技術(shù)前沿

新型催化法硫酸尾氣處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

新型催化法煙氣處理技術(shù)是在傳統(tǒng)的炭法脫硫技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而成的,其核心是脫硫催化劑。脫硫催化劑是四川大學(xué)國(guó)家煙氣脫硫工程技術(shù)研究中心自主開(kāi)發(fā)的,集成納米多孔材料的納米空間效應(yīng)、活性組分和助催化劑的功能,在低溫(50-200℃)、低濃度(≤1%)下實(shí)現(xiàn)了SO2的催化氧化。這種催化劑使用壽命長(zhǎng)、可回收再利用,并實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)。同時(shí)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的脫硫工藝和設(shè)備,解決了工程放大的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了低成本穩(wěn)定運(yùn)行、能有效的應(yīng)對(duì)氣量和濃度的波動(dòng),達(dá)到了硫資源回收利用。與傳統(tǒng)催化劑相比區(qū)別在于,其突破了低溫催化的技術(shù)難點(diǎn),具有高效的脫硫能力。脫硫催化劑使用壽命較長(zhǎng),不需持續(xù)添加,只需每年維護(hù)即可。

該技術(shù)的特點(diǎn)是：①脫硫效率高?？蛇_(dá)95%以上,工程實(shí)踐中甚至出現(xiàn)了100%的脫硫效率,達(dá)到新國(guó)標(biāo)的排放要求;②適應(yīng)性強(qiáng)?？梢院芎玫剡m應(yīng)煙氣的氣量變化大,煙氣中SO2濃度波動(dòng)大,煙氣成分復(fù)雜以及煙氣溫度在50-200℃變化的大范圍波動(dòng)情況;③運(yùn)行費(fèi)用低。脫硫劑一次添加長(zhǎng)期使用,省去了不間斷添加脫硫劑的成本。裝機(jī)容量低,電耗少,動(dòng)設(shè)備僅為幾臺(tái)間歇運(yùn)作的泵;④無(wú)二次污染。工藝流程短,處理硫酸尾氣唯一副產(chǎn)品為硫酸,可資源化利用,無(wú)其他廢棄污染物外排。

目前已開(kāi)發(fā)成功的新型催化法用于處理硫酸尾氣成套技術(shù),其中催化劑、設(shè)備和工藝形成了專有技術(shù),已獲授權(quán)發(fā)明專利11項(xiàng),實(shí)用新型專利5項(xiàng)。采用低溫非釩系催化劑,使SO2氧化成SO3生成稀硫酸,從而有效脫除硫酸尾氣中的SO2,保證排放尾氣中SO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤50mg/m3,符合GB2132-2010《硫酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》所規(guī)定的限值。

該技術(shù)自2009年開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化研究以來(lái),現(xiàn)已在大型硫酸裝置尾氣處理系統(tǒng)中成功應(yīng)用,SO2排放濃度優(yōu)于國(guó)家相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。2014年5月26日在四川成都舉行的中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技成果鑒定會(huì)上,由中國(guó)化學(xué)工程第六建設(shè)有限公司、四川大學(xué)、成都國(guó)化環(huán)?？萍加邢薰竟餐瓿傻目萍汲晒靶滦痛呋蛩嵛矚馓幚砑百Y源化利用”成功通過(guò)鑒定,被鑒定委員會(huì)認(rèn)為總體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平,并提出進(jìn)一步加大成果的推廣應(yīng)用的建議。

在目前所有脫硫技術(shù)中,新型催化法技術(shù)由于其脫硫采用的是催化法,脫硫過(guò)程中不消耗脫硫劑,催化劑使用壽命長(zhǎng),因此可節(jié)省很大一部分費(fèi)用,其運(yùn)行成本最低,主要運(yùn)行成本為電耗和催化劑折舊攤銷。而電耗相對(duì)于其他技術(shù)來(lái)說(shuō),也低得多,其他技術(shù)如堿法、氨法、離子液法等均為噴淋塔作業(yè),因此動(dòng)設(shè)備需要一直開(kāi)啟,活性焦法采用移動(dòng)床,動(dòng)設(shè)備多,電耗更高。新型催化法的動(dòng)設(shè)備僅為一用一備的兩臺(tái)再生泵,而這兩臺(tái)泵均為間歇運(yùn)行,僅在再生時(shí)開(kāi)啟,因此電耗很低。

相比傳統(tǒng)堿法或者石灰石石膏法來(lái)說(shuō),新型催化法技術(shù)的初期建設(shè)投資相對(duì)較高,但相比同類資源回收型的幾個(gè)新型技術(shù)如活性焦法、離子液法來(lái)說(shuō),投資相對(duì)較低,處于中間水平。與傳統(tǒng)技術(shù)相比,該技術(shù)具有脫硫效率高、工藝技術(shù)獨(dú)特等特點(diǎn),可有效解決硫酸裝置尾氣處理在新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后的難題,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和廣闊的應(yīng)用前景。

新型催化法煙氣脫硫技術(shù)自工程化推廣以來(lái), 2011年第一套工程化裝置開(kāi)始在湖北大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司冶煉廠年產(chǎn)98萬(wàn)噸硫酸裝置投入運(yùn)行。硫酸尾氣首先由風(fēng)機(jī)送入預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行除塵、調(diào)質(zhì),使之各項(xiàng)指標(biāo)滿足脫硫工藝要求,然后進(jìn)入脫硫塔脫硫。經(jīng)布?xì)夤艿牢矚膺M(jìn)入脫硫區(qū),經(jīng)過(guò)脫硫催化劑層時(shí),硫酸尾氣中的SO2、O2、H2O分子被脫硫催化劑捕捉,SO2經(jīng)氧化吸收生成硫酸。大冶有色冶煉廠脫硫裝置每天約產(chǎn)生100噸20%左右的硫酸,此部分硫酸全部回用到硫酸系統(tǒng)作為干吸工段添加水進(jìn)行再利用,每年可實(shí)現(xiàn)硫酸裝置增產(chǎn)約7000噸,按照每噸硫酸300元的價(jià)格,可實(shí)現(xiàn)副產(chǎn)品盈利210萬(wàn)元,基本上能夠抵消其全年的絕大部分運(yùn)行成本。尾氣SO2排放質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般都保持在100mg/m3以下,完全符合國(guó)家400mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn),其他包括粉塵、酸霧等指標(biāo)也完全符合新的國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)過(guò)在大冶有色冶煉廠兩年多的工程應(yīng)用探索,該技術(shù)已成功解決了工程放大的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備問(wèn)題,目前已在中化重慶涪陵化工有限公司年產(chǎn)120萬(wàn)噸硫酸裝置、廣東云浮金泰化工有限公司年產(chǎn)21萬(wàn)噸硫酸裝置、湖北京襄化工有限公司年產(chǎn)30萬(wàn)噸硫酸裝置、陜西漢中鋅業(yè)有限責(zé)任公司綜合回收年產(chǎn)8萬(wàn)噸硫酸裝置的尾氣治理工程中應(yīng)用,并在業(yè)界有了一定的知名度和影響力,為下一步的市場(chǎng)推廣奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

新型催化法技術(shù)作為一種高效、資源化利用的煙氣脫硫技術(shù),具備了全面推廣所需的各種條件和素質(zhì),完全符合國(guó)家對(duì)環(huán)境經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的5條標(biāo)準(zhǔn),也符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的減量化、再利用和再循環(huán)的3R原則,成為符合現(xiàn)階段技術(shù)發(fā)展要求的煙氣脫硫技術(shù)之一,對(duì)于切實(shí)改善當(dāng)前我國(guó)嚴(yán)峻的大氣污染減排形勢(shì)能起到重要作用。

(汪家銘)