多套硫酸装置联合尾吸脱硫技术应用实践

杨建全

(云南天安化工有限公司硫酸厂，云南安宁 650309)

多套硫酸装置联合尾吸脱硫技术应用实践

杨建全

(云南天安化工有限公司硫酸厂，云南安宁 650309)

介绍了2套800 kt/a和2套300 kt/a共4套硫酸装置分别应用联合氨法脱硫技术进行的尾吸脱硫技改情况。针对尾吸脱硫技改使系统阻力增加、开车阶段高污染控制、利旧烟囱防腐、副产品硫铵液的回收利用等技术难点进行分析，并采用了独特的解决方案，取得了较好的效果。

硫酸装置 尾吸脱硫 减排 硫酸铵母液

云南天安化工有限公司一，二期工程共建有2×800 kt/a、2×300 kt/a 4套硫酸装置，在2012—2013年分别应用了联合氨法脱硫技术进行了尾吸脱硫技改。其中2×300 kt/a硫酸装置共用一套尾吸脱硫系统；2×800 kt/a硫酸装置分别设置尾吸塔，并共用一套硫酸铵母液氧化、输送系统；3套尾吸脱硫塔系统通过共用氨水站供氨水。4套硫酸装置联合SO2尾吸脱硫工艺流程如图1。

图1 4套硫酸装置联合尾吸脱硫工艺流程

1 氨法尾吸脱硫原理[1-2]

1.1吸收

吸收SO2发生如下反应：

2NH3+H2O+SO2→(NH4)2SO3

(1)

(NH4)2SO3+SO2+H2O→2NH4HSO3

(2)

NH4HSO3+NH3→(NH4)2SO3

(3)

其中(1)式、(2)式是SO2吸收反应式；(3)式是(2)式的再生反应式。

1.2氧化

亚硫酸铵氧化生成硫酸铵的反应如下：

2(NH4)2SO3+O2→2(NH4)2SO4

(4)

由于在尾气中φ(O2)约5%，在尾吸塔绝大部分亚硫酸铵氧化生成硫酸铵，在氧化塔则进一步氧化。

2 尾吸脱硫工艺流程

2×800 kt/a和2×300 kt/a硫酸尾吸脱硫的工艺流程基本一致(见图2)。

图2 SO2尾吸脱硫工艺流程

硫酸装置尾气引入尾吸塔，尾吸塔分为上部吸收段和下部塔槽两个部分。烟气从吸收段的底部进入，由下而上与上部喷入的吸收液在塔填料层内逆向接触，气体中的SO2进入液体与液体中的亚硫酸铵反应，从而被脱除。

吸收后的液体落入下部槽体，吸收液经尾吸泵返回塔的上部进行循环吸收，而净化气体通过塔体上部除沫器由塔顶进入烟囱排放。通过设置在尾吸塔上的密度计来控制亚硫酸盐的排放，当吸收液达到一定浓度时，连续送入氧化塔。

脱硫装置洗涤吸收后的一定浓度的亚硫酸铵母液在氧化塔内，通过加入微量催化剂，并从塔底通入压缩空气。压缩空气经塔底微孔曝气装置与吸收液充分接触，在微量催化剂作用下使亚硫酸铵氧化成硫酸铵，亚铵盐氧化率可达到98%以上。而塔内过量的氧化空气，通过连通管进入尾吸塔A，最终随净化尾气一起排放。

3 技改难点及解决方案

3.1增加尾吸脱硫系统后系统阻力增加

增加尾吸脱硫系统后存在系统阻力增加、原装置主风机升压不足的问题。

对于增加尾吸脱硫系统后存在原装置主风机升压不足的问题，有的厂家采用了在二吸塔出口增加尾气风机的方案，此方案存在操作更复杂、能耗增加的缺点。

该公司在各硫酸装置采用了不同的解决方案。

在2×800 kt/a硫酸装置采用高效、低阻力尾吸塔，尾吸系统阻力小于1.5 kPa。

对一期800 kt/a硫酸装置风机进行技改，四级静叶改为五级静叶，重新做防喘试验，风机额定升压由50 kPa增加至约56 kPa。

对二期800 kt/a硫酸装置干燥塔进行技改，降低阻力。通过物料及热量平衡及塔内气液模拟计算，采用新型低阻力的125Y型S型陶瓷波纹规整填料替代φ38 mm和φ76 mm陶瓷阶梯环填料。通过改造实现了干燥塔阻力由原来的3 kPa降至0.9 kPa。后期在二吸塔、HRS塔也采用了陶瓷波纹规整填料。

2016年对二期800 kt/a硫酸装置冷热换热器进行了技改，优化了结构型式，降低了烟气阻力1.8 kPa(管程+壳程)。

对一期300 kt/a硫酸装置干燥塔也采用了陶瓷波纹规整填料进行了技改，阻力由原来的2.6 kPa降至0.8 kPa。

在二期300 kt/a硫酸装置的HRS塔、二吸塔也采用了陶瓷波纹规整填料。

3.2开车阶段高污染的尾吸控制

在开车的高污染阶段，除了转化温度、炉气SO2浓度、转化率、酸浓、吸收率等指标外，加氨水量、尾吸液pH值是关键指标。

对于800 kt/a硫酸装置的低阻力尾吸塔，以前开车阶段尾吸液pH值按平时运行的5.0～5.5控制，出现了尾气排放ρ(SO2)易快速上升超过400 mg/m3而超标、尾气烟羽拖尾较大、甚至长时间冒大烟的情况。原因是在氨水吸收SO2的过程中，开车阶段二吸塔出口ρ(SO2)高达7～15 g/m3，在气液接触过程，没有足够的氨水来及时吸收过多的SO2，过多的SO2从逸出气液接触区造成排放超标。需要多加氨水，提高循环吸收液的pH值。

经过多次调试优化改进，开车阶段控制pH值在6.5～7.0较优；类似的，对于300 kt/a硫酸装置的动力波尾吸塔，开车阶段尾吸液pH控制在6.5～7.0较优。

3.3原有烟囱的利用

一，二期800 kt/a硫酸装置原有两台100 m高烟囱为碳钢材质，对其防腐利用的投资要少于新建玻璃钢烟囱。烟囱内部防腐施工极为困难，采用内部喷砂除锈、衬玻璃鳞片的防腐处理。从临时烟囱切换至防腐后的100 m高烟囱，运行情况良好。

3.4副产品硫酸铵液的回收利用

传统的硫酸铵液后处理系统为浓缩、结晶、干燥、除尘、包装的“小而全”的复杂、高成本工艺流程，该公司w[(NH4)2SO4]25%浓度的硫酸铵液送至磷肥系统的DAP、MAP装置回收利用。

尾吸循环吸收液中含有一定量的亚硫酸铵，亚硫酸铵在60～70 ℃会发生分解反应：

因此要求亚硫酸铵氧化为硫酸铵的过程须要有较高的氧化率，便于硫酸铵在磷肥系统回收利用。

4 尾吸脱硫效果

技改前后尾气排放SO2浓度数据见表1。

表1 技改前后尾气排放SO2浓度数据

一，二期800 kt/a硫酸装置的尾气量均在1.8×105m3/h，一，二期300 kt/a硫酸装置的尾气量均为7×104m3/h。

3套尾吸脱硫系统技改投运后，尾气排放均达到ρ(SO2)≤400 mg/m3的环保指标要求；硫酸雾、氨浓度也都达到环保指标要求。

5 结语

多套硫酸装置采用联合尾吸脱硫技术，既能达标排放，还能简化SO2尾气处理的工艺流程，优化资源配置，节省投资，节省占地面积。

对于在原有硫酸装置进行增加尾吸工序技改存在的系统阻力上升问题，采用对干吸塔、烟气系统部分设备改造来降低阻力的方案要优于增加尾气风机的方案。

在开车的高污染阶段，除了转化温度、炉气SO2浓度、转化率、酸浓、吸收率等控制指标外，尾吸加氨水量、尾吸液pH值是关键指标；开车阶段尾吸液pH值控制在6.5～7.0较优。

[1] 李洪伟,彭红寒,彭红欣,等.铅锌炲炼烟气氨酸法脱硫的研究与运用[J].硫工业,2017(1):29-32.

[2] 张兵.氨法烟气脱硫工艺分析[J].燃料与化工,2017,48(1):37-40.

Application practice of multi-set sulphuric acid unit joint tail absorption desulphurization technology

YANG Jianquan

(Yunnan Tianan Chemical Co., Ltd., Anning, Yunnan, 650309, China)

The technical improvement of 4 sets of sulphuric acid units is introduced, including two sets of 800 kt/a and two sets of 300 kt/a sulphuric acid plant. Using combined ammonia desulphurization technology and tail absorption desulphurization technical conditions. Aiming at the technical difficulties of tail absorption desulphurization technology, such as increasing the system resistance and high pollution control during startup, anticorrosive of the old chimney, recovery and utilization of the by-product ammonium sulphate solution,the unique solution was adopted and better effect was achieved.

sulphuric acid plant; tail absorption desulphurization; emissions reduced; ammonium sulphate solution

2017-07-11。

杨建全，男，云南天安化工有限公司硫酸厂工程师，从事硫酸生产技术管理工作。电话：15368115288；E-mail：yjq97@126.com。

TQ111.16

B

1002-1507(2017)09-0039-03