盧俊剛，呂紀(jì)烈，王維兵，陳軍峰，成麗鵬，郭慶軍，張 浩

（山西蘭花集團(tuán)科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司新材料分公司，山西 晉城 048012）

1 改造原因

針對(duì)環(huán)境保護(hù)要求日益嚴(yán)重，省、市、縣要求工業(yè)廢氣實(shí)現(xiàn)超低排放指標(biāo)，地方出臺(tái)超低排放指標(biāo)制度，要求工業(yè)生產(chǎn)硫酸尾吸中的二氧化硫排放指標(biāo)為≤100 mg/m3。二氧化硫?qū)θ梭w的結(jié)膜和上呼吸道黏膜有強(qiáng)烈刺激性，可損傷呼吸器管導(dǎo)致支氣管炎、肺炎，甚至肺水腫呼吸麻痹。短期接觸二氧化硫質(zhì)量濃度為0.5 mg/m3空氣的老年或慢性病人死亡率增高，濃度高于0.25 mg/m3，可使呼吸道疾病患者病情惡化。長(zhǎng)期接觸二氧化硫質(zhì)量濃度為0.1 mg/m3空氣的人群呼吸系統(tǒng)病癥增加。另外，二氧化硫?qū)饘俨牧?、房屋建筑、棉紡化纖織品、皮革紙張等制品容易引起腐蝕、剝落、褪色而損壞。還可使植物葉片變黃甚至枯死。為適應(yīng)新形勢(shì)新任務(wù)要求，晉城市生態(tài)環(huán)境局加強(qiáng)制度建設(shè)與基礎(chǔ)能力建設(shè)，不斷提升生態(tài)環(huán)境治理體系與治理能力現(xiàn)代化水平，并要求該公司在原來(lái)二氧化硫排放基礎(chǔ)上降低一半。

該公司的硫酸尾氣吸收系統(tǒng)原為氨水法脫硫，該系統(tǒng)為一級(jí)氨水脫硫，尾氣經(jīng)除霧器除去酸霧后進(jìn)入尾氣吸收塔逆向接觸吸收二氧化硫，凈化后的尾氣經(jīng)煙囪排入大氣，尾氣中的二氧化硫國(guó)家排放指標(biāo)為≤200 mg/m3，地方性新排放指標(biāo)為≤100 mg/m3，該公司實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)在80～150 mg/m3，導(dǎo)致尾氣排放指標(biāo)高于地方性排放指標(biāo)，不僅影響環(huán)境污染，浪費(fèi)資源，而且還影響冬季錯(cuò)峰生產(chǎn)，如果直接改造氨法脫硫系統(tǒng)，造價(jià)高，現(xiàn)場(chǎng)空間有限，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和論證，決定改造原氨水脫硫設(shè)備及新增一臺(tái)脫硫塔。

2 改造方案

把氨水脫硫塔改為雙氧水脫硫塔，作為一級(jí)脫硫塔使用，一級(jí)脫硫塔采用空塔結(jié)構(gòu)。在一級(jí)出口處增加一臺(tái)脫硫塔作為二級(jí)脫硫塔使用，二級(jí)脫硫塔采用填料塔結(jié)構(gòu)，形成二級(jí)脫硫系統(tǒng)。二級(jí)出口接回原排放口利用原在線系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。

3 改造內(nèi)容

根據(jù)該公司硫酸尾氣治理治理改造項(xiàng)目，對(duì)硫酸裝置尾氣吸收系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改造，由原氨法脫硫改造成雙氧水法脫硫，作為一級(jí)脫硫塔使用，在一級(jí)出口處增加一臺(tái)脫硫塔作為二級(jí)脫硫塔使用，形成二級(jí)脫硫系統(tǒng)，二級(jí)脫硫塔采用填料塔，頂部帶電除霧器，除去尾氣中的硫酸霧，大大提高了系統(tǒng)脫硫效率。

4 改造前后工藝原理及流程

改造前工藝原理，吸收見式（1），再生見式（2），氧化見式（3）。

工藝流程流程：開車前向循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)加入適量氨水，循環(huán)吸收液經(jīng)尾吸塔上部噴嘴霧化噴淋，尾吸塔反應(yīng)段中主要發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)需要的氧氣由界區(qū)外送來(lái)的壓縮空氣提供，氧化反應(yīng)所需要的溫度由低壓蒸汽提供，低壓蒸汽供汽管線上設(shè)置了自動(dòng)溫度控制閥以保證反應(yīng)段的溫度在最佳反應(yīng)范圍內(nèi)。開車后尾氣經(jīng)二吸塔除霧器除去酸霧后進(jìn)入尾氣吸收塔噴淋段下部，與塔內(nèi)噴淋的吸收液[（NH4）2SO3]逆向接觸而被吸收，凈化后的尾氣經(jīng)煙囪排入大氣，反應(yīng)生成的NH4HSO3經(jīng)過(guò)曝氣、加熱再生、氧化生成（NH4）2SO4經(jīng)過(guò)硫銨泵送至界區(qū)外回收。

改造后，工藝原理見式（4）：

工藝流程：開車前向循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)加入適量雙氧水，循環(huán)吸收液經(jīng)一級(jí)、二級(jí)尾吸塔上部噴嘴霧化噴淋，開車后煙氣經(jīng)轉(zhuǎn)化吸收后尾氣中還含有少量的二氧化硫氣體，該氣體進(jìn)入一級(jí)吸收塔底部，與塔內(nèi)噴淋的吸收液（H2O2）逆向接觸而被初步吸收和降溫，從塔頂部排出，再次進(jìn)入二級(jí)吸收塔底部進(jìn)行二次吸收，最后再經(jīng)過(guò)電除霧器，將氣體中含有的大部分水分和酸霧去除，最后經(jīng)煙囪排放口排出。吸收后生成的約30%的稀硫酸送到稀酸槽內(nèi)，再經(jīng)稀酸泵送到公共循環(huán)酸槽中回收利用。

5 改造相關(guān)技術(shù)參數(shù)和理論

改造前，處理尾氣吸收液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%～10%的氨水，開車初期，由于轉(zhuǎn)化溫度較低，二吸塔出口二氧化硫質(zhì)量濃度較高，最大時(shí)約10 000 mg/m3，開車后二吸塔出口SO2質(zhì)量濃度逐漸降為3 000 mg/m3，出口指標(biāo)在1 000 mg/m3以上，且這種運(yùn)行持續(xù)時(shí)間在1 h 以后開始好轉(zhuǎn)，正常運(yùn)行時(shí)尾吸塔進(jìn)口指標(biāo)3 000 mg/m3左右，出口指標(biāo)在150 mg/m3左右，尾吸循環(huán)液pH 控制至5.5～6。詳見圖1。

圖1 技改前開車圖

改造后，處理尾氣吸收液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%～27.5%的雙氧水，開車初期，由于轉(zhuǎn)化溫度較低，二吸塔出口二氧化硫含量較高，最大時(shí)約10 000 mg/m3，為確保二氧化硫迅速被氧化成三氧化硫并被吸收，使外排尾氣在二氧化硫濃度較高時(shí)也滿足排放要求，在開車初期的循環(huán)液的雙氧水濃度提的稍高一些，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%～2%的雙氧水，尾氣從一級(jí)吸收塔下部進(jìn)入塔內(nèi)，與循環(huán)液逆向接觸，進(jìn)行降溫和初步吸收，從塔頂部排出，再進(jìn)入二級(jí)吸收塔內(nèi)進(jìn)行充分反應(yīng)吸收，脫除大部分SO2，使出口SO2質(zhì)量濃度降低到≤80 mg/m3，后期稀釋成0.8%的雙氧水吸收處理硫酸尾氣，出口SO2質(zhì)量濃度降低到≤20 mg/m3。經(jīng)雙氧水處理后的尾氣二氧化硫質(zhì)量濃度滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，從原150 mg/m3左右下降至20 mg/m3以下，實(shí)現(xiàn)硫酸尾氣超低排放。

煙氣中含有的SO2大部分在二級(jí)吸收塔內(nèi)進(jìn)行吸收，產(chǎn)生質(zhì)量分?jǐn)?shù)約20%的稀硫酸，將產(chǎn)生的稀硫酸通過(guò)調(diào)節(jié)閥輸送到一級(jí)吸收塔內(nèi)，在一級(jí)吸收塔內(nèi)與二吸塔的干煙氣進(jìn)行接觸，蒸發(fā)部分水分，是稀酸提濃到接近30%，再通過(guò)一級(jí)吸收塔的調(diào)節(jié)閥輸送到稀酸槽內(nèi)備用。

6 改造效果

技改后開車圖見圖2。

圖2 技改后開車圖

1）改造后硫酸尾氣實(shí)現(xiàn)尾氣超低排放，并由原來(lái)開車初期長(zhǎng)達(dá)4 h 超量程指標(biāo)降為零超標(biāo)，尾氣經(jīng)過(guò)處理后,出口指標(biāo)由150 mg/m3左右下降至20 mg/m3以下，SO2脫硫率達(dá)到95%以上。

2）處理成本可節(jié)約氨水100 t/月,費(fèi)用約6 萬(wàn)元/月，處理雙氧水沖洗廢水約500 m3/月，可生成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～30%左右稀硫酸溶液約400 t/月，直接送至干吸工序，作為循環(huán)酸的補(bǔ)水使用，實(shí)現(xiàn)尾吸工序廢水零排放。

3）改造后消除了因排放指標(biāo)超標(biāo)的問(wèn)題，確保尾氣排放滿足要求，消除了脫硫裝置對(duì)硫酸裝置生產(chǎn)系統(tǒng)的影響，并為冬季錯(cuò)峰生產(chǎn)提供了有力保障。最重要的是減少了大氣污染，地方空氣質(zhì)量得到了改善。可見氨水脫硫法處理效果差，達(dá)不到地方排放指標(biāo)，雙氧水脫硫效果良好，排放指標(biāo)得到有效控制，做到超低排放，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能、排放綠色化生產(chǎn)。

7 結(jié)語(yǔ)

硫酸裝置尾氣吸收系統(tǒng)由氨法脫硫改造成雙氧水法脫硫法，具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：尾氣排放指標(biāo)得到有效控制，實(shí)現(xiàn)超低排放。經(jīng)濟(jì)高效。既減少了廢水排放，減少了處理廢水相關(guān)人力物力的投入，又回收了產(chǎn)生的稀硫酸，節(jié)約了原材料的消耗。最重要的是減少了大氣污染，地方空氣質(zhì)量得到了改善。