关于硫酸尾气超标原因分析及探讨

关于硫酸尾气超标原因分析及探讨

摘要：主要从SO2烟气制酸的生产实践分析造成硫酸尾气SO2浓度超标的主要原因，找出制约硫酸尾气达标排放的各影响因素，以完善工艺控制，实现达标排放。

关键词：硫酸尾气转化率达标排放

某冶炼厂制酸系统于1996年建设投产，利用锌精矿沸腾焙烧烟气[ū（SO2≤7.5%）]经净化后采用两转两吸制酸工艺，设计产能180kt/a,由于系统具有较大的设计余量，通过加大锌精矿焙烧强度、增加转化器触媒装填量等技术改造后，2008年实际产量达到217kt，但限于转化器的状态、生产工艺的波动以及开停车过程的影响，在没有配套尾气吸收装置的情况下尾气SO2浓度时有超标现象，从2009年1月开始对硫酸尾气超标原因进行全面的分析，并完善工艺控制、优化各项指标等，实现了制酸尾气的达标排放。

1．工艺流程及特点

该厂原料为硫化锌精矿，配料合格后含硫30%，锌精矿经沸腾焙烧后烟气SO2浓度一般为9.5%～10.0%，经余热锅炉、旋风除尘、电收尘后（烟气含尘≤300mg/m3）送制酸系统，制酸系统采用常规稀酸冷却净化、Ⅳ、Ⅰ—Ⅲ、Ⅱ“3+1”两转两吸工艺，流程见图1：

图1 某冶炼厂制酸系统工艺流程图

2.制酸尾气超标分析

根据文献资料及生产实践，采用两转两吸工艺流程适应于烟气SO2浓度5.0%～10.0%，锌

二系统转化一、四层触媒采用进口触媒，一层上部S108触媒14.2m3，下部更换LP220触媒17.8m3，二层装填S101触媒32m3，三层装填S101触媒39.2m3，四层全部更换为LP110触媒47.4m3，应该能够达到较低的尾气排放浓度。为此，我们主要从工艺参数控制方面分析尾气超标的原因，提出尾气达标排放的措施。

2.1转换率偏低

2.1.1触媒活性

锌精矿沸腾焙烧烟气含杂质主要有As、Hg、ZnO矿尘、F等，三氧化二砷（As2O3）能在触媒表面生成不挥发的五氧化二砷（As2O5），覆盖触媒表面使转化率降低；F能破坏催化剂载体，使催化剂粉化，从而增加转化器阻力，降低转化率，缩短催化剂使用寿命；矿尘会截留在触媒表面，少数还扩散到触媒的毛细管内，使触媒结疤，活性下降，气体压降增加，转化率降低。由于该厂锌精矿原料中进口高铅、多杂、超细粉矿比例达到60%以上，实际烟尘量约为49.8%，沸腾炉收尘设施长期运行后表面粘接严重，收尘效率下降，导致重金属杂质、矿尘随烟气进入系统。

2.1.2触媒温度

硫酸转化器各层触媒对温度的选择性不同，而温度的控制主要受系统热负荷的影响，烟气浓度是导致热负荷波动的主要因素。在锌二系统生产实践中，干燥后烟气SO2浓度一旦低于5.0%，由于SO2转化反应强度降低，反应放热不足以维持转化器入口烟气温度达到触媒的最佳活性温度，反应速率减慢进一步导致转化器的各层触媒温度下降，转化率降低，导致尾气超标。

2.1.3烟气氧硫比

温度、压力一定时，焙烧同样的含硫原料，因所采用的空气过剩系数不同，平衡转化率也不同。气体的起始组成中SO2越小或氧气越大，平衡转化率越大，反之亦然。烟气的起始浓度对反应速率也有影响，炉气中SO2起始浓度增大，氧的起始浓度则相应地降低，反应速率则随之减慢。在制酸系统干燥后烟气SO2浓度＞6.8%时，尾气出现超标。

2.2干吸效率降低

2.2.1干吸酸浓

如果进入干燥塔原料气中水分少，不足以用来制造规定浓度的硫酸，则需在吸收塔循环槽中补充水。生产操作中尽量避免在干燥塔循环槽中补充水，不然会造成串酸量的增加，大量含S02的干燥酸进入吸收工序，会使放空尾气中S02增多，造成硫损失增大。但由于制酸系统酸冷器面积不足，为减轻酸冷器热负荷，维持干吸正常酸温，通常采用在干燥循环槽补水，

然后增大串酸量来调节酸浓，这是目前操作中的弊端。

2.2.2喷淋酸量不足

制酸系统吸收酸的浓度选择为98.3％，在一吸泵出现故障时，上塔酸量严重不足，导致一吸出口烟气大量SO3烟气进入转化器，酸雾量增加，转化平衡反应逆向趋势移动，二次转化率下降，导致烟气经二次吸收后仍然含有大量的S02；二吸泵出现故障时，将引起尾气中SO3烟气增加，SO3分解为S02，导致尾气超标。

2.3制酸系统开车尾气超标

在制酸系统开车接烟气的过程中，由于转化器依靠煤气开工炉预热器升温，在初始送气时，只能保证一层进口温度达到430℃，这样在开车时只有第一层触媒起反应，转化率只有60%～65%，沸腾炉投料通烟气后由于沸腾状况不佳，精矿在炉床内集中反应，烟气SO2浓度达到8.0%，尾气排放浓度将达到4000～8000mg/m3。

3．改进措施

3.1稳定操作，杜绝工艺参数波动

目前制酸系统严格以尾气达标排放来组织系统生产，要求沸腾炉标温波动幅度控制在10℃/30min，加料量波动幅度控制在4t/h，以确保烟气SO2浓度在5.0%～6.8%工况要求范围以内，取得良好效果。

3.2严格控制烟气净化指标及转化器触媒温度

为降低净化系统入口烟气含尘量，要求沸腾炉稳定电收尘运行，加强对余热锅炉的清理；净化加大送污酸量与循环酸喷淋量，采用管槽式分酸器，以确保稀酸洗涤效果；控制触媒一层入出口温差不低于130℃，入口烟气温度＞435℃，三层入出口温差不低于12℃，三层、四入口烟气温度＞427℃，三层入出口温差大于四层入出口温差，稳定转化器的热平衡及转化率＞99.0%。

3.3调整烟气氧硫比

资料与生产实践表明，烟气中氧气浓度由5%增加到7.5%，转化触媒起燃温度最多可以降低50℃；烟气起始氧气浓度越高，平衡转化率越大。在出现转化器温度偏低或者烟气浓度偏高导致尾气超标的情况下，适当的放入冷空气可以杜绝尾气超标。制酸系统习惯性的采用沸腾炉减少投料量来降低烟气SO2浓度及从操作孔放冷空气来调整烟气氧硫比，实现尾气达标排放。

3.4严格控制烟气水分

净化后烟气温度决定了烟气含水量，根据制酸系统的生产的实际，合理产酸。在能够满