CN111249888B - 一种废硫酸湿法再生的尾气处理装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种废硫酸湿法再生的尾气处理装置及工艺，尾气处理装置包括碱罐、碱液补充泵I、第一碱洗塔、循环泵I、碱液补充泵II、第二碱洗塔、循环泵II、引风机、第一电除雾器和第二电除雾器；本发明通过对废硫酸湿法再生的尾气处理工艺进行改造，采取两级碱洗加两级电除雾工艺解决了尾气中酸雾超标问题，使废硫酸湿法再生尾气中SO2和酸雾达标排放，真正作到清洁生产，具有处理尾气酸雾彻底，成本低，投资少，占地小，公用工程消耗低等特点，对已经建设的废硫酸湿法再生系统的尾气处理改造提供了技术保证。

Description

一种废硫酸湿法再生的尾气处理装置及工艺
技术领域
本发明涉及废硫酸再生技术领域，具体涉及一种废硫酸湿法再生尾气的酸雾超标治理装置及工艺。
背景技术
废硫酸是一种粘度较大的胶状液体，其色泽呈黑红色，性质不稳定，散发特殊性臭味，很难处理，给生态环境带来严重污染。废硫酸湿法再生项目，采用高温裂解法工艺技术处理废硫酸，能够很好的解决废硫酸的污染问题，所产出的工业硫酸可以重新返回系统循环使用。此再生技术的最后工段是将尾气直接排放大气。
随着环保法规日益严格，目前国内已上了很多套废硫酸再生装置。高温裂解法工艺技术包括废硫酸干法再生工艺和废硫酸湿法再生工艺。经过对废硫酸湿法再生装置运行情况的调研，发现废硫酸湿法再生工艺的尾气中SO2和硫酸雾的含量远远超过《石油炼制工业污染物排放标准》GB31570-2015。GB31570-2015中规定值:SO2小于100mg/m3，硫酸雾小于5mg/m3,这对企业带来很大的环保压力。
目前废硫酸湿法再生装置尾气酸雾处理工艺是：用H2O2喷淋洗涤尾气，使尾气中的SO2、SO3与H2O2发生反应生成稀硫酸，因废硫酸湿法再生装置的产品硫酸浓度达不到98％，故生成的稀硫酸不能进到产品硫酸中，只能外排，生成的稀硫酸同时无形中还增多了酸雾的产生。
因此，目前的H2O2喷淋洗涤尾气工艺，不但没减少酸雾，还增加了稀硫酸的排放量。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出了一种废硫酸湿法再生的尾气处理装置及工艺，由于废硫酸湿法再生系统的尾气酸雾含量较高，本发明通过采取两级碱洗加两级电除雾工艺解决了尾气中酸雾超标问题，使废硫酸湿法再生尾气中SO2和酸雾达标排放，真正作到清洁生产。
本发明技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种废硫酸湿法再生系统的尾气处理装置，所述废硫酸湿法再生系统包括酸冷凝器和静态混合器；所述酸冷凝器设有管程和壳程，所述管程的出口和壳程的出口均与所述静态混合器的进口相连通；
其特征在于，所述尾气处理装置包括碱罐、碱液补充泵I、碱液补充泵II、第一碱洗塔、循环泵I、第二碱洗塔、循环泵II、引风机、第一电除雾器和第二电除雾器；
所述碱液补充泵I的入口和碱液补充泵II的入口均碱罐的出口相连通，且碱液补充泵I和碱液补充泵II相并联；所述碱液补充泵I的出口与所述循环泵I的进口相连通；所述碱液补充泵II的出口与所述循环泵II的进口相连通；
所述第一碱洗塔的下方、塔底和上方分别设有尾气进口I、碱液出口I和碱液进口I；所述尾气进口I与静态混合器的出口相连通；所述碱液出口I与所述循环泵I的进口相连通；所述碱液进口I与所述循环泵I的出口相连通；
所述第一碱洗塔的塔顶设有纤维除雾器I；所述纤维除雾器I的上方设有气体出口I；
所述第二碱洗塔的下方、塔底和上方分别设有尾气进口II、碱液出口II和碱液进口II；所述尾气进口II与所述气体出口I相连通；所述碱液出口II与所述循环泵II的进口相连通；所述碱液进口II与所述循环泵II的出口相连通；
所述第二碱洗塔的塔顶设有纤维除雾器II；所述纤维除雾器II的上方设有气体出口II；
所述气体出口II通过引风机与第一电除雾器的底部相连通；所述第一电除雾器的顶部与第二电除雾器的底部相连通；所述第二电除雾器的顶部设有气体排空管道。
优选地，所述第一碱洗塔是空塔；所述第一碱洗塔的塔体材质为Q345R钢，塔体内壁衬耐酸瓷砖，碱洗塔底部底板上表面衬耐酸瓷砖和耐酸混凝土，确保设备耐高温和耐酸碱腐蚀；，第二碱洗塔是填料塔；所述第二碱洗塔的塔体材质为玻璃钢，确保设备耐酸碱腐蚀；所述第一电除雾器和第二电除雾器均为导电玻璃钢管式电除雾器。
优选地，所述引风机的壳体为HT250材质(树脂砂铸造)，轴体为45号钢材质；所述碱液补充泵为工程塑料泵材质；纤维除雾器为316L不锈钢材质。
优选地，所述第二碱洗塔的塔底设有调节温度口，所述循环泵I的出口还设有分支管道，所述分支管道上设有温度调节阀，所述分支管道与所述调节温度口相连通。
优选地，所述第一碱洗塔的塔底和第二碱洗塔的塔底均设有pH显示仪，循环碱液的pH值由与所述碱洗塔对应的碱液补充泵与塔内pH值的连锁启停来保证，以第一碱洗塔为例，当第一碱洗塔内循环碱液的pH值小于9时，开碱液补充泵I，补充碱液，当循环碱液的pH值大于11时，停碱液补充泵I，停止补充碱液；所述第一碱洗塔的下方和第二碱洗塔的下方均设有加水管道；所述加水管道均设有液位调节阀，用于控制碱洗塔底部液位。
优选地，所述引风机设有仪表控制系统，所述仪表控制系统与安装在所述酸冷凝器管程的出口的压力变送器相连接，确保酸冷凝器管程的出口的压力稳定，从而确保酸冷凝器正常运行，不受因改造对其带来压力不稳的影响(如避免抽力过大导致的压力不稳)。
另一方面，本发明提供了一种废硫酸湿法再生的尾气处理工艺，所述工艺利用上述的尾气处理装置处理废硫酸湿法再生的尾气，所述工艺步骤如下：
由当酸冷凝器内玻璃管损坏时，由酸冷凝器壳程出口排出的尾气中含有微量酸雾，由酸冷凝器管程出口和壳程出口排出的尾气通过所述静态混合器混合，混合气通过尾气进口I进入所述第一碱洗塔；碱液为氢氧化钠溶液，碱液由所述碱罐排出后通过碱液补充泵I、循环泵I进入第一碱洗塔，用于喷淋所述混合气，中和酸雾中的二氧化硫、三氧化硫和硫酸雾；喷淋后的混合气经纤维除雾器I处理后通过气体出口I和尾气进口II进入所述第二碱洗塔；喷淋后的碱液由所述碱液出口I排出，并通过循环泵I和碱液进口I再次进入第一碱洗塔循环使用；
碱液由所述碱罐通过碱液补充泵II、循环泵II进入第二碱洗塔喷淋进入的混合气；喷淋后的混合气经纤维除雾器II处理后通过气体出口II进入所述引风机；喷淋后的碱液由所述循环碱液出口II排出，并通过循环泵II和碱液进口II再次进入第二碱洗塔循环使用；
在第一碱洗塔和第二碱洗塔内，NaOH与SO2反应生成亚硫酸钠，亚硫酸钠与氧气反应生成硫酸钠；
纤维除雾器用于控制每台碱洗塔塔顶出口气体中的酸雾含量；
进入引风机的混合气升压后依次进入第一电除雾器和第二电除雾器进一步除去混合气中的酸雾，经第二电除雾器处理后的混合气为净化尾气，所述净化尾气由所述第二电除雾器的顶部的气体排空管道直接排空，所述气体排空管道顶标高为40米。
第一电除雾器和第二电除雾器之间设有副线和副线阀门，当第一电除雾器需要用水清洗时，通过副线阀关掉第二电除雾器；同样当第二电除雾器需要用水清洗时，通过副线阀关掉第一电除雾器。
优选地，所述碱罐内氢氧化钠溶液的pH为9～11，温度为40～50℃。
优选地，为了避免产生硫酸氢钠等结晶堵塞纤维除雾器，需控制循环碱液的pH值和温度，循环碱液的温度控制方式为：第一碱洗塔操作温度较高，故第一碱洗塔内碱液的温度也较高，第二碱洗塔内碱液的温度由循环泵I出口分支管道上设置的温度调节阀来控制，当第二碱洗塔内碱液温度低于40℃时，相对热的碱液由第一碱洗塔通过循环泵I的分支管道进入第二碱洗塔内，与相对冷的碱液混合，使第二碱洗塔内碱液温度在40～50℃；
循环碱液的pH值控制方式为：根据两个碱洗塔塔底设置的pH显示仪，当由碱液出口I进入循环泵I的碱液的pH值低于9时，连锁开碱液补充泵I，向第一碱洗塔补充碱液；当碱液出口II进入循环泵II的碱液的pH值低于9时，通过连锁开碱液补充泵II，向第二碱洗塔补充碱液。
优选地，所述来自于酸冷凝器管程出口的尾气的温度为105～115℃，压力为0～-2kPa(G)；所述来自酸冷凝器壳程出口的尾气的温度为260～270℃，压力为2～4kPa(G)；所述由静态混合器排出的混合气的温度为160～193℃，压力为1～2kPa(G)；所述第一碱洗塔的操作温度为160～193℃，操作压力为1～2kPa(G)；所述第二碱洗塔的操作温度为40～50℃，操作压力为-3～-4kPa(G)。
优选地，所述净化尾气中的SO2小于50mg/m3、硫酸雾小于5mg/m3。
本发明工艺过程中，根据工艺要求设计相关仪表、电气的控制，本发明中第一碱洗塔壳体强度按GB150.1～150.4-2011《压力容器》设计，由于第一碱洗塔的操作温度为160～193℃，操作压力为1～2kPa(G)、操作介质为含酸雾炉气、5％NaOH液体。根据操作条件第一碱洗塔材质为Q345R钢板。为防止酸碱腐蚀，在筒体内壁衬耐酸瓷砖，底板上表面衬耐酸瓷砖、耐酸混凝土。
本发明中第二碱洗塔为填料塔，按《玻璃钢化工设备设计规定》设计，由于第二碱洗塔操作温度为塔底40～50℃，操作压力为-3～-4kPa(G)、操作介质为含酸雾尾气、5％NaOH液体。根据操作条件，为了防止酸碱腐蚀，第二碱洗塔主体材料选择玻璃钢。
有益效果
1、本发明采取两级碱洗加两级电除雾工艺处理废硫酸湿法再生的尾气，并在第一碱洗塔和第二碱洗塔内设置纤维除雾器进行除雾，解决了尾气中酸雾超标问题，使废硫酸湿法再生尾气中SO2和硫酸雾达标排放，真正作到清洁生产，具有处理尾气酸雾彻底，成本低，投资少，占地小，公用工程消耗低等特点，对已经建设的废硫酸湿法再生系统的尾气处理改造提供了技术保证。
2、本发明通过对碱洗塔和电除雾器进行合理选材，使其既耐酸碱腐蚀，又耐高温，第一碱洗塔是空塔，第一碱洗塔内进烟气中的酸雾浓度较高，生成的硫酸钠较多，容易堵塞填料，因此采用空塔，不采用填料塔；经过第一碱洗塔后，第二碱洗塔内进烟气中的酸雾浓度较低，生成的硫酸钠较少，不容易堵塞填料，因此采用填料塔。
3、本发明通过控制循环碱液的pH值和温度，有效的防止了碱液循环过程中产生结晶堵塞设备的现象。
4、本发明在第一碱洗塔和第二碱洗塔内分别设置的纤维除雾器，与后设置的第一电除雾器和第二电除雾器双重保证处理后的尾气中SO2和硫酸雾含量满足排放标准。
5、本发明中两级电除雾器构架上上下布置，第二电除雾器顶气体直接排向大气，节省占地，节省能耗。
6、本发明采用的导电玻璃钢管式电除雾器，具有耐腐蚀、制作、检修、使用方便和强度好的特点。
7、本发明的引风机、泵、以及碱洗塔内设置的纤维除雾器均采用耐酸碱腐蚀的材质设计，具有较好的耐酸碱腐蚀性。
附图说明
图1是本发明废硫酸湿法再生的尾气处理工艺流程图；
图中1.碱罐，2.碱液补充泵I，3.第一碱洗塔，4.纤维除雾器I，5.第二碱洗塔，6.纤维除雾器II，7.循环泵I，8.循环泵II，9.引风机，10.第一电除雾器，11.第二电除雾器，12.碱液补充泵II。
具体实施方式
本实施例可用于新建、利旧装置。
如图1所示，为本实施例提供了废硫酸湿法再生系统的尾气处理装置，所述废硫酸湿法再生系统包括酸冷凝器和静态混合器，所述酸冷凝器设有管程和壳程，所述管程的出口和壳程的出口均与静态混合器的进口相连通；所述尾气处理装置包括所述尾气处理装置包括碱罐1、碱液补充泵I 2、第一碱洗塔3、循环泵I 7、第二碱洗塔5、循环泵II 8、引风机9、第一电除雾器10、第二电除雾器11和碱液补充泵II 12；
所述碱罐1的出口与所述碱液补充泵I 2的入口和碱液补充泵II 12的入口相连通；且碱液补充泵I 2和碱液补充泵II 12相并联；所述碱液补充泵I 2的出口与所述循环泵I 7的进口相连通；所述碱液补充泵II 12的出口与循环泵II 8的进口相连通；所述第一碱洗塔3的下方、塔底和上方分别设有尾气进口I、碱液出口I和碱液进口I；所述尾气进口I与静态混合器的出口相连通；所述碱液出口I与所述循环泵I 7的进口相连通；所述碱液进口I与所述循环泵I 7的出口相连通；所述第一碱洗塔3的塔顶设有纤维除雾器I 4；所述纤维除雾器I 4的上方设有气体出口I；所述第二碱洗塔5的下方、塔底和上方分别设有尾气进口II、碱液出口II和碱液进口II；所述尾气进口II与所述气体出口I相连通；所述碱液出口II与所述循环泵II 8的进口相连通；所述碱液进口II与所述循环泵II 8的出口相连通；所述第二碱洗塔5的塔顶设有纤维除雾器II 6；所述纤维除雾器II 6的上方设有气体出口II；所述气体出口II通过引风机9与第一电除雾器10的底部相连通；所述第一电除雾器10的顶部与第二电除雾器11的底部相连通；所述第二电除雾器11的顶部设有气体排空管道，所述气体排空管道顶标高为40米。
所述第一碱洗塔3为空塔；所述第一碱洗塔3的塔体材质为Q345R钢板，塔体内壁衬耐酸瓷砖，塔底的底板上表面衬耐酸瓷砖和耐酸混凝土；所述第二碱洗塔5为填料塔；所述第二碱洗塔5的塔体材质为玻璃钢；所述第一电除雾器10和第二电除雾器11均为导电玻璃钢管式电除雾器。
所述第一碱洗塔3的塔底和第二碱洗塔5的塔底均设有pH显示仪；所述第一碱洗塔3的下方和第二碱洗塔5的下方均设有加水管道；所述加水管道均设有液位调节阀；所述引风机9设有仪表控制系统；所述酸冷凝器管程的出口安装有压力变送器；所述仪表控制系统与所述压力变送器相连接。
所述第二碱洗塔5的塔底设有调节温度口，所述循环泵I 7的出口还设有分支管道，所述分支管道上设有温度调节阀，所述分支管道与所述调节温度口相连通。
所述尾气处理装置的工作过程如下：
由酸冷凝器管程出口和壳程出口排出的尾气通过所述静态混合器混合，混合气中的酸雾含量为2000mg/m3，混合气通过尾气进口I进入所述第一碱洗塔3；碱液为氢氧化钠溶液，碱液由所述碱罐1排出后通过碱液补充泵I 2、循环泵I 7进入第一碱洗塔3，用于喷淋所述混合气；喷淋后的混合气经纤维除雾器I 4处理后通过气体出口I和尾气进口II进入所述第二碱洗塔5；喷淋后的碱液由所述碱液出口I排出，并通过循环泵I 7和碱液进口I再次进入第一碱洗塔3循环使用；
碱液由所述碱罐1通过碱液补充泵II 12、循环泵II 8进入第二碱洗塔5喷淋进入的混合气；喷淋后的混合气经纤维除雾器II 6处理后通过气体出口II进入所述引风机9；喷淋后的碱液由所述循环碱液出口II排出，并通过循环泵II 8和碱液进口II再次进入第二碱洗塔5循环使用；
进入引风机9的混合气升压后依次进入第一电除雾器10和第二电除雾器11进行电除雾，经第二电除雾器11处理后的混合气为净化尾气，所述净化尾气由所述第二电除雾器11的顶部的气体排空管道直接排空。
所述碱罐1内氢氧化钠溶液的pH为9，温度为40℃。
当由碱液出口I进入循环泵I 7的碱液的pH值低于9时,通过连锁开碱液补充泵I 2向第一碱洗塔3补充碱液。
当碱液出口II进入循环泵II 8的碱液的pH值低于9时，通过连锁开碱液补充泵II12向第二碱洗塔5补充碱液。
当第二碱洗塔5内碱液温度低于40℃时，碱液由第一碱洗塔3通过循环泵I 7的分支管道进入第二碱洗塔5，与第二碱洗塔5内的碱液混合，使第二碱洗塔5内碱液温度在40～50℃。
所述来自于酸冷凝器管程出口的尾气的温度为110℃，压力为-2kPa(G)；所述来自酸冷凝器壳程出口的气体的温度为260℃，压力为3.8kPa(G)；所述由静态混合器排出的混合气的温度为193℃，压力为2kPa(G)；所述第一碱洗塔3的操作温度为193℃，操作压力为2kPa(G)；所述第二碱洗塔5的操作温度为40℃，操作压力为-3kPa(G)。
通过上述工艺处理后的净化尾气中的SO2小于50mg/m3、酸雾小于5mg/m3。

Claims (10)

1.一种废硫酸湿法再生系统的尾气处理装置，所述废硫酸湿法再生系统包括酸冷凝器和静态混合器；所述酸冷凝器设有管程和壳程，所述管程的出口和壳程的出口均与所述静态混合器的进口相连通；
其特征在于，所述尾气处理装置包括碱罐、碱液补充泵I、碱液补充泵II、第一碱洗塔、循环泵I、第二碱洗塔、循环泵II、引风机、第一电除雾器和第二电除雾器；
所述碱液补充泵I的入口和碱液补充泵II的入口均与碱罐的出口相连通，且碱液补充泵I和碱液补充泵II相并联；所述碱液补充泵I的出口与所述循环泵I的进口相连通；所述碱液补充泵II的出口与所述循环泵II的进口相连通；
所述第一碱洗塔的下方、塔底和上方分别设有尾气进口I、碱液出口I和碱液进口I；所述尾气进口I与静态混合器的出口相连通；所述碱液出口I与所述循环泵I的进口相连通；所述碱液进口I与所述循环泵I的出口相连通；
所述第一碱洗塔的塔顶设有纤维除雾器I；所述纤维除雾器I的上方设有气体出口I；
所述第二碱洗塔的下方、塔底和上方分别设有尾气进口II、碱液出口II和碱液进口II；所述尾气进口II与所述气体出口I相连通；所述碱液出口II与所述循环泵II的进口相连通；所述碱液进口II与所述循环泵II的出口相连通；
所述第二碱洗塔的塔顶设有纤维除雾器II；所述纤维除雾器II的上方设有气体出口II；
所述气体出口II通过引风机与第一电除雾器的底部相连通；所述第一电除雾器的顶部与第二电除雾器的底部相连通；所述第二电除雾器的顶部设有气体排空管道。
2.根据权利要求1所述的尾气处理装置，其特征在于，所述第一碱洗塔为空塔；所述第一碱洗塔的塔体材质为Q345R钢板，塔体内壁衬耐酸瓷砖，塔底的底板上表面衬耐酸瓷砖和耐酸混凝土；所述第二碱洗塔为填料塔；所述第二碱洗塔的塔体材质为玻璃钢；
所述第一电除雾器和第二电除雾器均为导电玻璃钢管式电除雾器。
3.根据权利要求1所述的尾气处理装置，其特征在于，
所述第一碱洗塔的塔底和第二碱洗塔的塔底均设有pH显示仪；所述第一碱洗塔的下方和第二碱洗塔的下方均设有加水管道；所述加水管道均设有液位调节阀；
所述引风机设有仪表控制系统；所述酸冷凝器管程的出口安装有压力变送器；所述仪表控制系统与所述压力变送器相连接。
4.根据权利要求1所述的尾气处理装置，其特征在于，
所述第二碱洗塔的塔底设有调节温度口，所述循环泵I的出口还设有分支管道，所述分支管道上设有温度调节阀，所述分支管道与所述调节温度口相连通。
5.一种废硫酸湿法再生的尾气处理工艺，其特征在于，所述工艺利用权利要求1～4任一所述的装置处理废硫酸湿法再生的尾气，所述工艺步骤如下：
由酸冷凝器管程出口和壳程出口排出的尾气通过所述静态混合器相混合，混合气通过尾气进口I进入所述第一碱洗塔；碱液为氢氧化钠溶液，碱液由所述碱罐排出后通过碱液补充泵I、循环泵I进入第一碱洗塔，用于喷淋所述混合气；喷淋后的混合气经纤维除雾器I处理后通过气体出口I和尾气进口II进入所述第二碱洗塔；喷淋后的碱液由所述碱液出口I排出，并通过循环泵I和碱液进口I再次进入第一碱洗塔循环使用；
碱液由所述碱罐通过碱液补充泵II、循环泵II进入第二碱洗塔喷淋进入的混合气；喷淋后的混合气经纤维除雾器II处理后通过气体出口II进入所述引风机；喷淋后的碱液由所述循环碱液出口II排出，并通过循环泵II和碱液进口II再次进入第二碱洗塔循环使用；
进入引风机的混合气升压后依次进入第一电除雾器和第二电除雾器进行电除雾，经第二电除雾器处理后的混合气为净化尾气，所述净化尾气由所述第二电除雾器的顶部的气体排空管道直接排空。
6.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述碱罐内氢氧化钠溶液的pH为9～11，温度为40～50℃。
7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，
当由碱液出口I进入循环泵I的碱液的pH值低于9时,通过碱液补充泵I向第一碱洗塔补充碱液；
当碱液出口II进入循环泵II的碱液的pH值低于9时，通过碱液补充泵II向第二碱洗塔5补充碱液。
8.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，当第二碱洗塔内碱液温度低于40℃时，碱液由第一碱洗塔通过循环泵I的分支管道进入第二碱洗塔，与第二碱洗塔内的碱液混合，使第二碱洗塔内碱液温度保持在40～50℃。
9.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，来自于所述酸冷凝器管程出口的尾气的温度为105～115℃，压力为0～-2kPa(G)；来自于所述酸冷凝器壳程出口的尾气的温度为260～270℃，压力为2～4kPa(G)；由所述静态混合器排出的混合气的温度为160～193℃，压力为1～2kPa(G)；
所述第一碱洗塔的操作温度为160～193℃，操作压力为1～2kPa(G)；所述第二碱洗塔的操作温度为40～50℃，操作压力为-3～-4kPa(G)。
10.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述净化尾气中的SO2小于50mg/m3、硫酸雾小于5mg/m3。
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