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利用雙氧水處理硫酸尾氣技術探討

來源:作者:發表時間:2017-11-25 09:12:15

    [摘要]利用自產的質量分數為27.5%的工業級雙氧水吸收處理硫酸尾氣,SO2脫硫率達到95%以上,尾氣經過處理后,排放中SO2尾氣質量濃度從800mg/Nm3下降至20mg/Nm3以下。副產品稀硫酸可以補充至98%濃硫酸循環槽中,整個工藝無廢料產出,該工藝有很高的應用前景。

0引言

    國家環保部正式頒布實施的GB26132-2010《硫酸工業污染物排放標準》中規定,從2013-10-01起,硫磺制硫酸工業企業SO2排放質量濃度嚴格控制在400mg/m3以下,硫酸霧質量濃度控制在30mg/m3以下。陽煤集團太原化工新材料有限公司現有硫磺制硫酸生產能力24t/a,生產工藝流程采用“兩轉兩吸”,SO2轉化率大于99.5%SO3吸收率大于99.95%,排放硫酸尾氣量56080Nm3/h,尾氣中SO2質量濃度為800~1000mg/m3,硫酸酸霧質量濃度為30~40mg/m3,年排放量1600~1800t,折硫酸2450~2756t。如對尾氣采取回收技術措施,回收率達到95%以上,年可回收硫酸量2327~2618t,具有非常可觀的效果。 

1、硫酸尾氣SO2、酸霧回收處理技術方法的工藝原理

    用雙氧水吸收硫酸工業尾氣中SO2的基本原理是:將雙氧水添加至脫硫塔中,使其與含SO2尾氣接觸,將SO2氧化為硫酸。煙氣中SO2的脫除過程是分2步完成:

    1步,氣液傳質和水結合過程。即煙氣中SO2分子與水接觸時,溶解在水中,并與水分子結合為亞硫酸:

    SO2+H2OH2SO31

    2步,氧化吸收。

    H2O2+H2SO3H2SO4+H2O2

    SO2+H2O2H2SO4

    副反應,雙氧水分解:

    2H2O22H2O+O2↑(3

2、硫酸尾氣SO2、酸霧回收處理技術方法的工藝流程說明

    本脫硫系統包括5部分,分別為:尾氣系統、吸收劑存儲與輸送系統、工藝水系統、稀硫酸外排系統、應急回收系統。同時包含系統運行必備的電氣系統、儀表控制系統等。

2.1吸收系統

    從二吸塔出口的尾氣含SO2質量濃度為800mg/Nm3,含SO2尾氣由下部進入脫硫塔底部,酸性氣體進入填料層,填料層上有來自于上部的噴淋H2O2溶液及前面的噴淋液體,并在填料上形成一層液膜,氣體流經填料空隙時,與填料液膜接觸并進行氧化反應。填料層可以提供足夠大的接觸面,對氣體流動不致造成過大的阻力,經處理后的氣體通過除霧器收集后,經出風口排出脫硫塔外。含SO2尾氣,自下而上穿過填料層;循環吸收劑由塔頂通過液體分布器,均勻地加到填料層中,沿著填料層表面向下流動,進入循環水箱。由于向上的氣流和下降吸收劑在填料中不斷接觸,上升氣流中流體的質量濃度越來越低,到塔頂時達到排放要求。液膜上的液體在重力作用下流入貯液箱,并由循環泵抽出循環。

2.2雙氧水給料系統

    吸收試劑溶液的輸送和循環如下:將購入的27.5%質量分數工業級雙氧水臨時存儲在儲罐中,再由雙氧水泵連續補充至脫硫塔,以維持脫硫液中足夠的有效脫硫成分。雙氧水的補充量按照入口尾氣中SO2摩爾流量進行調節。循環吸收液通過重力降落到塔底H2O2循環槽,槽內的循環吸收液再通過H2O2循環泵送至脫硫塔噴淋吸收層循環吸收,循環吸收液在吸收SO2后,密度逐步增大,當達到設定值時(對應30%質量濃度),由稀硫酸泵排至干吸循環槽。采用電磁流量計在線檢測SO2的含量,并連續準確控制雙氧水液體向塔內注入。

2.3副產品處理

    副產品為質量分數20%~30%的稀硫酸,由電動調節閥控制連續向稀酸循環槽輸入,再由稀酸泵送入干吸工段質量分數為98%濃硫酸循環槽中。 

2.4工藝水系統

    脫硫系統水消耗主要為脫硫反應熱蒸發水、尾氣增濕降溫蒸發水、副產物外排帶水。消耗的水主要以定量的方式進行補充。

    工藝水水源由建設方提供,管道恒壓供應。工藝水輸送到各用水點,包括尾氣降溫增濕水和除霧器沖洗用水。

    工藝水以定量方式補充。由流量計對補水電動調節閥進行控制,以確保稀硫酸質量分數在工藝設計范圍之內 。

2.5應急回收系統

    在脫硫界區內建設1座應急漿液池,用于收集脫硫塔檢修時外排的全部脫硫液,檢修結束后,用泵將脫硫液返送到塔內使用。平時可收集泄漏溶液和沖洗水。

 

3硫酸尾氣SO2、酸霧回收處理技術方法的脫硫工藝特點

3.1流程簡易,投資不高

    采用單塔設計,吸收反應和副產品的回收均在同一個塔內,配套設備少,流程簡易,容易控制,可操作性強,不需要額外的操作人員,可以有效地減少投資成本、運行成本和占地空間。 

3.2脫硫效率高

    脫硫裝置效率高,雙氧水尾氣脫硫活性強、反應迅速,SO2的排放控制指標20mg/Nm3

3.3副產品稀酸可全部回收

    系統產生的稀硫酸直接返回硫酸系統,在干吸工序用于調節干燥塔循環槽酸濃度,副產品不需二次加工,回收成本大大降低。 

3.4不堵塔,阻力小

    脫硫副產品為稀硫酸,不存在結晶堵塔等問題,吸收塔為大開孔率填料塔,系統阻力<1000Pa 

3.5準確控制

    根據吸收前后SO2的質量濃度,使用計量控制系統準確把握H2O2吸收劑的投入量,在保證脫硫效果的同時,減少了投資成本。 

3.6沒有二次污染

    整個去除酸性廢氣的過程中沒有新的廢物產生,減少了二次污染,是典型的清潔生產工藝技術。

3.7穩定劑

    H2O2具有遇雜質和高溫非常容易分解的特性,容易增加成本消耗,嚴重者有發生爆炸的危險,工藝中須設置穩定劑(TS-1/2)。

4、硫酸尾氣SO2、酸霧回收處理技術方法的裝置運行費用

    按年運轉8000h計算,脫硫裝置運行費用如表1所示。 

脫硫裝置運行費用

5、結論

    利用單位自產的質量分數為27.5%雙氧水中和處理硫酸尾氣SO2、酸霧,回收的稀硫酸加入質量分數為98%濃硫酸循環槽中,實現了變廢為寶的目的,解決了硫磺制酸裝置處理酸性廢氣的能力問題,使得廢物可以得到有效處理,減輕了環境的負擔,對我們的生活和環境有非常大的意義。