汪 永，劉 亮

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

廢酸硫化工序SO2脫卻及H2S吸收工藝的改進(jìn)

汪 永，劉 亮

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

介紹了貴溪冶煉廠硫化工序SO2脫卻與H2S吸收工藝流程，分析了廢酸原液中SO2脫卻效果差、尾氣H2S吸收率低的主要原因，闡述了通過(guò)新增一個(gè)吸收塔、改變脫卻塔與吸收塔的結(jié)構(gòu)、變一級(jí)脫卻一級(jí)吸收為二級(jí)脫卻三級(jí)吸收等方法來(lái)提高廢酸SO2脫卻效果和尾氣H2S吸收率。

SO2脫卻 ；H2S吸收；改造措施；脫卻塔結(jié)構(gòu)；結(jié)垢

1 引言

貴溪冶煉廠是我國(guó)最大的銅冶煉基地。在冶煉過(guò)程中，伴隨著酸性含重金屬離子污水的產(chǎn)生。對(duì)其的治理所采用的是硫化沉淀工藝。該工藝是利用銅、砷等硫化物溶度積很低，當(dāng)污酸或酸性污水中金屬含量高，有回收價(jià)值時(shí)，可用Na2S作沉淀劑，通過(guò)控制反應(yīng)pH值和氧化還原電極電位使有價(jià)金屬產(chǎn)生硫化物沉淀，返回利用，使砷富集［1］。該工藝投入生產(chǎn)以來(lái)，具有流程簡(jiǎn)單、易操作與維護(hù)、出水水質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)。但是在日常生產(chǎn)中，還存在著如SO2脫卻效果差，剩余H2S吸收率低，負(fù)壓管易結(jié)垢堵塞等問(wèn)題，制約著廢酸處理系統(tǒng)作業(yè)率的進(jìn)一步提高，影響了H2S的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

2 SO2脫卻及H2S吸收工藝流程

SO2脫卻及H2S吸收工藝流程見(jiàn)圖1。

制酸工序凈化抽出液經(jīng)SO2脫卻塔脫除SO2以后進(jìn)入1號(hào)原液槽，再由臥式原液泵打至原液分配槽后分流至各硫化反應(yīng)槽，與加入的藥劑Na2S發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成As2S3和CuS等金屬硫化物沉淀。反應(yīng)過(guò)程中從液相析出的H2S經(jīng)各負(fù)壓管由風(fēng)機(jī)送至除害塔吸收后排放至大氣。

3 硫化工序SO2脫卻效果差、H2S吸收率低的原因

3.1 廢酸原液SO2脫卻效果差的原因

（1）脫卻系統(tǒng)負(fù)荷的影響。

隨著工廠冶煉能力的不斷提高，廢酸日處理量也隨之增加。而SO2脫卻塔只配置了一個(gè)，已超過(guò)了其處理能力。造成脫卻塔出液SO2含量無(wú)法滿足下道工序的技術(shù)要求。

（2）脫卻塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。

因廢酸原液中成份復(fù)雜，懸浮物、雜質(zhì)含量高，為了防止發(fā)生塔內(nèi)堵塞，SO2脫卻塔設(shè)計(jì)為空塔結(jié)構(gòu)。廢酸原液從頂部直接進(jìn)入，然后從底部出口流出。因缺少入口噴嘴和中間填料，廢酸原液在塔內(nèi)流速較快，與自下而上的空氣接觸面積小，接觸時(shí)間短，造成脫卻效果差。

圖1 SO2脫卻及H2S吸收工藝流程圖

3.2 硫化工序殘余H2S總吸收率低的原因

（1）除害塔系統(tǒng)負(fù)荷的影響。

目前老廢酸處理量較之以前有了很大的提高，同時(shí)廠內(nèi)其他車(chē)間送來(lái)的廢液在酸堿度、銅砷含量等方面波動(dòng)很大。在日常生產(chǎn)中，當(dāng)廢酸中硫酸濃度上升或銅砷含量突然下降時(shí)，一旦ORP設(shè)定值沒(méi)有及時(shí)調(diào)整，硫化鈉就會(huì)添加過(guò)量造成大量的H2S析出，超出了現(xiàn)有除害塔一級(jí)吸收能力。

（2）除害塔結(jié)構(gòu)的影響。

為了增加氣液接觸面積，延長(zhǎng)接觸時(shí)間，提高吸收效果，現(xiàn)有除害塔設(shè)計(jì)為填料塔。在冬天氣溫低或加熱蒸汽出現(xiàn)故障的時(shí)候，塔內(nèi)溫度較低的地方會(huì)出現(xiàn)硫化鈉結(jié)晶現(xiàn)象，堵塞填料，影響吸收效果。

（3）廢酸原液SO2脫卻效果的影響。

硫化氫氣體是劇毒物質(zhì)［2］，溶解在水中具有腐蝕性［3］，故必須用抽氣裝置收集并予以除去，防止硫化氫氣體外泄。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，原液中部分未被脫卻的二氧化硫會(huì)隨著反應(yīng)槽攪拌機(jī)的攪動(dòng)而釋放出來(lái)，再與硫化反應(yīng)中多余的硫化氫氣體一起由負(fù)壓管道經(jīng)風(fēng)機(jī)送往除害塔進(jìn)行吸收。在這一過(guò)程中，硫化氫會(huì)與二氧化硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成單質(zhì)硫沉淀,反應(yīng)式為：2H2S+SO2=3S+H2O［4］。一方面造成負(fù)壓管道堵塞，風(fēng)機(jī)葉輪“結(jié)垢”，硫化反應(yīng)槽內(nèi)負(fù)壓降低，導(dǎo)致部分硫化氫泄漏至大氣中；另一方面造成除害塔內(nèi)填料堵塞，影響硫化氫吸收效果。

（4）管道配置的影響。

由圖1可以看出，除害塔風(fēng)機(jī)處于整個(gè)管路的最低點(diǎn)，雖然在風(fēng)機(jī)入口管上已經(jīng)設(shè)置了排液水封，但由于單質(zhì)硫的存在，排液管很容易結(jié)垢堵塞。一方面造成整個(gè)負(fù)壓系統(tǒng)抽風(fēng)能力下降，造成硫化氫外泄無(wú)法被正常吸收；另一方面由于排液管堵，負(fù)壓管路中的冷凝水、各反應(yīng)槽吸入的酸沫最終匯集到除害塔風(fēng)機(jī)內(nèi)，腐蝕葉輪，造成風(fēng)機(jī)性能下降，影響除害塔系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4 改造措施及效果

4.1 增加一臺(tái)吸收塔

在原有二氧化硫脫卻塔旁邊重新配置一臺(tái)吸收塔，整合SO2脫卻與H2S吸收兩個(gè)工序，變一級(jí)吸收為三級(jí)吸收，一級(jí)脫卻為二級(jí)脫卻（見(jiàn)圖2）。

4.2 改造脫卻塔結(jié)構(gòu)

原有的脫卻塔為空塔結(jié)構(gòu)，脫卻效果差。為了增加氣液接觸面積，延長(zhǎng)接觸時(shí)間，減少結(jié)垢堵塞的發(fā)生。在原有的脫卻塔內(nèi)增加進(jìn)液噴嘴和三塊擋板，將現(xiàn)有的空塔結(jié)構(gòu)改為板式塔。板式塔為逐板接觸式的汽液傳質(zhì)設(shè)備，塔內(nèi)裝有一層層的塔板，氣液的傳質(zhì)、傳熱過(guò)程在各個(gè)塔板上進(jìn)行［5］（見(jiàn)圖3）。

4.3 優(yōu)化氣液走向、整合脫卻除害系統(tǒng)

（1）取消原有硫化氫除害塔循環(huán)風(fēng)機(jī)，將硫化氫反應(yīng)槽負(fù)壓總管按一定坡度對(duì)接至除害塔進(jìn)氣口，避免了因?yàn)榕乓汗芏氯斐韶?fù)壓總管通風(fēng)能力下降，也不會(huì)產(chǎn)生酸性液體對(duì)風(fēng)機(jī)本體的損害。

圖2 改造后SO2脫卻及H2S吸收工藝流程圖

圖3 改造后脫卻塔結(jié)構(gòu)圖

（2）將原有的脫卻塔風(fēng)機(jī)移至新增吸收塔的下方，然后由脫卻塔風(fēng)機(jī)將除害塔出氣送往新增吸收塔下部。將臥式原液泵的出口改至新增吸收塔的頂部，自上而下噴淋，與除害塔來(lái)氣充分接觸，利用氣液逆流盡可能的吹脫出二氧化硫，降低其在原液中的含量；又可以利用原液中銅、砷離子與硫化氫的反應(yīng)：

進(jìn)一步除去氣相中的H2S，既實(shí)現(xiàn)了兩級(jí)硫化氫吸收，又可降低下道工序中硫化鈉的消耗。

（3）將新增吸收塔的出氣口接至原脫卻塔的進(jìn)風(fēng)口，與自上而下噴淋的凈化抽出液進(jìn)行氣液接觸，再進(jìn)行一次脫卻與吸收后送往凈化二級(jí)動(dòng)力波，最終實(shí)現(xiàn)兩級(jí)二氧化硫脫卻和三級(jí)硫化氫吸收（圖2）。

4.4 改造效果

（1）自從改造完成以后，取得了良好的效果。外單位對(duì)H2S泄露的投訴次數(shù)為零。安環(huán)科對(duì)廢酸區(qū)域大氣中H2S含量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如下表：

表1 廢酸區(qū)域H2S含量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

從表1中可以看出，改造后廢酸區(qū)域大氣中H2S的含量較之以前有了明顯下降，100%低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)排放。既有利于職工的身體健康，又保護(hù)了環(huán)境。

（2）改造后廢酸原液中SO2的含量較之以前明顯下降，負(fù)壓系統(tǒng)中單質(zhì)硫的生成速度和量也隨之下降。負(fù)壓管結(jié)垢疏通周期相應(yīng)延長(zhǎng)，既提高了廢酸工序的作業(yè)率，又減輕了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

5 結(jié)論

實(shí)踐證明三級(jí)硫化氫吸收與兩級(jí)二氧化硫脫卻應(yīng)用于廢酸硫化工藝中是可行的。

（1）三級(jí)吸收與二級(jí)脫卻效果優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。

（2）第二、三級(jí)原液吸收硫化氫工藝降低了吸收尾氣中的硫化氫含量且導(dǎo)入了制酸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了零排放。

（3）三級(jí)吸收與二級(jí)脫卻工藝提高了硫化鈉的利用率。

（4）多級(jí)吸收脫卻，多級(jí)保障；顯著提高系統(tǒng)作業(yè)率，更有利于環(huán)境保護(hù)。

［1］張景來(lái), 王劍波, 常冠欽, 等. 冶金工業(yè)污水處理技術(shù)及工程實(shí)例[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2003:246.

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圖4 改造后設(shè)備連接及工藝控制指標(biāo)

5 改造后的生產(chǎn)情況

2013年4月份改造完成，運(yùn)行初期由于加入的電解廢液和氧化鋅中浸濃密機(jī)底流沒(méi)有流量顯示，反應(yīng)過(guò)程酸度波動(dòng)較大，大量鐵返回焙砂礦中浸造成濃密機(jī)澄清困難，一度影響了生產(chǎn)。隨著崗位人員操作水平的提高和經(jīng)驗(yàn)的積累，3個(gè)月后，改造后的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定生產(chǎn)，2013年4月至9月酸浸渣含鋅由以前平均21%降到了平均17.8%。

見(jiàn)圖5。

圖5 調(diào)整后酸浸渣含鋅

6 結(jié)論

立足現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)施實(shí)際情況，在沒(méi)有增加設(shè)備的情況下，實(shí)現(xiàn)了降低常規(guī)法浸出渣含鋅的目的，投資少，見(jiàn)效快。不但節(jié)約了直接生產(chǎn)成本，還極大緩解了Kivcet爐、煙化爐和氧化鋅堿洗系統(tǒng)的生產(chǎn)負(fù)荷。

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Improvement of De-SO2and H2S Absorption Process in Waste acid Sulfuric Procedure

WANG Yong, LIU Liang
（Guixi Smelter, Jangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China）

this paper introduced vulcanization process-SO2removal process and H2S absorption process in Guixi smelter, which also analyzed the main reasons of poor SO2removal effect in waste acid and low H2S tail gas absorption rate, and described some measures to improve SO2waste acid removal effect and H2S tail gas absorption rate through adding a new absorption tower, changing the absorption and the removal tower structure and changing the first-order absorption and removing into second-order removing and three stage absorption .

removal process of SO2；the absorption of H2S；reform measures；the abs

TQ111.1

A

1009-3842（2015）01-0029-04

2014-09-08

汪永（1984-），男，陜西安康市人，主要從事冶煉煙氣制酸以及含重金屬?gòu)U酸廢水處理方面的研究。E-mail: 30527585@qq.com