熱器冷卻后進入凈化工段，經(jīng)動力波洗滌器和填料塔除溫除灰、雜質后，在進入兩級電除霧器除去酸霧，隨后送入干吸單元的干燥塔進行干燥，在干燥塔前補入空氣以調節(jié)氣體的氧硫比，干燥后氣體由SO2風機送入轉化工段的換熱器換熱升溫，溫度升至425℃左右進入轉化器，最后經(jīng)過兩次轉化、兩次吸收生成工業(yè)級成品98%濃硫酸，尾氣送入尾氣吸收塔內用堿液吸收剩余的SO2及SO3后由煙囪排入大氣；硫酸再生裝置在回收廢硫酸產(chǎn)生合格新酸的同時，滿足了環(huán)保需求避免了資源的浪費，達到了資源的循環(huán)利用的目的。硫酸再生產(chǎn)品質量指標如表1所示。

根據(jù)所產(chǎn)出的硫酸產(chǎn)品質量指標進行分析，廢硫酸再生產(chǎn)品完全符合GB/T 534—2014工業(yè)硫酸產(chǎn)品國家標準，完全符合國家政策要求。

1.6 廢硫酸再生利用產(chǎn)生的效益

廢硫酸再生不僅能夠循環(huán)利用自身裝置廢酸的處置，并且能夠解決周邊其他企業(yè)產(chǎn)生的廢酸處理困難的問題，最大限度的降低了環(huán)境壓力，節(jié)約了物料、能源的消耗，實踐證明，在響應當前國家政策的同時，硫酸再生工藝對于化工生產(chǎn)中廢硫酸的處理起著不可替代的作用，并在化工行業(yè)中有著巨大的應用前景。

表1 硫酸再生產(chǎn)品質量指標

2 廢酸再生處理的燃料節(jié)能改進

2.1 廢硫酸再生的燃料選擇

廢硫酸再生運用的是高溫焚燒法，廢硫酸送入霧化噴槍，與壓縮空氣接觸霧化進入焚燒爐，同時在焚燒爐內燃料氣與空氣燃燒產(chǎn)生高溫，使硫酸在1050～1150℃的高溫下焚燒轉變成SO2，高溫燃料選擇的是天然氣，由于天然氣價格昂貴，且天然氣屬于一次能源，大量的使用會造成能源的過度消耗，一定程度上增加了運行成本，增加了能源的過快消耗。

2.2 用電石爐尾氣代替天然氣

2.2.1 電石爐尾氣的產(chǎn)生機理

能源公司四臺全密閉環(huán)保節(jié)能電石爐生產(chǎn)電石過程種產(chǎn)出大量的電石爐尾氣，

密閉電石爐每生產(chǎn)1t電石所產(chǎn)生的電石爐尾氣約400m3，主要用于公司石灰窯煅燒石灰使用，由于電石爐尾氣產(chǎn)能遠大于石灰窯的使用量，導致一部分電石爐尾氣只能進入焚燒裝置進行焚燒，造成了能源的浪費。電石爐尾氣的主要成分為CO，通過試驗計算，電石爐尾氣的熱值完全可以廢硫酸再生所需要的熱量需求，求能夠保證石灰窯及硫酸再生都能夠滿負荷生產(chǎn)運行，故使用電石爐尾氣用于廢硫酸再生裝置對裂解爐進行加熱，使用電石爐尾氣代替天然氣用于廢硫酸再生技術的可行性，經(jīng)濟效益顯著，環(huán)境效益巨大，電石爐尾氣的利用價值得到了大幅度提升，實現(xiàn)來經(jīng)濟效益與環(huán)境環(huán)境效益的協(xié)同發(fā)展以及“以廢治廢”的目的。

2.2.2 使用電石爐尾氣的優(yōu)勢

廢硫酸裂解熱量需求大，使用電石爐氣，完全滿足工藝生產(chǎn)需求，原設計中使用天然氣噸廢酸產(chǎn)生的工業(yè)廢水約為0.9m3，改用電石爐尾氣后噸廢酸產(chǎn)生工業(yè)廢水約為0.7～0.8m3。(由于廢硫酸在高溫裂解的過程中會分解產(chǎn)生SO3，同時由于廢硫酸中含有磷等雜質，在高溫時會分解產(chǎn)生五氧化二磷，另外在焚燒過程中會有氮氧化物等成分復雜的酸性氣體產(chǎn)生，廢硫酸高溫裂解最終工藝結果是回收潔凈的SO2氣體使之轉化為SO3氣體。因此必須對SO2氣體進行凈化。凈化過程分為除雜、除酸霧、干燥過程。在除雜的過程中通過酸性水對高溫裂解產(chǎn)生的SO2煙氣進行洗滌，洗滌過程分為兩部分，動力波洗滌器的逆噴洗滌及填料塔的洗滌冷卻，在洗滌SO2氣體的過程中，廢酸焚燒裂解的酸性氣體由于在水溶液中溶解度的不同，先后被水溶液溶解產(chǎn)生酸性廢水)。在使用電石爐尾氣作為主燃料時，燃料氣燃燒后產(chǎn)生的水總量減少，故產(chǎn)生酸性廢水量整體減少，減少了廢水排放量，初步達到節(jié)能降耗減排的目的。

2.2.3 電石爐尾氣使用的劣勢

廢硫酸再生裝置裂解爐單元采用負壓操作，在使用電石爐尾氣進行裂解爐加熱過程中，為滿足工藝生產(chǎn)的溫度需要，使用電石爐尾氣總量相應增大，工藝生產(chǎn)系統(tǒng)整體氣量增大，導致系統(tǒng)提供負壓設備負荷增高，設備壽命減少。水洗凈化后的電石爐尾氣含有一定的浮塵雜質，隨電石爐尾氣進入裂解爐，在高溫的作用下，經(jīng)過焚燒單元熱交換后，浮塵雜質部分沉積在裂解爐爐膛內以及換熱管程中，換熱管程結灰量增大，設備易堵塞，致使人員除灰工作強度增大。

2.3 用電石爐尾氣代替天然氣產(chǎn)生的效益

用電石爐尾氣代替天然氣進行熱量的供應，大大減少了天然氣的消耗，降低了裝置運行成本，節(jié)約了一次能源的消耗，并且電石爐尾氣代替天然氣進行燃燒，產(chǎn)生的酸性廢水減少，減少了廢水排放量，初步達到節(jié)能降耗減排的目的。

3 結語

化工行業(yè)所產(chǎn)生的廢硫酸經(jīng)過再生后可以進行回收再利用，產(chǎn)出的濃硫酸產(chǎn)品質量完全滿足自己內部裝置的使用要求，再生所需的熱量完全可以通過電石爐尾氣代替天然氣運行；廢硫酸的再生利用解決了危險廢棄物廢硫酸的處理問題，最大限度的降低了環(huán)境壓力，節(jié)約了物料、能源的消耗；電石爐尾氣代替天然氣用于廢硫酸再生技術的可行性，經(jīng)濟效益顯著，環(huán)境效益巨大，電石爐尾氣的利用價值得到了大幅度提升，實現(xiàn)來經(jīng)濟效益與環(huán)境環(huán)境效益的協(xié)同發(fā)展以及“以廢治廢”的目的。