張富兵

(河南豫光鋅業(yè)有限公司， 河南濟(jì)源 454650)

發(fā)煙硫酸系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的技術(shù)改進(jìn)探討

張富兵

(河南豫光鋅業(yè)有限公司， 河南濟(jì)源 454650)

介紹了在鋅冶煉煙氣制酸的基礎(chǔ)上，增加了發(fā)煙硫酸產(chǎn)品工藝，使一次轉(zhuǎn)化煙氣進(jìn)入不同吸收塔生產(chǎn)發(fā)煙硫酸和濃硫酸。簡述硫酸生產(chǎn)特點(diǎn)及影響硫酸穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素，其中包括系統(tǒng)密封性、系統(tǒng)工藝控制、系統(tǒng)設(shè)備和脫氣系統(tǒng)。提出調(diào)整工藝技術(shù)參數(shù)、優(yōu)化生產(chǎn)是提高穩(wěn)定運(yùn)行的措施。措施實(shí)施后，系統(tǒng)產(chǎn)能和有效作業(yè)率大幅提高。

鋅冶煉煙氣 發(fā)煙硫酸 技術(shù)改進(jìn) 運(yùn)行

常規(guī)濕法煉鋅生產(chǎn)工藝中，鋅精礦在沸騰焙燒爐焙燒后，會(huì)產(chǎn)生高濃度SO2煙氣，通常情況下，該煙氣凈化后用于制取濃硫酸，煙氣中的SO2經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放。但在原制酸裝置上也可改進(jìn)為發(fā)煙硫酸系統(tǒng)，提高有效作業(yè)率，增加發(fā)煙硫酸產(chǎn)能。

1 發(fā)煙硫酸系統(tǒng)生產(chǎn)狀況

1.1 工藝流程

河南豫光鋅業(yè)有限公司(以下簡稱豫光鋅業(yè))，發(fā)煙硫酸系統(tǒng)由原制酸裝置技改而成，利用鋅精礦焙燒煙氣經(jīng)凈化、干燥、轉(zhuǎn)化、吸收后，生產(chǎn)出含游離SO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的發(fā)煙硫酸。工藝流程為：一次轉(zhuǎn)化氣分流出一部分，經(jīng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制，引入發(fā)煙硫酸吸收塔，在塔內(nèi)與自塔頂噴淋而下的w(H2SO4)105%循環(huán)酸逆流接觸， SO3被循環(huán)酸吸收，循環(huán)酸濃度增加、溫度升高，自流進(jìn)循環(huán)槽。串入一吸塔循環(huán)酸w(H2SO4)98%硫酸來調(diào)節(jié)濃度，經(jīng)循環(huán)泵送到酸冷卻器，用循環(huán)水冷卻到適宜溫度，再進(jìn)入吸收塔循環(huán)吸收，增加的酸量作為成品w(H2SO4)105%發(fā)煙硫酸，經(jīng)電磁流量計(jì)計(jì)量后送到成品酸儲(chǔ)槽儲(chǔ)存。被吸收SO3氣體后的煙氣與另一部分轉(zhuǎn)化爐氣一起進(jìn)入一吸塔，進(jìn)一步采用w(H2SO4)98%硫酸吸收SO3，生產(chǎn)出w(H2SO4)98%濃硫酸。發(fā)煙硫酸生產(chǎn)工藝流程見圖1。

1.2 發(fā)煙硫酸生產(chǎn)特點(diǎn)

發(fā)煙硫酸系統(tǒng)依附于冶煉煙氣制酸主系統(tǒng)，發(fā)煙硫酸吸收塔和w(H2SO4)98%硫酸吸收塔并聯(lián)關(guān)系，發(fā)煙硫酸吸收后的煙氣需再次經(jīng)過一吸塔吸收，再進(jìn)入轉(zhuǎn)化器進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化。實(shí)際生產(chǎn)中， 發(fā)煙硫酸不同于w(H2SO4)98%硫酸的生產(chǎn)，相對(duì)于w(H2SO4)98%硫酸而言，前者腐蝕性更強(qiáng)，發(fā)煙硫酸循環(huán)泵、煙氣管道和脫氣管道等系統(tǒng)配置容易腐蝕而發(fā)生故障。發(fā)煙硫酸系統(tǒng)停車時(shí)，因其濃度較高，必須長時(shí)間串酸，使硫酸濃度降至w(H2SO4)98%后方可停車檢修，避免逸漏冒煙、惡化作業(yè)環(huán)境。

圖1 發(fā)煙硫酸生產(chǎn)工藝流程

1.3 影響發(fā)煙硫酸穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素

影響發(fā)煙硫酸系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的因素主要有以下幾點(diǎn)：

1)系統(tǒng)密封性。w(H2SO4)105%發(fā)煙硫酸因含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的游離SO3氣體，若有一處密封不好，就會(huì)造成其中的游離SO3氣體解吸逸散，與空氣中的水結(jié)合形成白色煙霧，造成作業(yè)環(huán)境惡劣，影響操作人員身體健康。

2)系統(tǒng)工藝控制。生產(chǎn)發(fā)煙硫酸比生產(chǎn)w(H2SO4)98%硫酸更難控制，進(jìn)入吸收塔的煙氣溫度、壓力以及SO3濃度、循環(huán)酸溫度都將影響發(fā)煙硫酸生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

3)系統(tǒng)設(shè)備。系統(tǒng)原配置的設(shè)備管道經(jīng)常發(fā)生腐蝕、跑冒滴漏情況，故障率高，導(dǎo)致系統(tǒng)維修工作量大，有效作業(yè)率低。

4)脫氣系統(tǒng)。發(fā)煙硫酸系統(tǒng)由于含游離SO3氣體，各槽面必須保持一定的負(fù)壓，防止SO3氣體逸散。而原脫吸管道呈水平布局，管內(nèi)容易積液，形成結(jié)晶，堵塞腐蝕管道，使循環(huán)槽及發(fā)煙硫酸儲(chǔ)槽時(shí)常發(fā)生冒煙現(xiàn)象。

2 提高穩(wěn)定運(yùn)行的措施

2.1 調(diào)整工藝技術(shù)參數(shù)

發(fā)煙硫酸系統(tǒng)是在原w(H2SO4)98%硫酸生產(chǎn)基礎(chǔ)上增加的改造項(xiàng)目，發(fā)煙硫酸系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)受到一定限制。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，結(jié)合發(fā)煙硫酸生產(chǎn)特性，通過對(duì)其生產(chǎn)過程中溫度、壓力、煙氣量及煙氣SO3濃度研究，為滿足w(H2SO4)98%硫酸生產(chǎn)主系統(tǒng)和發(fā)煙硫酸系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)，煉鋅廠調(diào)整了工藝技術(shù)參數(shù)，見表1。

表1 豫光鋅業(yè)工藝技術(shù)參數(shù)

2.2 規(guī)范作業(yè)制度

根據(jù)生產(chǎn)需要，修訂了《發(fā)煙硫酸崗位安環(huán)操作規(guī)程》、《發(fā)煙硫酸崗位設(shè)備操作規(guī)程》、《發(fā)煙硫酸崗位工藝操作規(guī)程》和《發(fā)煙硫酸裝車操作規(guī)程》，從安全、工藝和設(shè)備方面規(guī)范了操作人員的操作。另外增加了《發(fā)煙硫酸周期性工作管理制度》，要求定期巡檢，定期排除脫氣管道內(nèi)部積酸，避免酸液對(duì)管路的腐蝕和管道堵塞。

2.3 優(yōu)化生產(chǎn)

2.3.1 設(shè)置吸收塔與循環(huán)系統(tǒng)的切斷功能

在吸收塔回酸管上增加膨脹節(jié)和DN400蝶閥，并將循環(huán)泵出口管道上隔膜閥更換為蝶閥，可在循環(huán)泵或循環(huán)系統(tǒng)其他設(shè)施發(fā)生故障進(jìn)行檢修時(shí)；徹底將發(fā)煙硫酸吸收塔與循環(huán)系統(tǒng)斷開，避免維修酸泵、管道時(shí)，煙氣泄漏污染檢修現(xiàn)場，影響檢修進(jìn)度，延長檢修時(shí)間；從而實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn)。

2.3.2 更換發(fā)煙硫酸循環(huán)泵出口變徑彎頭

循環(huán)泵出口管道壓力較大，加上設(shè)計(jì)和材質(zhì)選型缺陷，出口變徑彎頭易磨損、腐蝕嚴(yán)重，用自制變徑三通取代出口變徑彎頭，可減少硫酸流動(dòng)磨擦。將原碳鋼材質(zhì)更換為316L不銹鋼，增強(qiáng)抗磨損、抗腐蝕能力，降低系統(tǒng)故障率，提高運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.3.3 改造發(fā)煙硫酸脫氣系統(tǒng)

1)增強(qiáng)發(fā)煙硫酸脫氣系統(tǒng)的抽氣能力。原脫氣系統(tǒng)動(dòng)力來自于主系統(tǒng)w(H2SO4)98%硫酸吸收塔回流管道，壓力較小，對(duì)發(fā)煙硫酸串酸、循環(huán)槽、儲(chǔ)槽及裝車系統(tǒng)逸散酸霧吸收能力較差[2]，特別是裝車時(shí)經(jīng)常冒煙。為此，將脫氣主管道改至干燥塔進(jìn)口上方，從而增大抽氣能力。

2)優(yōu)化脫氣管路布局。根據(jù)現(xiàn)場情況，將原有水平布局的脫氣管路改為帶坡度的傾斜管路，并將原碳鋼材質(zhì)更換為FRPP材質(zhì)，分段設(shè)置冷凝酸排放口，杜絕管道積酸和腐蝕。

2.3.4 增強(qiáng)發(fā)煙硫酸儲(chǔ)存能力

發(fā)煙硫酸銷售市場穩(wěn)定性差，原配置產(chǎn)品酸儲(chǔ)存能力只有400 t，經(jīng)常因儲(chǔ)罐滿罐而限產(chǎn)、停產(chǎn)，極大影響生產(chǎn)的穩(wěn)定性，為解決該問題，煉鋅廠新建1臺(tái)1 kt發(fā)煙硫酸儲(chǔ)罐，使發(fā)煙硫酸儲(chǔ)存能力達(dá)到1.4 kt。

3 實(shí)施效果

經(jīng)工藝參數(shù)的調(diào)整和改進(jìn)措施的實(shí)施，發(fā)煙硫酸系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。改進(jìn)措施實(shí)施前后發(fā)煙硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行情況對(duì)比見表2。

表2 改進(jìn)措施實(shí)施前后發(fā)煙硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行情況對(duì)比

由表2可以看出：技改后，發(fā)煙硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)停車頻率、檢修時(shí)間均大幅降低，作業(yè)環(huán)境得以改善，有效作業(yè)率和系統(tǒng)產(chǎn)能也大幅提高，技改效果顯著。

4 結(jié)語

發(fā)煙硫酸系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高了系統(tǒng)有效作業(yè)率和產(chǎn)能，降低了生產(chǎn)成本。隨著產(chǎn)能提升，發(fā)煙硫酸每年為煉鋅廠創(chuàng)造百余萬元的經(jīng)濟(jì)效益。但是w(H2SO4)98%硫酸和w(H2SO4)105%發(fā)煙硫酸生產(chǎn)互為影響，如何分配一次轉(zhuǎn)化的煙氣量、平衡系統(tǒng)生產(chǎn)，取得最大的效益，還需進(jìn)一步摸索研究。

[1] 孫治忠．有色冶煉煙氣生產(chǎn)發(fā)煙硫酸技術(shù)的優(yōu)化及應(yīng)用[J]．化學(xué)工程，2015(6)：78．

[2] 胡戈，鐘文卓．發(fā)煙硫酸儲(chǔ)罐排放氣的收集和處理[J]．硫酸工業(yè)，2015(2)：39．

Dicussion of technological improvement for stable operation of oleum manufacture system

ZHANGFubingi

(Henan Yuguang Zinc Industry Co.，Ltd.，Jiyuan，Henan, 454650，China)

On the basis of sulphuric acid plant based on zinc smelting off-gases, oleum product manufacturing system is added to make converted flue gas enter different absorber to produce oleum and concentrated sulfuric acid. Production characteristics and main factors influencing sulphuric acid stable operation are sketched with respects to system tightness, system control, equipment and degasification device. Measures of adjusting technical parameters and optimizing production are proposed. By conducting measures, system output and efficiency raised greatly.

zinc smelting off-gases；oleum；technological improvement；operation

2017-01-15。

張富兵，男，河南豫光鋅業(yè)有限公司冶金工程師，從事有色金屬冶煉和煙氣制酸工作。電話：13838916193；E-mail：2792302100@qq.com。

TQ111.16

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1002-1507(2017)04-0019-03