CN1231413C - 铅底吹炉烟气五段触媒两转两吸制硫酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在使用铅底吹炉对铅硫化矿炼铅时，对氧化脱硫生成的含SO2的烟气采用五段触媒两转两吸制取硫酸的方法，铅底吹炉烟气经除尘、降温后，进入高效洗涤器内，与循环液充分接触进行除尘、降温，由高效洗涤器排出的烟气又进入填料塔，与经稀酸板式换热器冷却的循环液逆流接触，进一步降温、除尘，填料塔排出的烟气进入电除雾器，除去酸雾及其它有害杂质后，送往干燥塔，干燥后的烟气依次通过换热器及转化器进行五段触媒两转两吸后送入吸收塔进行吸收、制酸，具有可减少铅冶炼厂烟气对环境的污染、作业率高、劳动条件好、劳动强度低、设备故障率低、净化率高的优点。
Description
技术领域
本发明属于有色金属冶炼行业，尤其涉及一种在使用铅底吹炉对铅硫化矿炼铅时，对氧化脱硫生成的含SO2的烟气采用五段触媒两转两吸制取硫酸的方法。
背景技术
用铅硫化矿炼铅时，需要氧化脱硫，生成含SO2的烟气，传统的烧结锅-鼓风炉炼铅工艺产生的烟气，SO2浓度很低而且波动大，不能用来制酸；采用此工艺的企业，均将烟气直接排空，严重污染环境。传统的烧结机-鼓风炉炼铅工艺产生的烟气，SO2浓度为1-3.5％，也不能采用常规方法制酸，只能采用非稳态转化或托普索法制酸，非稳态转化制酸只能一转一吸，制酸后的尾气仍然达不到国家环保标准要求，污染环境。托普索法虽能使尾气达标，但该法为丹麦专利，引进和设备投资巨大，一般冶炼企业难以承受。在此背景下，国内最近研究并建成了“氧气底吹炉氧化-鼓风炉还原炼铅新工艺”的工业化装置。铅硫化矿在氧气底吹炉中可以产出含SO215％左右的烟气，该烟气温度高达1000℃左右，含烟尘高达250g/Nm3以上，另外，还含有15％左右的水汽和0.3％以上的SO3。该烟气经特殊设计的余热锅炉和电收尘器降温除尘后，成份大致如下：
电收尘器出口烟气成份(V％)
SO2 SO3 CO2 N2 O2 H2O
8.95 0.28 1.68 62.56 14.29 12.28
烟气温度：280-290℃以下(设计值)
烟气含尘：250mg/Nm3左右
烟气含AS：0.68g/Nm3左右
烟气含F：0.40g/Nm3左右
由于铅冶炼烟气中烟尘性质特殊，余热锅炉和电收尘的降温，收尘效果不稳定，实测的电收尘出口烟气温度和含尘浓度与设计值相差较大，分别为：
烟气温度：320-350℃
烟气含尘：0.15-10g/Nm3
对这样的烟气，可以采用常规设计的净化和四段触媒，两转两吸制酸，即：净化采用：空塔-填料塔-间冷器-一级电除雾-二级电除雾流程，转化采用四段触媒，一般采用III+I流程，也有采用II+II流程的，但效果不如III+I流程好。这种常规流程，对铅底吹炉烟气，存在如下问题：1、含尘量波动太大，在含尘高时，难以保证鼓风机出口含尘小于0.002g/Nm3的要求，造成对触媒的损害。2、容易造成常规净化设备中的空塔喷头、填料塔、间冷器等的堵塞，进而造成系统运行不正常，甚至停产清理。3、由于气浓较高，采用四段触媒，两转两吸制酸的尾气，仍难达到环保标准小于850mg/Nm3的要求，要想达到环保标准要求，则需采用进口触媒。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种针对氧气底吹炉产生的铅冶炼烟气经余热锅炉和电收尘器降温除尘后的特性，进行有效净化后，采用五段触媒，两转两吸制酸，确保制酸后尾气达到国家环保标准的要求的五段触媒两转两吸制取硫酸的方法。
本发明目的是这样实现的：在铅底吹炉烟气经电收尘器除尘、降温进入高效洗涤器之前，需经过人字形管道降温至280℃以下，铅底吹炉烟气经除尘、降温后，进入高效洗涤器内，与来自循环泵的循环液充分接触进行除尘、降温，由高效洗涤器排出的烟气又进入填料塔，与来自循环泵经稀酸板式换热器冷却的循环液逆流接触，进一步降温、除尘，填料塔排出的烟气进入电除雾器，除去酸雾及其它有害杂质后，送往干燥塔，干燥后的烟气依次通过换热器及转化器进行五段触媒两转两吸后送入吸收塔进行吸收、制酸。
本发明具有如下积极效果：
1、能适应氧气底吹炉炼铅的烟气经余热锅炉和电收尘器降温收后性能的波动。即使温高达320-350℃，含尘浓度达10g/Nm3左右，也能保证净化系统的正常运行；保证鼓风机出口烟气达到硫酸生产工艺的要求。避免了常规净化易发生设备堵塞和鼓风机出口烟气含达不到工艺要求的问题。
2、实现了触媒国产化，而且确保转化率达99.6％以上。根据环保部门监测，硫酸尾气中SO2含量低于100mg/Nm3。比国家环保标准850mg/Nm3还低得多。可大大减少铅冶炼厂烟气对环境的污染，为铅冶炼厂实现清洁生产创造了条件。
3、电收尘器出口至高效洗涤器进口采用足够长度的适当保温的人字管，不仅可保证高效洗涤器入口烟气温度的要求，而且避免了管道腐蚀。
4、通过高位水箱向高效洗涤器溢流堰供水，即使突发停电事故，也可保证高效洗涤器不受损坏。
5、由于减少了设备故障率，使得包括底吹炉在内的整个系统的作业率提高，劳动条件得到改善，劳动强度降低，进而大幅度提高企业的经济效益。
附图说明
图1为本发明的净化工艺流程图。
图2为本发明的III+II型五段触媒两转两吸工艺流程图。
图3为本发明的IV+I型五段触媒两转两吸工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明由电收尘器出口的320-350℃烟气经足够长度的人字管降温至280℃以下，人字管及其灰斗均需一定厚度的保温材料保温，保温层厚度应保证管内壁温度高于烟气露点。
人字管降温后的烟气进入高效洗涤器1，与来自循环泵的循环液充分接触，发生除尘、降温作用，烟气中的烟尘90％以上进入循环液，烟气温度降到80℃以下，从高效洗涤器1的下部排出的循环液进入沉降槽沉降，上清液由循环泵打入循环使用；为保护高效洗涤器1由供水泵向高位水箱6供水，再由高位水箱6向高效洗涤器1溢流堰供水，高位水箱6的容积应保证突然停电时，高位水箱6的存水继续向高效洗涤器1的溢流堰供水，直至烟气不再进入高效洗涤器1。
由高效洗涤器1的上部排出的烟气进入填料塔2的下部，与来自循环泵经稀酸板式换热器5冷却的循环液逆流接触，进一步降温、除尘，要求烟气温度降到36℃以下，填料塔2的下部排出的循环液进循环槽，循环槽的上清液由循环泵打入板式换热器5，降温至34℃以下，进入填料塔2的上部，循环使用；来自冷却水循环泵的冷却水经过板式换热器5后，吸收了循环液的热量，需要去冷却塔降温后循环使用。填料塔2的中下部装填不易堵塞的直径75海尔环，上部装填较常规多一倍的直径25的矩鞍环。
由填料塔2上部排出的烟气依次通过常规净化的第一级电除雾器和第二级电除雾器，除去酸雾及其它有害杂质后，送往干燥塔。
针对电收尘器出口烟气含尘浓度不稳定，有时较高，易造成常规设计中的空塔喷咀、填料塔及间冷器堵塞的缺点，用高效洗涤器取代常规设计的空塔；填料塔中、下部装填不易堵塞的填料；取消间冷器，用稀酸板式换热器冷却填料塔的循环液，从而使干燥塔进口的烟气温度降到符合工艺要求。
高效洗涤器是一种气体净化设备，它允许循环液中的固体含量高达20％左右，而不堵塞喷咀。即使烟气中的含尘浓度高达10g/Nm3左右，也不会造成它的喷咀堵塞，可以长期稳定地运行。
高效洗涤器的除尘、降温性能特别好，其除尘效率高达90％以上，相应的空塔的除尘效率只有30-40％，280℃的烟气经过高效洗涤器后，就可降到80℃以下。
由于高效洗涤器已将大部分尘除去，填料塔的中、下部再填入不易堵塞的大直径海尔环，可以有效地防止填料塔的堵塞。
填料塔的循环液中含尘本已不高，在循环槽中稍做沉降，上清液用泵打入稀酸板式换热器5中冷却到34℃，再从填料塔上部淋下，与烟气逆流直接接触换热，从而保证填料塔出口烟气在取消间冷器的情况下，降到36℃以下，满足生产工艺要求。
由于高效洗涤器内部防腐材料的要求，高效洗涤器入口烟气温度应低于280℃，电收尘器出口烟气温度为320-350℃，需要再降低40-70℃，才能进入高效洗涤器，由于烟气中含较多的水和三氧化硫，烟气的露点较高，所以电收尘器出口至高效洗涤器入口的烟气管道需要一定厚度的保温，否则，管道内壁将生成冷凝酸而腐蚀管道，既要保温，又要散热，就要求管道有足够的长度，考虑到电收尘出口烟气含尘有时很高，易引起管道积灰，该段管道作成人字管，在人字管下部设置有灰斗，这样做，即可以在有限距离内增加管道长度，又可避免管道积灰。
如图2所示，本发明所述的五段触媒两转两吸是指采用III+II型五段触媒两转两吸工艺，具体为：来自干燥塔的烟气依次经过四个换热器7、8、9、10的管间，温度升高到410℃左右后，从转化器的上部进入转化器的触媒室，在转化器中，从上到下，依次为五段触媒，每相邻两段触媒间有隔板分开，烟气经过第一段触媒11后，进入换热器10的管内，换热器10的换热管又与第二段触媒12相连通，烟气降温后进入第二段触媒12中，烟气经第二段触媒12后，进入换热器16的管内，换热器16的换热管又与第三段触媒13相连通，烟气经第三段触媒13后，依次进入换热器17、18的管内，温度降到180℃以下，送到第一吸收塔进行第一次吸收；来自第一吸收塔的经过第一次吸收的烟气，依次经过换热器18、17、16的管间，温度升至400℃以上，进入转化器的第四段触媒14，经过第四段触媒14后，进入换热器9的管内，降温后进入第五段触媒15，烟气经第五段触媒15后，依次进入换热器8、7的管内，温度降到140℃以下，送到第二吸收塔进行第二次吸收，第二次吸收后的尾气排空。
如图3所示，本发明所述的五段触媒两转两吸也可以采用IV+I型五段触媒两转两吸工艺，具体为：来自干燥塔的烟气依次经过四个换热器7、8、9、10的管间，温度升高到410℃左右后，从转化器的上部进入转化器，烟气经过第一段触媒11后，进入换热器10的管内，换热器10的换热管与又第二段触媒12相连通，烟气经第二段触媒12后，进入换热器16的管内，换热器16的换热管又与第三段触媒13相连通，烟气经第三段触媒13后，进入换热器9的管内，降温后送到第四段触媒14，进入第四段触媒14后，在依次经过换热器17、18的管内，温度降到180℃以下，送到第一吸收塔进行第一次吸收；来自第一吸收塔的经过第一次吸收的烟气，依次经过换热器18、17、16的管间，温度升至400℃以上，进入转化器的第五段触媒15，经过第五段触媒15后，依次进入换热器8、7的管内，温度降到140℃以下，送到第二吸收塔进行第二次吸收，第二次吸收后的尾气排空。
Claims (5)
1、一种铅底吹炉烟气五段触媒两转两吸制硫酸的方法，其特征在于：
a、在铅底吹炉烟气经电收尘器除尘、降温进入高效洗涤器(1)之前，需经过人字形管道降温至280℃以下，
b、铅底吹炉烟气经除尘、降温后，进入高效洗涤器(1)内，与来自循环泵的循环液充分接触进行除尘、降温，由高效洗涤器(1)排出的烟气又进入填料塔(2)，与来自循环泵经稀酸板式换热器(5)冷却的循环液逆流接触，进一步降温、除尘，填料塔(2)排出的烟气进入电除雾器(3)、电除雾器(4)，除去酸雾及其它有害杂质后，送往干燥塔，
c、干燥后的烟气依次通过换热器及转化器进行五段触媒两转两吸后送入吸收塔进行吸收、制酸。
2、根据权利要求1所述的一种铅底吹炉烟气五段触媒两转两吸制硫酸的方法，其特征在于：所述的五段触媒两转两吸是指采用III+II型五段触媒两转两吸工艺，具体为：来自干燥塔的烟气依次经过四个换热器(7)、换热器(8)、换热器(9)、换热器(10)的管间，温度升高到410℃后，从转化器的上部进入转化器，烟气经过第一段触媒(11)后，进入换热器(10)的管内，换热器(10)的换热管又与第二段触媒(12)相连通，烟气降温后进入第二段触媒(12)，烟气经第二段触媒(12)后，进入换热器(16)的管内，换热器(16)的换热管又与第三段触媒(13)相连通，烟气经第三段触媒(13)后，依次进入换热器(17)、换热器(18)的管内，温度降到180℃以下，送到第一吸收塔进行第一次吸收；来自第一吸收塔的经过第一次吸收的烟气，依次经过换热器(18)、换热器(17)、换热器(16)的管间，温度升至400℃以上，进入转化器的第四段触媒(14)，经过第四段触媒(14)后，进入换热器(9)的管内，降温后进入第五段触媒(15)，烟气经第五段触媒(15)后，依次进入换热器(8)、换热器(7)的管内，温度降到140℃以下，送到第二吸收塔进行第二次吸收，第二次吸收后的尾气排空。
3、根据权利要求1所述的一种铅底吹炉烟气五段触媒两转两吸制硫酸的方法，其特征在于：所述的五段触媒两转两吸采用IV+I型五段触媒两转两吸工艺，具体为：来自干燥塔的烟气依次经过四个换热器(7)、换热器(8)、换热器(9)、换热器(10)的管间，温度升高到410℃后，从转化器的上部进入转化器，烟气经过第一段触媒(11)后，进入换热器(10)的管内，换热器(10)的换热管与又第二段触媒(12)相连通，烟气经第二段触媒(12)后，进入换热器(16)的管内，换热器(16)的换热管又与第三段触媒(13)相连通，烟气经第三段触媒(13)后，进入换热器(9)的管内，降温后送到第四段触媒(14)，进入第四段触媒(14)后，在依次经过换热器(17)、换热器(18)的管内，温度降到180℃以下，送到第一吸收塔进行第一次吸收；来自第一吸收塔的经过第一次吸收的烟气，依次经过换热器(18)、换热器(17)、换热器(16)的管间，温度升至400℃以上，进入转化器的第五段触媒(15)，经过第五段触媒(15)后，依次进入换热器(8)、换热器(7)的管内，温度降到140℃以下，送到第二吸收塔进行第二次吸收，第二次吸收后的尾气排空。
4、根据权利要求1所述的一种铅底吹炉烟气五段触媒两转两吸制硫酸的方法，其特征在于：在高效洗涤器(1)上方还设置有高位水箱(6)，高位水箱(6)通过循环泵与高效洗涤器(1)的沉降槽相连接，高效洗涤器(1)内器壁四周设置有溢流堰，人字管降温后的烟气进入高效洗涤器(1)，与来自循环泵的循环液充分接触，进行除尘、降温，控制烟气中的烟尘90％以上进入循环液，烟气温度降到80℃以下，从高效洗涤器(1)的下部排出的循环液进入沉降槽沉降，上清液由循环泵打入循环使用，高位槽(6)的容积应保证突然停电时，高位槽(6)的存水继续向高效洗涤器(1)的溢流堰供水，直至烟气不再进入高效洗涤器(1)。
5、根据权利要求1所述的一种铅底吹炉烟气五段触媒两转两吸制硫酸的方法，其特征在于：由高效洗涤器(1)的上部排出的烟气进入填料塔(2)的下部，与来自循环泵经稀酸板式换热器(5)冷却的循环液逆流接触，进一步降温、除尘，要求烟气温度降到36℃以下，填料塔(2)的下部排出的循环液进循环槽，循环槽的上清液由循环泵打入板式换热器(5)，降温至34℃以下，进入填料塔(2)的上部，循环使用，来自冷却水循环泵的冷却水经过板式换热器(5)后，吸收了循环液的热量，需要去冷却塔降温后循环使用。
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