祥光铜业高浓度烟气制酸工艺的运行实践与改进(1)

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1、6 4 第2 9 届全国硫酸工业技术交流会论文集 祥光铜业高浓度烟气制酸工艺的运行实践与改进 张化刚。曹汝俊，韩耀强 ( 阳谷祥光铜业有限公司，山东阳谷) 山东阳谷祥光铜业有限公司4 0 0k a ( 一期 2 0 0k a ) 阴极铜工程采用世界上先进的“双闪” 铜冶炼工艺。一期2 0 0k L a 阴极铜配套7 0 0k a ( 1 0 0 H ：s O 。) 的烟气制酸系统，包括净化、转化、 干吸三大工序。净化采用动力波洗涤、绝热蒸发、 稀酸冷却工艺，干吸采用一级干燥、两级吸收、循 环泵后冷却工艺，转化在全球首次采用O u t o k u m p uT e c h n o l o g )

2、 ，的高浓度S 0 2 转化技术。 1 工艺运行情况 工程于2 0 0 7 年8 月试生产，2 0 0 7 年1 2 月正 式投产，投产至今系统运行基本平稳，指标稳定良 好。净化工序流程为：一级动力波一气体冷却塔 _ 二级动力波_ 两级电除雾。投产以来，运行稳 定，维修量少。净化工序主要工艺指标见表l 。 表l净化主要工序工艺指标 项目指标 风机出口烟气含小( m g m - 3 ) 风机出口烟气含酸雾( m g m 。) 风机出口烟气含水分( m g m q ) 风机出口烟气含彬( n l g m - 3 ) 风机出口烟气含F ( m g m 。) 1 3 3 5 1 2 0 O 2 0 3

3、 转化工序在全球首次采用0 u t o k u m p uT e c h n o l o g y 的高浓度S O ：转化技术。该技术采用“3 + 2 ”式5 段两转两吸流程，转化器为换热器内置式 转化器。该流程是将转化器中经三层催化剂转化 后的烟气分出一部分，用高温循环风机送人转化 器一层进口，与一层烟气混合后进行再次循环，直 接处理妒( s O ：) 高达1 6 的工艺烟气，同时回收 利用中温位热能。这是祥光铜业制酸系统的一项 重要引进技术。投产以来，进入转化器的妒( s O ：) 一般在1 4 一1 6 之间，平均转化率在9 9 9 3 以上，尾气S O ：排放浓度在2 9 2g m 3

4、左右。转化 工序主要工艺指标见表2 。 表2 转化主要工艺指标 项目设计值实际值实际值 烟气量( m 3 h 。1 ) 1 3 6 0 0 01 3 45 2 0 进转化妒( s 0 2 ) ， 1 2 5 1 6 11 5 6 氧硫比0 2 S 0 2 0 7 91 0 7 转化率， 9 9 8 6 9 9 9 4 尾气p ( S 0 2 ) ( m g m 。3 ) 8 7 73 3 6 1 3 6 2 0 3 1 5 9 6 1 0 9 9 9 4 3 6 0 干吸工序投产后运转正常，干吸塔阻力稳定， 纤维除雾器效果良好，各循环泵运行平稳，吸收率 一直稳定在9 9 9 9 以上。 2 0

5、 0 8 年7 月份以来，熔炼系统的“双闪”炉一 直按照超设计能力1 0 组织生产，致使制酸系统 处于高负荷运行状态，9 ( S 0 2 ) 在1 5 O 一 1 6 5 ，最高气量达到1 4 3 1 0 4m 3 h ，在2 0 0 8 年8 月，最高日产量达到24 6 3 4 4t ( 1 0 0 硫酸) ， 为设计能力的1 2 0 ，硫酸质量达到国家优等品 标准。 2系统的工艺改进 2 1 系统存在的问题 随着系统的高负荷长周期运行，在生产中发 现存在以下问题： a 净化一级高效洗涤器逆喷管为F R P 材 质，玻璃钢管内部无任何内衬，不耐高温。运行1 年后，过渡段内衬的聚四氟乙烯及石墨

6、砖下沉，使 溢流堰进液处间隙变小，加之粘附酸泥，使溢流液 量明显减少，导致逆喷管局部管壁温度偏高，玻璃 钢管内壁烧损。而且一级动力波压降过小，正常 生产过程中一级动力波压降仅为1k P a ，循环液量 明显不足。 张化刚等 祥光铜业高浓度烟气制酸工艺的运行实践与改进 6 5 b 转化器进口升温副线阀泄漏，正常生产 时，部分低温的二氧化硫气体通过升温副线阀泄 露至转化器一层进口，使该处温度低于一层进口 其它温度，导致一层进口气体各点温度差别较大， 致使一层催化剂各点反应温度差别大，严重时造 成转化器二层、三层反应温度局部降低，高负荷生 产时更为严重，影响整体转化温度，也限制了生产 能力的提高。

7、c 转化系统高温循环风机出口压力高，风量偏 小，这也是造成一段催化剂层温度偏高的原因之一。 d 稀释风阀门口径偏小，空气补充量不足， 高负荷时氧硫比低于1 0 ，影响转化率。 e 一吸浓酸冷却器阳极保护电流波动很大， 在高负荷生产时，电流高达1 2n n 。 2 2 主要改进措施 为了保证生产的顺利进行，我们对系统中存 在的问题进行了仔细分析与研究，制定了方案并 在中修期间进行了改进。 a 更换了一级动力波的逆喷管与过渡段，新 逆喷管内部衬有石墨砖，使循环酸液不直接与玻 璃钢管内壁接触，有效地保护了玻璃钢管道。过 渡段内衬瓷砖进行搪铅处理，防止下垂与脱落，阻 档溢流酸液。经过重新计算，更换了新

8、的喷嘴，改 造后上液量增大，气液接触良好。一级高效洗涤器 阻力降明显上升，除尘效率得到提高。 b 在转化器进口升温副线上增加一个零泄 露阀门，该阀门有效阻隔了烟气的泄露，使一段进 口温度趋于一致，可以有效地调节转化一段进口 温度，一段催化剂层温度也得到了较好地控制，满 足了高负荷生产时的需要。 c 经分析发现高温循环风机出口分布风装 置设计不合理，分布风装置的孔径偏小，开孔数量 少，导致高温循环风机运行时出口烟气压降大，经 过计算，将分布风装置的孔径由2 5 咖增加到4 8 - ，u n ，开孔面积增加到原面积的1 3 8 。投产后高 温循环风机出口烟气压力降低l 一2k P a ，风量提 高

9、了l0 0 0m 3 h 左右，对转化器一段温度的控制 起到了积极的作用。 d 在稀释风阀门后、干燥塔进口前，增加一 个D N 4 0 0 的手动蝶阀，高负荷生产时，先将此阀 门打开，然后再利用原稀释风阀门进行调节，使氧 硫比处于一个合理的范围，提高了转化率，降低了 尾气二氧化硫排放。 e 一吸浓酸冷却器阳极保护电流波动大的 主要原因是浓酸冷器换热能力富裕量小，高负荷 生产时，如果将一吸循环酸温控制在6 5 7 0 ， 则一吸塔回酸温度就达到9 0 一9 5 ，再加上循环 槽内加水所产生的反应热，致使一吸浓酸冷却器 的进口酸温在9 5 一1 0 0 ，远高于设备所要求的 进口酸温9 0 ，造成

10、阳极保护电流波动很大， 对设备腐蚀严重。后来经过计算和现场测量，取 消了原串酸管道，在泵出口阀门后换热器前重新 连接一管道串酸到干燥循环槽，由原来的冷却后 串酸改为冷却之前串酸，将进入浓酸冷却器的部 分高温度浓酸分流到干燥循环槽，有效地减少了 一吸酸冷却器的负荷，降低了一吸塔循环酸温，从 而降低了一吸酸冷器进口温度和阳极保护电流， 减少了对设备的腐蚀。 2 3 改进前后运行指标比较 通过采取以上几种措施，优化了运行指标，保 护了设备，并且满足了高负荷生产的需求。改进 前后技术指标的比较见表3 。 表3 改进前后运行指标的比较 项目 改进前 技术指标 改进后 技术指标 风量m 3 “。1 ) 1

11、 3 4 0 0 0 1 3 70 0 0 1 4 l0 0 0 1 3 70 0 0 进转化妒( s 0 2 ) ， 1 5 61 6 11 5 91 6 1 一级高效洗涤器压降k P 80 9 8 1 0 51 9 11 8 3 转化器一段进口温度 4 1 54 1 2 4 0 44 0 5 转化器估催化剂温麽6 3 7 6 3 86 3 26 3 4 循环风机出口压力k P a 5 3 85 4 45 1 95 2 4 = 哆擘冷却器阳极保护电 l o1 132 流m A 一 一 转化率， 9 9 9 4 9 9 9 4 9 9 9 89 9 9 r 7 尾气p ( S 0 2 ) (

12、m g m 。) 3 3 6 3 6 8 1 3 21 5 5 3 高浓度烟气制酸工艺的技术特点 祥光铜业高浓度制酸系统经过改进后，指标 更加合理，运行更加稳定。凸现了高浓度制酸工艺 的优势： 6 6 第2 9 届全国硫酸工业技术交流会论文集 a 由于第一、第二、第四换热器均设置在转 化器内部，减少了外置换热器的数量和设备间的 连接管道，简化了配置，节省了部分土建基础设施 和管道、膨胀节等材质，减少了占地面积。并且热 损失小，热利用效率高。 b 与传统工艺相比，高浓度烟气制酸工艺在 设备上只是增加了高温循环风机，而且采用变频 器控制，这样就使整个转化温度控制操作简单方 便，各催化剂层的烟气进口

13、温度通过旁通烟道上 设置的调节阀能实现自动控制。 c 转化率高，平均转化率在9 9 9 5 以上， 尾气无需再设脱硫装置，更减少了s O ：向大气的 排放。 d 采用高浓度转化技术，提高了进入转化系 统S 0 ：的浓度，只需在干燥塔入口加入少量的稀 释空气调节氧硫比，使进入转化系统的烟气 9 ( s O ：) 达1 6 以上，烟气量比传统工艺减少了 约2 0 ，使后续设备规模都相应减小，尤其是S O ： 鼓风机的电耗下降幅度较大，根据两年来的运行 指标来看，每吨( 1 0 0 ) 酸耗电在6 5k 砜，运行成 本远低于同类厂家。 e 适应系统负荷变化能力强，9 ( S o ：) 在7 一 1

14、7 之间系统都能够达到热平衡。 祥光铜业硫酸系统与国内某厂同等规模硫酸 系统的主要设备规格比较见表4 ，主要经济技术 指标见表5 。 表4 祥光铜业硫酸系统与国内某厂同等规模硫酸系统的主要设备规格比较 表5 主要经济技术指标 4 结语 祥光铜业高浓度冶炼烟气制酸系统两年的生 产运行实践证明，系统运行平稳，各项操作、技术、 经济指标均达到或优于设计指标。在近两年的生 产实践中，对发现的影响生产的工艺、设备进行了 改进和优化，使制酸工艺更臻于完善，指标更加合 理，设备运行更加稳定，并使该制酸技术在高效、 环保、节能的基础上达到了一个新的高度。祥光 铜业高浓度烟气制酸系统的顺利运行，将为高浓 度冶炼烟气制酸技术在中国的发展与推广应用奠 定良好的基础。