硫酸系统概况.docx

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硫酸系统概况

硫酸系统概况

1、硫酸系统的任务

Ø处理冶炼过程中产生的烟气并达标排放

Ø利用冶炼烟气中的SO2生产商品硫酸

Ø处理全厂生产过程中产生的废水并达标排放

2、硫酸生产过程及工艺原理

Ø烟气净化－通过洗涤、降温等过程，除去烟气中的杂质。

洁净的SO2烟气去后续工序继续处理，杂质则进入洗涤液中作为废酸送废酸处理系统。

本工序称作“烟气净化工序”

Ø烟气干燥－用93%的硫酸与净化后的烟气在干燥塔中进行接触，利用浓硫酸吸水的特性除去烟气中的水分

ØSO2鼓风机－为烟气在系统中流动提供动力

ØSO2转化－在催化剂（触媒）的作用和适当的条件下，将烟气中的SO2转化为SO3：

2SO2+O2==2SO3

SO2鼓风机（又称主风机）与SO2转化系统合称“SO2转化工序”

ØSO3吸收－用98%的硫酸与转化后的烟气在吸收塔中进行接触，烟气中的SO3与硫酸中的水结合生成硫酸：

SO3+H2O==H2SO4

Ø由于干燥和吸收的工艺过程类似、配置在一起、相互之间关系密切，故合称“干吸工序”

Ø“两转两吸”－SO2经过第一次转化（一转）后送去进行第一次吸收（一吸），吸收后含有SO2的烟气再进行一次转化后送去进行第二次吸收（二吸），尾气经脱硫系统除去残存的SO2后达标排放。

SO2转化率可达到99.9%以上。

3、废酸废水处理过程及工艺原理

Ø废酸脱铅－烟气净化过程中产生的废酸含有大量固体悬浮物，通过沉降、过滤等过程将这些固体物质从废酸分离出来。

由于这些固体物中含有较多的铅元素，故称作“废酸脱铅”

Ø硫化工序－利用硫化物溶解度低的原理，在废酸中加入Na2S，使废酸中的Cu、As等物质以硫化物的形式固定下来，进而通过沉降、过滤等过程将其从废酸中分离出来：

（As砷）

Cu++S+==CuS

2As3++3S+==As2S3

Ø石膏工序－用石灰石乳液与废酸进行酸碱中和反应，降低废酸浓度，同时生成石膏，经沉降、过滤等过程将其从废酸中分离出来出售：

H2SO4+GaCO3==GaSO4+CO2+H2O

石膏处理后液的pH值在3左右。

Ø中和工序－经硫化、石膏处理后的废酸仍含有一些杂质，与来之全厂各处的酸性废水一起进入中和工序，与熟石灰乳液（电石渣浆液）中的Ga（OH）2进行酸碱中和反应：

H2SO4+Ga（OH）2==GaSO4+2H2O

除去废水中的杂质，经沉降、过滤等过程，固体物达标废弃，液体达标排放。

“中和工序”又称作“废水处理站”。

4、硫酸生产系统主要危险因素

Ø浓硫酸泄漏可烧伤人

ØSO2、SO3烟气泄漏可令人窒息

ØH2S是有毒气体，可令人中毒死亡

Ø高空坠落事故时有发生

Ø各种浓度的硫酸、废酸都对人体有害，不得直接接触

Ø进入生产现场必须熟悉并遵守现场的安全防范规定，穿戴并使用好各种劳保和安全防护用品，掌握相关防范知识和急救措施。

烟气制酸的工艺过程

1、烟气净化与烟气干燥（任务）

来自闪速熔炼炉电收尘、闪速吹炼炉电收尘和一台阳极炉预氧化期或氧化期的混合烟气首先进入一级动力波洗涤器（设一段喷头），烟气由上而下进入一级动力波洗涤器的逆喷管，与来自一级洗涤器循环泵一段喷头喷出的液体逆向碰撞，在气液界面处建立起具有一定高度的泡沫区。

在泡沫区内气液充分混合，有利于传热与传质的进行，从而达到对气体进行绝热蒸发降温和去除烟气中的杂质的效果。

随后烟气和循环液一起进入气液分离槽进行气液分离，经分离后的气体进入气体冷却塔。

根据一级动力波洗涤器循环液中的含砷、氟、尘量抽出一定量的废酸送至圆锥沉降槽，使净化后烟气中的氟含量达到要求，避免砷在循环液中结晶析出，同时减少由于循环液中含固量增大而造成对设备、管道的磨损及管道的堵塞。

圆锥沉降槽中的上清液流入上清液贮槽，由泵打入SO2脱吸塔脱除SO2后，自流入原液贮槽，再由泵送往废酸处理站。

圆锥沉降槽的底流定期泵至压滤机进行固液分离，滤液回流至圆锥沉降槽，滤饼送往滤饼库堆存外销。

在一级动力波洗涤器中已经饱和的烟气进入气体冷却塔进行气水分离，为了排出系统的热量，在气体冷却塔循环泵后设置稀酸冷却器，用循环水间接冷却。

经冷却后的液体进入气体冷却塔分酸槽自上往下喷淋，对烟气进行降温、除尘，出口烟气温度降至42℃。

冷凝下来的水份和二级动力波串来的液体一并通过循环泵出口管上设置的管线送入一级动力波洗涤器上方的事故水高位槽。

由气体冷却塔出来的烟气进入二级动力波洗涤器（设两段喷头）的逆喷管，通过喷头逆向喷射循环液，按一级动力波洗涤器的洗涤原理和过程，在二级动力波洗涤器中进一步使残留在烟气中的As和F等杂质除去。

净化系统的补充水由此加入，并通过二级洗涤器循环泵出口设置的管线串入气体冷却塔。

经二级动力波洗涤器出来的烟气进入一级和二级电除雾器，将其酸雾除去，使烟气净化出口的酸雾量≤5mg/Nm3，然后通过烟气管道送往1#干吸工段和2#干吸工段的干燥塔。

经净化工序处理后的烟气进入干燥塔的下部，自下往上流动与自上往下喷淋的的95%H2SO4通过填料层充分接触，将烟气中的水份去除，使干燥塔出口烟气中的水份≤0.1g/Nm3。

2、SO2转化

转化流程说明如下：

从SO2鼓风机来的冷SO2混合烟气进入Ⅴ热交，与转化器Ⅴ层出口的热烟气进行换热；换热后的烟气再进入Ⅰ热交，与转化器Ⅰ层出口的热烟气进行换热，经两次换热后的烟气温度达到420℃左右，然后进入转化器Ⅰ层进行反应，反应的转化率约为45.4%。

由于SO2转化为SO3的反应是放热反应，转化器Ⅰ层出口的烟气温度会升至584℃左右，经Ⅰ热交冷却至425℃左右后进入转化器Ⅱ层。

经转化器Ⅱ层反应后的烟气温度升至565℃左右进入Ⅱ热交，烟气温度降至430℃左右后进入转化器Ⅲ层进行转化反应。

经转化器Ⅲ层反应后的烟气有96.6%左右的SO2被转化为SO3，烟气温度为472℃左右，进入1#余热锅炉回收热量。

1#余热锅炉出口的烟气温度为430℃左右进入到转化器Ⅳ层进行反应，反应后的烟气温度为432℃左右，经Ⅳ热交换热后烟气温度降至349℃左右进入2#余热锅炉回收热量。

经过2#余热锅炉回收热量后的烟气温度降至190℃左右进入一吸塔。

经一吸塔吸收SO3后的二次冷SO2烟气首先经Ⅳ热交加热至241℃左右，再进入Ⅱ热交被加热至390℃左右后进入转化器Ⅴ层，经转化器Ⅴ层反应后的烟气温度为402℃左右。

转化器Ⅴ层出口烟气经Ⅴ热交冷却至209℃左右后进入干吸工段的二吸塔进行二次吸收。

为了使经二次转化后总转化率达到99.92%，在转化器五层需要填充铯触媒。

转化系统的开工炉系统采用燃烧炉燃烧天然气产生高温气体，通过预热器间接换热使干燥空气加热，并送入转化器加热各层触媒使其达到反应温度，再通入烟气净化合格后的烟气。

为节省开车时母酸用量及缩短预热时间，加热气源由二吸塔出口引入干燥塔，经过SO2鼓风机、Ⅴ热交送入预热系统，升温后分别经不同的换热器送入转化器Ⅰ层和Ⅴ层。

3、SO3吸收与烟气干燥（过程）

硫酸干吸系统原则上采用低位高效的干吸工艺技术对净化后的烟气进行干燥，对转化后的SO3烟气进行吸收。

具体而言，采用一级干燥塔、两级吸收、循环泵后冷却工艺与双接触转化工艺相对应。

流程说明如下：

来自烟气净化工段二级电除雾器的烟气进入干燥塔的下部，自下往上流动与自上往下喷淋的的95%H2SO4通过填料层充分接触，将烟气中的水份去除，使干燥塔出口烟气中的水份≤0.1g/Nm3。

经干燥后的烟气中夹带一定数量的酸沫，为此，在干燥塔的顶部设置了不锈钢金属丝网捕沫器，烟气通过捕沫器后将酸沫除去，送入二氧化硫鼓风机。

干燥循环酸由干燥塔的底部通过重力流入干燥塔循环泵槽，然后由泵打入干燥塔酸冷器，经冷却水间接冷却后的硫酸送往干燥塔分酸装置循环使用。

由转化系统来的一次转化烟气中约97.4%的SO2已被转化成SO3，该SO3烟气温度约为190℃，在一吸塔内用98.5%H2SO4进行吸收，吸收SO3后的烟气经一吸塔顶部设置的XP纤维高效捕沫器除去酸雾后送往二次转化。

吸收SO3后的循环酸由塔底通过重力流入一吸塔循环泵槽，然后由泵打入一吸塔酸冷器，经冷却后送往一吸塔分酸装置，做为一吸塔循环使用。

二次转化烟气后约99.92%的SO2已被转化成SO3，该SO3烟气温度约为210℃，同样采用98.5%H2SO4进行吸收，吸收SO3后的烟气经二吸塔顶部设置的纤维高效捕沫器除去酸雾后，通过烟气管道送往硫酸尾气脱硫工段。

二吸塔吸收SO3后的循环酸由塔底通过重力流入二吸塔循环泵槽，然后由泵打入二吸塔酸冷器，经冷却后送往二吸塔分酸槽，作为二吸塔循环使用。

通过控制成品酸中间槽的液位，吸收塔的酸从二吸塔底的回流管流入成品酸中间槽，通过加水的方式将从二吸塔串来的98.5%H2SO4稀释至98%或93%。

在产93%时，为防止稀释放热使酸温过高，适当加大成品酸输送泵的回流量，将一部分经成品酸冷却器冷却后的酸液返回至成品酸中间槽，用以降低槽内的酸温。

干吸系统的串酸控制方式：

干燥酸通过干燥塔循环泵槽的液位控制由干燥塔循环泵出口到酸冷器前的管道上串至脱吸塔，经脱吸塔脱除SO2后自流进入一吸塔循环泵槽；一吸塔循环泵槽的酸通过一吸塔底部的回流酸部分流至二吸塔循环泵槽；二吸塔酸通过干燥塔酸浓度的控制由二吸塔酸冷器出口的管道上串至干燥塔循环泵槽；二吸塔酸通过二吸塔底的回流酸部分流至成品酸中间槽。

酸在成品酸中间槽内调好酸浓后，由成品酸输送泵送入成品酸冷却器冷却进行冷却，最后送往酸库的贮酸罐。

4、废酸处理

（1）硫化

来自硫酸净化工段的废酸贮存于原液贮槽，由原液泵打入硫化氢反应槽，并加入Na2S溶液在搅拌的情况下进行充分反应。

反应后液流入硫化浓密机进行沉降分离，浓密机中的上清液流入硫化滤液槽，并用泵送至废水处理站。

浓密机底流主要是硫化反应生成的CuS和As2S3等，通过硫化压滤机给液泵打入硫化压滤机进行固液分离，滤液返回硫化浓密机，滤渣暂时送硫化滤饼库堆存。

硫化氢反应槽、硫化浓密机，硫化滤液槽等设备排出的H2S等有害气体通过管道用风机集中送至除害塔，由下往上流动与自上而下喷淋的Na2S溶液反应，反应后液流入Na2S贮槽，供硫化反应使用。

反应后的气体通过15米高的排气筒排入大气。

（2）石膏

将来自废酸工段的污酸水送至石膏第一反应槽内，同时投加石灰石乳液（石灰石乳液制备详见冶炼专业）进行充分搅拌反应。

在第一反应槽出口溜槽处设置PH计，由PH值自动控制石灰石乳液投加量，控制第一反应槽内溶液PH设定值为3.5。

第一反应槽内污水自流至第二反应槽，再进行进一步充分搅拌反应，生成石膏。

反应后的污水溢流至石膏浓密机，经浓密机沉降后，浓密机上清液作为石膏工序排出液送中和处理工序继续处理。

浓密机底流送至高位槽，再由高位槽分送至二台离心分离机进行过滤分离，产出副产品石膏。

产品石膏外销。

（3）中和

将石膏滤后液和其它废水分别送至一次中和槽，在管路上加入硫酸亚铁溶液，与废水中砷酸盐生成难溶络合物，过量的硫酸亚铁水解氧化形成氢氧化铁有吸附作用。

同时加入石灰乳液进行充分搅拌反应，石灰乳液的投加量由一次中和槽出口处的PH计自动控制。

一次中和槽出口处溶液PH设定值为7.0。

为了使二价铁氧化成三价铁，产生共沉作用，在一次中和槽后设置氧化槽，进行曝气氧化，经氧化后的污水送至二次中和槽，再投加石灰乳液进行反应。

石灰乳的投加量由二次中和槽出口处的PH计自动控制，控制二次中和槽出口溶液PH值为9。

反应后废水自流至浓密机，浓密机上清夜流入中间槽，再通过水泵加压送至薄膜液体过滤器过滤，滤后液自流至回用水池，通过水泵加压送至石灰石浆化、电石渣浆化药剂溶解水，冰铜水淬、吹炼炉渣水淬、渣选矿等系统的补充水。

浓密机底流（由泵扬送）及薄膜液体过滤器内中和渣排至渣池，由渣浆泵加压送至送至立式压滤机进行过滤分离，中和渣滤饼外售或送附近渣场处置。

5、尾气脱硫

干吸工段二吸塔吸出口的烟气中仍含有128ppm左右的SO2，由1#干吸工段和2#干吸工段二吸塔出口的烟气混合后自下而上进入脱硫塔，由脱硫塔循环泵把脱硫塔内含氢氧化钠的碱液自上而下分两级喷入脱硫塔，使气液在塔内充分接触，碱液与SO2反应生成Na2SO3，从而达到进一步去除烟气中SO2的目的，脱硫后的烟气由高度128米的全厂烟囱排放。

脱硫工段定量抽出脱硫后液送入净化工段的圆锥沉降槽。

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