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利用双氧水处理硫酸尾气技术探讨

来源:作者:发表时间:2017-11-25 09:12:15

    [摘要]利用自产的质量分数为27.5%的工业级双氧水吸收处理硫酸尾气,SO2脱硫率达到95%以上,尾气经过处理后,排放中SO2尾气质量浓度从800mg/Nm3下降至20mg/Nm3以下。副产品稀硫酸可以补充至98%浓硫酸循环槽中,整个工艺无废料产出,该工艺有很高的应用前景。

0引言

    国家环保部正式颁布实施的GB26132-2010《硫酸工业污染物排放标准》中规定,从2013-10-01起,硫磺制硫酸工业企业SO2排放质量浓度严格控制在400mg/m3以下,硫酸雾质量浓度控制在30mg/m3以下。阳煤集团太原化工新材料有限公司现有硫磺制硫酸生产能力24t/a,生产工艺流程采用“两转两吸”,SO2转化率大于99.5%SO3吸收率大于99.95%,排放硫酸尾气量56080Nm3/h,尾气中SO2质量浓度为800~1000mg/m3,硫酸酸雾质量浓度为30~40mg/m3,年排放量1600~1800t,折硫酸2450~2756t。如对尾气采取回收技术措施,回收率达到95%以上,年可回收硫酸量2327~2618t,具有非常可观的效果。 

1、硫酸尾气SO2、酸雾回收处理技术方法的工艺原理

    用双氧水吸收硫酸工业尾气中SO2的基本原理是:将双氧水添加至脱硫塔中,使其与含SO2尾气接触,将SO2氧化为硫酸。烟气中SO2的脱除过程是分2步完成:

    1步,气液传质和水结合过程。即烟气中SO2分子与水接触时,溶解在水中,并与水分子结合为亚硫酸:

    SO2+H2OH2SO31

    2步,氧化吸收。

    H2O2+H2SO3H2SO4+H2O2

    SO2+H2O2H2SO4

    副反应,双氧水分解:

    2H2O22H2O+O2↑(3

2、硫酸尾气SO2、酸雾回收处理技术方法的工艺流程说明

    本脱硫系统包括5部分,分别为:尾气系统、吸收剂存储与输送系统、工艺水系统、稀硫酸外排系统、应急回收系统。同时包含系统运行必备的电气系统、仪表控制系统等。

2.1吸收系统

    从二吸塔出口的尾气含SO2质量浓度为800mg/Nm3,含SO2尾气由下部进入脱硫塔底部,酸性气体进入填料层,填料层上有来自于上部的喷淋H2O2溶液及前面的喷淋液体,并在填料上形成一层液膜,气体流经填料空隙时,与填料液膜接触并进行氧化反应。填料层可以提供足够大的接触面,对气体流动不致造成过大的阻力,经处理后的气体通过除雾器收集后,经出风口排出脱硫塔外。含SO2尾气,自下而上穿过填料层;循环吸收剂由塔顶通过液体分布器,均匀地加到填料层中,沿着填料层表面向下流动,进入循环水箱。由于向上的气流和下降吸收剂在填料中不断接触,上升气流中流体的质量浓度越来越低,到塔顶时达到排放要求。液膜上的液体在重力作用下流入贮液箱,并由循环泵抽出循环。

2.2双氧水给料系统

    吸收试剂溶液的输送和循环如下:将购入的27.5%质量分数工业级双氧水临时存储在储罐中,再由双氧水泵连续补充至脱硫塔,以维持脱硫液中足够的有效脱硫成分。双氧水的补充量按照入口尾气中SO2摩尔流量进行调节。循环吸收液通过重力降落到塔底H2O2循环槽,槽内的循环吸收液再通过H2O2循环泵送至脱硫塔喷淋吸收层循环吸收,循环吸收液在吸收SO2后,密度逐步增大,当达到设定值时(对应30%质量浓度),由稀硫酸泵排至干吸循环槽。采用电磁流量计在线检测SO2的含量,并连续准确控制双氧水液体向塔内注入。

2.3副产品处理

    副产品为质量分数20%~30%的稀硫酸,由电动调节阀控制连续向稀酸循环槽输入,再由稀酸泵送入干吸工段质量分数为98%浓硫酸循环槽中。 

2.4工艺水系统

    脱硫系统水消耗主要为脱硫反应热蒸发水、尾气增湿降温蒸发水、副产物外排带水。消耗的水主要以定量的方式进行补充。

    工艺水水源由建设方提供,管道恒压供应。工艺水输送到各用水点,包括尾气降温增湿水和除雾器冲洗用水。

    工艺水以定量方式补充。由流量计对补水电动调节阀进行控制,以确保稀硫酸质量分数在工艺设计范围之内 。

2.5应急回收系统

    在脱硫界区内建设1座应急浆液池,用于收集脱硫塔检修时外排的全部脱硫液,检修结束后,用泵将脱硫液返送到塔内使用。平时可收集泄漏溶液和冲洗水。

 

3硫酸尾气SO2、酸雾回收处理技术方法的脱硫工艺特点

3.1流程简易,投资不高

    采用单塔设计,吸收反应和副产品的回收均在同一个塔内,配套设备少,流程简易,容易控制,可操作性强,不需要额外的操作人员,可以有效地减少投资成本、运行成本和占地空间。 

3.2脱硫效率高

    脱硫装置效率高,双氧水尾气脱硫活性强、反应迅速,SO2的排放控制指标20mg/Nm3

3.3副产品稀酸可全部回收

    系统产生的稀硫酸直接返回硫酸系统,在干吸工序用于调节干燥塔循环槽酸浓度,副产品不需二次加工,回收成本大大降低。 

3.4不堵塔,阻力小

    脱硫副产品为稀硫酸,不存在结晶堵塔等问题,吸收塔为大开孔率填料塔,系统阻力<1000Pa 

3.5准确控制

    根据吸收前后SO2的质量浓度,使用计量控制系统准确把握H2O2吸收剂的投入量,在保证脱硫效果的同时,减少了投资成本。 

3.6没有二次污染

    整个去除酸性废气的过程中没有新的废物产生,减少了二次污染,是典型的清洁生产工艺技术。

3.7稳定剂

    H2O2具有遇杂质和高温非常容易分解的特性,容易增加成本消耗,严重者有发生爆炸的危险,工艺中须设置稳定剂(TS-1/2)。

4、硫酸尾气SO2、酸雾回收处理技术方法的装置运行费用

    按年运转8000h计算,脱硫装置运行费用如表1所示。 

脱硫装置运行费用

5、结论

    利用单位自产的质量分数为27.5%双氧水中和处理硫酸尾气SO2、酸雾,回收的稀硫酸加入质量分数为98%浓硫酸循环槽中,实现了变废为宝的目的,解决了硫磺制酸装置处理酸性废气的能力问题,使得废物可以得到有效处理,减轻了环境的负担,对我们的生活和环境有非常大的意义。