硫酸尾氣鈉堿法脫硫技改運(yùn)行實(shí)踐

孫永成

（中國石化集南京化學(xué)工業(yè)有限公司，江蘇南京 210048）

中國石化集團(tuán)南京化學(xué)工業(yè)有限公司（以下簡稱南化公司）現(xiàn)有2 套硫磺制酸裝置生產(chǎn)w(H2SO4)105%發(fā)煙硫酸，其中2#系統(tǒng)產(chǎn)能為200 kt/a，3#系 統(tǒng) 產(chǎn) 能 為200 kt/a。根 據(jù)GB 26132—2010《硫酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》及南京市有關(guān)的環(huán)保條例規(guī)定，南化公司硫酸裝置將執(zhí)行大氣污染物排放限值ρ(SO2) ≤200 mg/m3，硫酸霧(ρ) ≤5 mg/m3，若現(xiàn)有硫酸裝置不采用先進(jìn)的尾氣處理技術(shù)，將很難達(dá)到新的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，這直接影響到裝置的正常運(yùn)行。

為達(dá)到上述大氣污染物排放要求，南化公司于2019 年10 月對現(xiàn)有的尾氣處理系統(tǒng)進(jìn)行了改造，采用鈉堿法脫硫+兩級電除霧技術(shù)，對2#和3#系統(tǒng)的尾氣進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放。

1 硫酸裝置尾氣排放情況

2#和3#系統(tǒng)二吸塔出口尾氣排放情況見表1。

表1 二吸塔出口排放尾氣情況

2 尾氣處理技術(shù)方案選擇

2.1 尾氣脫硫技術(shù)比較

目前常用的尾氣脫硫技術(shù)對比見表2。

南化公司結(jié)合實(shí)際情況，此次改造采用鈉堿法脫硫技術(shù)。

表2 常用尾氣脫硫技術(shù)對比

2.2 尾氣處理工藝流程方案選擇

南化公司現(xiàn)有2 套硫酸裝置，根據(jù)裝置運(yùn)行情況及現(xiàn)場建設(shè)條件，擬定2 種尾氣處理方案：

1）為了避免2 套系統(tǒng)間生產(chǎn)故障相互影響，確保各裝置正常運(yùn)行，采用2 套獨(dú)立的尾氣處理系統(tǒng)。硫酸裝置 2#和 3#系統(tǒng)二吸塔出來的尾氣分別進(jìn)入各自的尾氣處理裝置，分別經(jīng)尾氣吸收塔、水洗塔和兩級電除霧器處理后，經(jīng)煙囪達(dá)標(biāo)排放。兩套尾氣處理裝置獨(dú)立運(yùn)行，互不干擾，生產(chǎn)操作穩(wěn)定，且可以利用現(xiàn)有煙囪，但兩套尾氣處理裝置所需的設(shè)備、土建基礎(chǔ)和鋼結(jié)構(gòu)、儀表、電氣等設(shè)施均需分別設(shè)置，占地面積較大，建設(shè)周期長，而且所選地址與現(xiàn)有煙囪隔著檢修通道，尾氣吸收塔至煙囪管線較長，建設(shè)投資費(fèi)用增加，現(xiàn)場操作及檢維修工作量加大。

2）硫酸裝置2#和 3#系統(tǒng)二吸塔出來的尾氣，全部并入同一套尾氣處理裝置，經(jīng)尾氣吸收塔、水洗塔和兩級電除霧器處理后，經(jīng)煙囪達(dá)標(biāo)排放。建設(shè)1 套尾氣處理裝置占地面積較小，建設(shè)周期短，且設(shè)備布置可完全根據(jù)現(xiàn)有流程，設(shè)備和管道布置緊湊，建設(shè)投資費(fèi)用較少，現(xiàn)場操作方便，檢維修工作量小。同時(shí)該方案也存在當(dāng)1 套硫酸裝置停產(chǎn)時(shí)，尾氣處理裝置處于低負(fù)荷運(yùn)行會(huì)造成電能源使用浪費(fèi)、現(xiàn)有煙囪不滿足使用條件需要新建的問題。

南化公司綜合考慮硫酸裝置的運(yùn)行狀況、人員配置以及建設(shè)場地等因素，采用第二種方案，即2套硫酸裝置共用1 套尾氣處理裝置。

3 尾氣處理工藝流程

南化公司尾氣處理系統(tǒng)采用堿洗法脫硫+兩級電除霧技術(shù)，工藝流程見圖1。

圖1 尾氣處理工藝流程

尾氣吸收塔儲(chǔ)液槽中加入w(NaOH) 為32%的堿液，控制一定的pH 值，經(jīng)循環(huán)泵送至逆噴管噴嘴。來自硫酸裝置二吸塔含SO2的尾氣從上部進(jìn)入逆噴管，與通過噴嘴向上噴射的堿液逆向接觸，氣-液兩相高速逆向接觸，尾氣中的大部分SO2和SO3被洗滌除去，而后從尾氣吸收塔頂部排出進(jìn)入水洗塔，進(jìn)一步水洗除去尾氣中的SO2、SO3以及夾帶的NaHSO3和Na2SO3，最后進(jìn)入一級和二級電除霧器，除去殘余的硫酸霧，使尾氣中ρ(SO2)＜200 mg/m3，硫酸霧(ρ)＜5 mg/m3。NaOH 和SO2反應(yīng)生成的NaHSO3和Na2SO3從尾氣吸收塔儲(chǔ)液槽底部排出，被電除霧器捕集的酸霧在重力作用下，通過電除霧器底部的排污管排入水洗塔。

4 主要設(shè)備及運(yùn)行指標(biāo)

尾氣處理系統(tǒng)包括尾氣吸收塔、水洗塔和兩級電除霧器等設(shè)備。尾氣吸收塔和水洗塔均采用整體玻璃鋼制作。尾吸電除霧器采用立式，選用導(dǎo)電玻璃鋼材質(zhì)，陰極電暈線為高效合金極線，高壓電源采用恒流源，主要由電極、陽極管、上下氣室和供電系統(tǒng)組成。

尾氣處理系統(tǒng)主要設(shè)備的規(guī)格參數(shù)見表3。

表3 尾氣處理系統(tǒng)主要設(shè)備的規(guī)格參數(shù)

自2019 年10 月開車以來，硫酸裝置運(yùn)行穩(wěn)定，尾氣處理系統(tǒng)各項(xiàng)工藝指標(biāo)如下：

1）尾氣處理量設(shè)計(jì)值為134 000 m3/h，在生產(chǎn)負(fù)荷40%～110%范圍內(nèi)，該系統(tǒng)均能穩(wěn)定運(yùn)行。

2）該系統(tǒng)整體壓降小于4 kPa，硫酸裝置二吸塔出口壓力能夠滿足該要求。

3）尾氣吸收塔循環(huán)液pH 值控制在7.0～7.5，可保證排放尾氣中ρ(SO2)≤200 mg/m3。

4）所用脫硫吸收液為w(NaOH)32%的堿液，消耗量約0.9 m3/h；工藝水消耗約9 m3/h，主要用于電除霧器的沖洗。

5 運(yùn)行效果

2019 年10 月24 日，尾氣酸霧治理項(xiàng)目正式開車，硫酸裝置2#和3#系統(tǒng)各一部分爐氣并入新尾氣系統(tǒng)，流量約40 000 m3/h；10 月25 日下午將3#系統(tǒng)硫酸尾氣超重力機(jī)出口至煙囪的閥門關(guān)閉后，3#系統(tǒng)硫酸爐氣基本全部并入新尾氣系統(tǒng)，流量達(dá)到70 000 m3/h。2019 年11 月，2 套硫酸系統(tǒng)尾氣全部并入新尾氣系統(tǒng)，氣體總流量達(dá)到100 000 m3/h。2020 年1 月14—15 日對排放尾氣進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)見表4。

表4 尾氣排放監(jiān)測數(shù)據(jù)

由表4 可見：尾氣最大小時(shí)排放濃度ρ(SO2)＜3 mg/m3，硫酸霧(ρ)為3.23 mg/m3。尾氣經(jīng)過尾氣吸收塔、水洗塔和兩級電除霧器處理，滿足ρ(SO2)≤200 mg/m3，硫酸霧(ρ) ≤5 mg/m3的排放要求。

6 結(jié)語

南化公司尾氣處理系統(tǒng)工藝技術(shù)先進(jìn)、成熟、可靠，技術(shù)路線合理可行，從試開車至今連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，徹底解決了硫酸裝置尾氣排放不達(dá)標(biāo)的問題，滿足了國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，企業(yè)的環(huán)保效益和社會(huì)效益遠(yuǎn)大于經(jīng)濟(jì)效益。該尾氣處理系統(tǒng)的技術(shù)改造充分利用了企業(yè)自身和當(dāng)?shù)氐馁Y源優(yōu)勢，是對當(dāng)前國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)環(huán)保政策的積極響應(yīng)，也是對企業(yè)自身產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)化升級。