CN106966369B - 一种避免so2解吸对尾排影响的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

一种避免SO2解吸对尾排影响的设备及方法，包括干燥装置、一次吸收装置、二次吸收装置、SO2解吸装置；干燥装置包括干燥塔、干燥循环泵槽及干燥循环泵、干燥上酸管；一次吸收装置包括一吸塔、一吸循环泵槽及一吸循环泵、一吸上酸管；二次吸收装置包括二吸塔、二吸循环泵槽及二吸循环泵、二吸上酸管，二吸上酸管连接板式换热器；SO2解吸装置包括SO2脱吸塔、与一吸上酸管连接并通向SO2脱吸塔的供酸管、与SO2脱吸塔连接并通向二吸循环泵槽的回酸管、底部抽风口；干燥上酸管通过第一连接管与一吸上酸管连接，一吸上酸管通过第二连接管与干燥循环泵槽连接。本发明可有效避免SO2解吸对尾气排放SO2浓度的影响。

Description

一种避免SO2解吸对尾排影响的设备及方法
技术领域
本发明属于硫酸生产干吸串酸工艺技术领域，涉及一种避免SO2解吸对尾排影响的设备及方法。
背景技术
在硫酸生产干吸串酸工艺中，SO2气体在浓硫酸中的溶解与解吸是作为干吸工艺串酸方案选择的一个重要考虑因素，若串酸流程选择不合理，将会导致部分SO2进入尾气排放和成品酸中，影响企业的环保效益、经济效益和社会效益。
干吸工段采用浓硫酸干燥和吸收SO2气体，浓硫酸的温度、浓度、进塔烟气SO2浓度、进塔烟气压力和当地大气压是SO2在浓硫酸中的溶解度的影响因素，随着酸温的降低、酸浓的降低、进塔气浓及压力的升高和当地大气压的升高，SO2在浓硫酸中的溶解度将升高。根据2008 年加拿大出版的Handbook of Sulphuric Acid Manufacturing(Second Edition)提供的SO2溶解度计算公式，干燥酸的SO2溶解度明显高于一吸酸的SO2溶解度，二吸酸的SO2溶解度比一吸酸SO2溶解度低。若干燥酸进入一吸塔或二吸塔、一吸酸进入二吸塔，浓硫酸中所溶解的 SO2处于过饱和状态将发生解吸，在一吸塔解吸的SO2气体再次随烟气进入转化回收利用，二吸塔解吸的SO2气体将随烟气进入尾气排放。
目前可有效避免SO2解吸对尾排影响的串酸流程有两种：1、一吸塔和二吸塔独立使用吸收循坏泵槽，干燥酸串至一吸塔酸进口管道，一吸塔底、二吸塔底部分循环酸自流至成品中间槽向外产酸，其流程设备投资费用高、占地面积较大；2、一吸塔和二吸塔独立使用吸收循环泵槽，干燥酸串至一吸塔酸进口管道，二吸循环泵槽酸串至一吸循环泵槽，由一吸循环泵槽向外产酸，其流程所产成品酸溶解有大量SO2气体，解吸的SO2气体，直接散至外部环境，不利于环境保护和装酸操作，若生产不稳定，难以正常维持生产合格的成品酸，并对操作技能水平要求较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种投资费用较低、操作运行简单，对环境危害小的可避免SO2解吸对尾排影响的设备及方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种避免SO2解吸对尾排影响的设备，包括干燥装置、一次吸收装置、二次吸收装置、SO2解吸装置；
所述干燥装置包括干燥塔、通过干燥喷淋回路与干燥塔2底部连接的干燥循环泵槽、安装在干燥循环泵槽内部的干燥循环泵、连接干燥循环泵并通向干燥塔顶部的干燥上酸管，在干燥上酸管上设置有干燥酸冷器；
所述一次吸收装置包括一吸塔、通过一吸喷淋回路与一吸塔底部连接的一吸循环泵槽、安装在一吸循环泵槽内部的一吸循环泵、连接一吸循环泵并通向一吸塔顶部的一吸上酸管，在一吸上酸管上设置有一吸酸冷器；
所述二次吸收装置包括二吸塔、通过二吸喷淋回路与二吸塔底部连接的二吸循环泵槽、安装在二吸循环泵槽内部的二吸循环泵、连接二吸循环泵并通向二吸塔顶部的二吸上酸管，二吸上酸管与板式换热器连接，板式换热器与成品酸温度计连接，在二吸上酸管上设置有二吸酸冷器；
所述的SO2解吸装置包括SO2脱吸塔、与一吸上酸管连接并通向SO2脱吸塔顶部的供酸管、与SO2脱吸塔底部连接并通向二吸循环泵槽的回酸管、设置于SO2脱吸塔塔体侧面底部的抽风口；
干燥上酸管通过第一连接管与一吸上酸管连接，一吸上酸管通过第二连接管与干燥循环泵槽连接。
本发明设备所述的SO2脱吸塔底部水平基准面高于二吸循环槽顶部水平基准面，解吸SO2后的浓硫酸通过回酸管连续自流进入二吸循环槽。在SO2脱吸塔塔顶与干燥塔之间连接有回送管路。在第二连接管上设有第一串酸阀；在供酸管上设有第二串酸阀；在连接二吸上酸管和板式换热器的第三连接管上设置有第一成品产酸阀；在连接第三连接管和板式换热器后端出料管路之间的第四连接管上设置有第二成品产酸阀；在一吸循环槽和二吸循环泵槽上均设置有液位计，一吸循环槽上的液位计与第二串酸阀自动连锁控制；二吸循环泵槽上的液位计与第一成品产酸阀自动连锁控制；成品酸温度计与第二成品产酸阀自动连锁控制。
本发明所述设备避免SO2解吸对尾排影响的方法步骤如下：
1)储存在干燥循环泵槽中的干燥酸，通过干燥循环泵泵至干燥上酸管后分两路：第一路通过干燥酸冷器冷却进入干燥塔顶部作为喷淋使用；第二路通过第一连接管进入一吸上酸管后进入一吸塔；所述干燥酸为质量浓度92％～96％、温度40℃～60℃、SO2溶解度0.150g～ 0.285g的浓硫酸；
2)储存在一吸循环泵槽中的一吸酸，通过一吸循环泵泵至一吸上酸管后分为三路：第一路通过一吸酸冷器冷却后通过第二连接管进入干燥循环泵槽与步骤1)的干燥酸进行混合；第二路通过一吸酸冷器冷却后与步骤1)第二路的干燥酸混合进入一吸塔顶部作为喷淋使用；第三路通过供酸管进入SO2脱吸塔顶部作为喷淋酸使用，解吸溶解的SO2气体后通过回酸管连续自流进入二吸循环槽；所述SO2脱吸塔的抽风口抽取系统外部空气，与通过供酸管进入SO2脱吸塔顶部的喷淋酸逆向接触解吸溶解的SO2气体,直接通过回送管路回送到干燥塔或经电除雾器后再回送到干燥塔进行再次利用；所述一吸酸为浓度97.5％～99.0％、温度80℃～105℃、 SO2溶解度0.002g～0.004g的浓硫酸；
3)步骤2)第三路的一吸酸与储存在二吸循环泵槽中的二吸酸混合后，通过二吸循环泵泵至二吸上酸管，经二吸酸冷器冷却后分两路，第一路返二吸塔顶部作为喷淋酸使用；第二路经过板式换热器再次冷却后产出成品酸；所述二吸酸浓度为98.0％～98.5％、温度70℃～ 85℃、SO2溶解度0.0001g～0.001g的浓硫酸，产出的成品酸温度≤40℃。
本发明提供了一种合理的串酸流程及适宜的设备配置，本发明装置对烟气波动大、串酸不稳定的工况适应能力强，操作简单，能够有效避免SO2解吸对尾气排放SO2浓度的影响，且节省设备投资费用，具有较好的推广应用前景。
附图说明
图1为本发明设备示意图；
附图中，1，干燥循环泵槽；2，干燥塔；3，干燥酸冷器；4，干燥循环泵；5，一吸循环泵槽；6，一吸塔；7，一吸酸冷器；8，一吸循环泵；9，SO2脱吸塔；10，二吸循环泵槽；11，二吸塔；12，二吸酸冷器；13，二吸循环泵；14，板式换热器；15，第一成品产酸阀；16，第二成品产酸阀；17，第一串酸阀；18，第二串酸阀；19，成品酸温度计；20，干燥喷淋回路；21，干燥上酸管；22，一吸喷淋回路；23，一吸上酸管；24，二吸喷淋回路；25，二吸上酸管；26，供酸管；27，回酸管；28，抽风口；29，第一连接管；30，第二连接管；31，第三连接管；32，第四连接管；33，出料管路33；34，回送管路。
具体实施方式
如图1所示的避免SO2解吸对尾排影响的设备，用于硫酸生产循环酸浓度的调节，且避免调节循环酸浓度过程中浓硫酸解吸的SO2影响尾气排放。该设备包括干燥装置、一次吸收装置、二次吸收装置、SO2解吸装置。
所述干燥装置包括干燥塔2、通过干燥喷淋回路20与干燥塔2底部连接的干燥循环泵槽 1、安装在干燥循环泵槽1内部的干燥循环泵4、连接干燥循环泵4并通向干燥塔2顶部的干燥上酸管21，在干燥上酸管21上设置有干燥酸冷器3。
所述一次吸收装置包括一吸塔6、通过一吸喷淋回路22与一吸塔6底部连接的一吸循环泵槽5、安装在一吸循环泵槽5内部的一吸循环泵8、连接一吸循环泵8并通向一吸塔6顶部的一吸上酸管23，在一吸上酸管23上设置有一吸酸冷器7。
所述二次吸收装置包括二吸塔11、通过二吸喷淋回路24与二吸塔11底部连接的二吸循环泵槽10、安装在二吸循环泵槽10内部的二吸循环泵13、连接二吸循环泵13并通向二吸塔 11顶部的二吸上酸管25，二吸上酸管25与板式换热器14连接，板式换热器14与成品酸温度计19连接，在二吸上酸管25上设置有二吸酸冷器12。
所述的SO2解吸装置包括SO2脱吸塔9、与一吸上酸管23连接并通向SO2脱吸塔9顶部的供酸管26、与SO2脱吸塔9底部连接并通向二吸循环泵槽10的回酸管27、设置于SO2脱吸塔9塔体侧面底部的抽风口28。
干燥上酸管21通过第一连接管29与一吸上酸管23连接，一吸上酸管23通过第二连接管30与干燥循环泵槽1连接。在第二连接管30上设有第一串酸阀17；在供酸管26上设有第二串酸阀18；在连接二吸上酸管25和板式换热器14的第三连接管31上设置有第一成品产酸阀15；在连接第三连接管31和板式换热器14后端出料管路33之间的第四连接管32上设置有第二成品产酸阀16；在一吸循环槽5和二吸循环泵槽10上均设置有液位计，一吸循环槽5上的液位计与第二串酸阀18自动连锁控制；二吸循环泵槽10上的液位计与第一成品产酸阀15自动连锁控制；成品酸温度计19与第二成品产酸阀16自动连锁控制。
所述的SO2脱吸塔9底部水平基准面高于二吸循环槽10顶部水平基准面，解吸SO2后的浓硫酸通过回酸管27连续自流进入二吸循环槽10。在SO2脱吸塔9塔顶与干燥塔2之间连接有回送管路34。
采用本发明所述设备避免SO2解吸对尾排影响的方法，其步骤如下：
1)储存在干燥循环泵槽1中的干燥酸，通过干燥循环泵4泵至干燥上酸管21后分两路：第一路通过干燥酸冷器3冷却进入干燥塔2塔体侧面顶部作为喷淋使用。为考虑干燥过程的吸收速率、吸收效果、少产生酸雾、尽量减少SO2在干燥酸中的溶解度，一般喷淋酸温度控制在45℃左右，但干燥过程会放出热量，需利用冷却水通过干燥酸冷器3对喷淋使用的干燥酸进行降温；第二路通过第一连接管29进入一吸上酸管23后进入一吸塔6。为维持干燥循环泵槽1液位和解析第二路干燥酸中溶解的部分SO2气体)，需向一次吸收装置即一吸塔6进行串酸，串至一吸塔6的一吸上酸管23作为一吸塔部分喷淋酸使用，其干燥酸中溶解的大部分 SO2气体在一吸塔内解吸后从塔顶排出至转化装置回收利用。所述干燥酸为浓度92％～96％、温度40℃～60℃、SO2溶解度为0.150g～0.285g的浓硫酸。干燥塔顶部排出的烟气经SO2风机送至转化装置，如图1。
2)储存在一吸循环泵槽5中的一吸酸，通过一吸循环泵8泵至一吸上酸管23后分为三路：第一路通过一吸酸冷器7冷却后通过第二连接管30进入干燥循环泵槽1与步骤1)的干燥酸进行混合。为维持干燥循环泵槽1干燥酸浓度、温度、干燥循环泵槽液位，一吸酸温度较高，需先经过一吸酸冷器7冷却后再串至干燥循环泵槽1；第二路通过一吸酸冷器7冷却后与步骤1)第二路的干燥酸混合进入一吸塔6顶部作为喷淋使用。为保证吸收率，一吸塔喷淋酸温度控制在68℃～72℃，而吸收过程，烟气带入的热量、吸收反应热会放出热量，酸温上升，需经过一吸酸冷器降温后进入一吸塔喷淋使用；第三路通过供酸管26进入SO2脱吸塔9顶部作为喷淋酸使用。一吸循环槽5的液位计与第二串酸阀18自动连锁控制，当液位达到设定值后，第二串酸阀18打开，反之关闭。SO2脱吸塔底部水平基准面高于二吸循环槽10 顶部水平基准面，解吸后通过回酸管27连续自流至二吸循环槽10。所述SO2脱吸塔9的抽风口28抽取系统外部空气，与通过供酸管26进入SO2脱吸塔9顶部的喷淋酸逆向接触解吸溶解的SO2气体,直接回送到干燥塔2或经电除雾器后再通过回送管路34回送到干燥塔2进行再次利用，抽风口28负压控制在-0.02kPa～-0.2kPa。所述一吸酸为浓度97.5％～99.0％、温度 80℃～105℃、SO2溶解度为0.002g～0.004g的浓硫酸。
3)步骤2)第三路的一吸酸与储存在二吸循环泵槽10中的二吸酸混合后，通过二吸循环泵13泵至二吸上酸管25，经二吸酸冷器12冷却后分两路，第一路返二吸塔11顶部作为喷淋酸使用；第二路经过板式换热器14再次冷却后产出成品酸。二吸循环泵槽10上的液位计与第一成品产酸阀15自动连锁控制，当二吸循环泵槽10液位达到设定值，第一成品产酸阀自动打开，反之关闭；成品酸温度计19与第二成品产酸阀16自动连锁控制，当成品酸温度高于40℃，第二成品产酸阀16自动关闭对成品酸进一步降温，减少由于酸温较高对硫酸输送管道的腐蚀，反之打开。所述二吸酸浓度为98.0％～98.5％、温度70℃～85℃、SO2溶解度为0.0001g～0.001g的浓硫酸。产出的成品酸温度≤40℃。二吸塔11处理后残留的SO2烟气从塔顶排出进行尾气脱硫。
采用本发明设备及方法，在产能440kt/a的铜冶炼烟气制酸装置进行试验，证明本发明可有效避免SO2解吸对尾排的影响。试验情况如下：
采用两次转化两次吸收的制酸工艺，转化进气φ(SO2)10.237％和φ(O2)11.35％，转化一次转化率94.26％，总转化率99.85％，烟气量140000Nm3/h，干燥塔烟气入口压力-9kPa、温度28℃，干燥酸浓度93.5％。
通过干燥循环泵4泵至干燥上酸管21后再通过第一连接管29进入一吸上酸管23的干燥酸流量为335.46t/h，其中溶解SO2量873.58kg/h，溶解度为0.26g。
一吸塔6塔低压力为25.3kPa，一吸酸浓度为98.3％，烟气SO2浓度0.687％，部分一吸酸通过一吸酸冷器7冷却后与进入一吸上酸管的干燥酸混合进入一吸塔6顶部作为喷淋使用，喷淋使用的喷淋量1100m3/h。本工序溶解SO2量57.50kg/h，溶解度为0.00285g。
以上工序解吸SO2量816.08kg/h，随烟气再次进入转化装置回收利用。
一吸循环泵槽5液位计与第二串酸阀18自动连锁控制，当液位达到设定值1.6m～1.8m 后，第二串酸阀18打开，部分一吸酸通过供酸管26进入SO2脱吸塔9塔体侧面顶部作为喷淋酸使用，其喷淋量为20～40m3/h,解吸溶解的SO2气体1.05～2.09kg/h，SO2脱吸塔9底部设置抽风口，抽风口负压控制在-0.02kPa～-0.2kPa，抽取系统外部空气，与喷淋酸逆向接触解吸溶解的SO2气体,回干燥塔烟气入口再次利用，反之关闭。解吸后一吸酸通过回酸管27连续自流至二吸循环泵槽10。
通过供酸管26进入SO2脱吸塔9塔体侧面顶部作为喷淋酸使用的一吸酸与储存在二吸循环泵槽10中的二吸酸混合后，部分返二吸塔11侧面塔体顶部作为喷淋酸使用，喷淋量为500 m3/h，二吸酸浓度为98.3％，烟气SO2浓度0.087％，溶解SO2量5.11kg/h，溶解度为0.00056g。其二吸酸溶解度处于饱和状态，不会解吸出SO2气体影响尾气排放。成品酸温度计与第二成品产酸阀16自动连锁控制，当成品酸温度＞40℃时，第二成品产酸阀自动关闭对成品酸进一步降温，减少由于酸温较高对硫酸输送管道的腐蚀，反之打开。
上述试验所涉及浓硫酸浓度百分比含量均为质量百分比，烟气SO2浓度为体积百分比。

Claims (4)

1.一种避免SO2解吸对尾排影响的设备，其特征在于，包括干燥装置、一次吸收装置、二次吸收装置、SO2解吸装置；
所述干燥装置包括干燥塔(2)、通过干燥喷淋回路(20)与干燥塔底部连接的干燥循环泵槽(1)、安装在干燥循环泵槽内部的干燥循环泵(4)、连接干燥循环泵并通向干燥塔顶部的干燥上酸管(21)，在干燥上酸管上设置有干燥酸冷器(3)；
所述一次吸收装置包括一吸塔(6)、通过一吸喷淋回路(22)与一吸塔底部连接的一吸循环泵槽(5)、安装在一吸循环泵槽内部的一吸循环泵(8)、连接一吸循环泵并通向一吸塔顶部的一吸上酸管(23)，在一吸上酸管上设置有一吸酸冷器(7)；
所述二次吸收装置包括二吸塔(11)、通过二吸喷淋回路(24)与二吸塔底部连接的二吸循环泵槽(10)、安装在二吸循环泵槽内部的二吸循环泵(13)、连接二吸循环泵并通向二吸塔顶部的二吸上酸管(25)，二吸上酸管与板式换热器(14)连接，板式换热器与成品酸温度计(19)连接，在二吸上酸管上设置有二吸酸冷器(12)；
所述的SO2解吸装置包括SO2脱吸塔(9)、与一吸上酸管(23)连接并通向SO2脱吸塔(9)顶部的供酸管(26)、与SO2脱吸塔底部连接并通向二吸循环泵槽(10)的回酸管(27)、设置于SO2脱吸塔塔体侧面底部的抽风口(28)；
干燥上酸管(21)通过第一连接管(29)与一吸上酸管(23)连接，一吸上酸管通过第二连接管(30)与干燥循环泵槽(1)连接；
在第二连接管(30)上设有第一串酸阀(17)；在供酸管(26)上设有第二串酸阀(18)；在连接二吸上酸管(25)和板式换热器(14)的第三连接管(31)上设置有第一成品产酸阀(15)；在连接第三连接管(31)和板式换热器(14)后端出料管路(33)之间的第四连接管(32)上设置有第二成品产酸阀(16)；在一吸循环槽(5)和二吸循环泵槽(10)上均设置有液位计，一吸循环槽(5)上的液位计与第二串酸阀(18)自动连锁控制；二吸循环泵槽(10)上的液位计与第一成品产酸阀(15)自动连锁控制；成品酸温度计(19)与第二成品产酸阀(16)自动连锁控制。
2.如权利要求1所述的一种避免SO2解吸对尾排影响的设备，其特征在于，所述的SO2脱吸塔(9)底部水平基准面高于二吸循环槽(10)顶部水平基准面，解吸SO2后的浓硫酸通过回酸管(27)连续自流进入二吸循环槽。
3.如权利要求1所述的一种避免SO2解吸对尾排影响的设备，其特征在于，在SO2脱吸塔(9)塔顶与干燥塔(2)之间连接有回送管路(34)。
4.如权利要求1或2或3所述设备避免SO2解吸对尾排影响的方法，其特征在于，步骤如下：
1)储存在干燥循环泵槽(1)中的干燥酸，通过干燥循环泵(4)泵至干燥上酸管(21)后分两路：第一路通过干燥酸冷器(3)冷却进入干燥塔(2)顶部作为喷淋使用；第二路通过第一连接管(29)进入一吸上酸管(23)后进入一吸塔(6)；所述干燥酸为质量浓度92％～96％、温度40℃～60℃、SO2溶解度0.150g～0.285g的浓硫酸；
2)储存在一吸循环泵槽(5)中的一吸酸，通过一吸循环泵(8)泵至一吸上酸管(23)后分为三路：第一路通过一吸酸冷器(7)冷却后通过第二连接管(30)进入干燥循环泵槽(1)与步骤1)的干燥酸进行混合；第二路通过一吸酸冷器(7)冷却后与步骤1)第二路的干燥酸混合进入一吸塔(6)顶部作为喷淋使用；第三路通过供酸管(26)进入SO2脱吸塔(9)顶部作为喷淋酸使用，解吸溶解的SO2气体后通过回酸管(27)连续自流进入二吸循环槽(10)；所述SO2脱吸塔(9)的抽风口(28)抽取系统外部空气，与通过供酸管(26)进入SO2脱吸塔(9)顶部的喷淋酸逆向接触解吸溶解的SO2气体,直接通过回送管路(34)回送到干燥塔(2)或经电除雾器后再回送到干燥塔进行再次利用；所述一吸酸为浓度97.5％～99.0％、温度80℃～105℃、SO2溶解度0.002g～0.004g的浓硫酸；
3)步骤2)第三路的一吸酸与储存在二吸循环泵槽(10)中的二吸酸混合后，通过二吸循环泵(13)泵至二吸上酸管(25)，经二吸酸冷器(12)冷却后分两路，第一路返二吸塔(11)顶部作为喷淋酸使用；第二路经过板式换热器(14)再次冷却后产出成品酸；所述二吸酸浓度为98.0％～98.5％、温度70℃～85℃、SO2溶解度0.0001g～0.001g的浓硫酸，产出的成品酸温度≤40℃。
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