烟气制酸尾气碱法脱硫技术研究及应用

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  摘 要:本文主要对氧化锌法脱硫原理、氨法脱硫技术、钠碱脱硫技术的三种技术进行了说明。其中的挥发窑尾气处理方面所采用的是氧化锌法脱硫,而其中还牵扯到的洗涤工艺关键是两级处的端冲方面的洗涤器,为了使得外排烟气满足标准,特别针对其管道之间的流速控制、管道方面的回路设置以及支路方面的回路设置等方面进行了调整,以便于正确处理管道方面的不畅通问题,本文中我们主要是讨论了在脱硫过程中所产生的部分副产物即其中的硫酸锌的液态进行几种更加行之有效的二次优化利用方案。而其中关于负荷方面的调试也是说明了,在本技术下整体的一个产品的脱硫的比例已经可以达到98.6%了,同时我们在使用的装置中部分调整其剩下的量的方面也是还有较大的提成空间的。
  关键词:氨法脱硫技术;脱硫氧化锌法;管道;设备
  中图分类号:X781.3 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)17-0364-02
  在当今社会中,我们国家在治理二氧化硫的烟气污染方面有了很大的进展,陆续普及了很多的烟气脱硫方法,只是相对来说,比较靠谱的一个主要方法仍旧是湿法脱硫,在当今大概有85%使用了湿法脱硫的技术。同样,经常使用的湿法脱硫的方法是用石灰石或石灰的石膏技术、氧化锌技术、氧化镁技术、氨法技术、双碱技术、有机胺技术、钠碱技术等。而其中着重使用的石膏技术是在一些使用燃煤锅炉的电厂中的烟气来进行脱硫,而另外的一小部分使用的是氧化镁技术以及氨技术,对于酸方面的尾气和在对有色冶炼尾气的处理的时候更多的是使用了氧化锌技术、氧化镁技术、氨法技术、双碱技术、有机胺技术和钠碱技术。在铅锌的制造工厂中,最合适的脱硫方法是氧化锌技术,它可以使用在日常生产过程中所产生的氧化锌气体粉尘、以及无法使用的电解液以及一些残留的固体当作脱硫的试剂,同时在整个的脱硫过程中所产生的废弃物,例如:硫酸锌以及亚硫酸锌又可以再次进行使用。也是因为在整个生产过程中,其生产与脱硫的运行,让两个系统的废弃物都进行了二次利用,使得这个技术在整体上来说是非常环保并且使工厂的运行费用得到了降低。我们国家进行氧化锌技术的探究是从20世纪80年代开始的,只是在整体的效果方面不是十分理想的,而这主要的原因是在整体的运行中氧化锌在脱硫的效率方面不是很高、在整體的反应过程中产生的废弃物会造成设备堵塞等方面,对氧化锌技术的发展及工业化方面的应用都形成了阻碍。
  1 日常尾气的脱硫技术分析
  在当前的世界有十几种的硫酸类的尾气脱硫技术进行了工业化的使用,而在当中普及比较广的是氧化锌技术、氧化镁技术、氨法技术、双碱技术、有机胺技术、钠碱技术、石膏技术等。当中,阻力较大的是石膏技术。其中利用NaOH或者Na2CO3与SO2进行脱硫的是钠碱法,它对烟气的浓度是没有什么标准要求的,它的脱硫效率是比较高的;同时它的额外的产物有硫酸钠和亚硫酸钠的区别,这时候就需要将其中的产物亚硫酸钠转化成硫酸钠,但是这样的话,整体的技术复杂外所需要的成本也是非常大的。
  2 氧化锌脱硫技术
  2.1 氧化锌脱硫技术的运用原理
  作为金属类氧化物的氧化锌是可以在水里面进行部分溶解的,同时SO2是可以被它进行反应吸收。在工厂中用的氧化锌溶液是使用含有氧化锌的材料制作而成的,在使用的装置中使其与浓度比较低的二氧化硫烟气进行全面的反应,这样的话就可以使得其反应为亚硫酸锌,之后我们可以将空气通入其中,使得其在空气中充分转变成硫酸锌。所以它的主要阶段分为吸收还有氧化。其中的吸收部分,在前期反应的设备中,氧化锌的溶液在硫类的烟气里面跟二氧化硫发生部分的核心反应。但是因为溶于水中的二氧化硫反应出的亚硫酸实际上是二元酸,故而其可以产生二类不同的盐,当其中的一种氧化物过量的时候,随之产生对应的中性以及酸性的盐,当然在此过程中的产生的盐是非常容易分解并与其它物质进行反应的,最后我们通过在反应的过程中通入空气,让其进行充分的氧化,使得其最终能够只产生一种酸溶液,即硫酸锌的浆液。而对于氧化锌在脱硫的效率方面不是很高、在整体的反应过程中产生的废弃物会造成设备堵塞等问题,我们通过采用两级端冲洗涤器洗涤技术提高氧化锌的脱硫效率,通过对设备的改进使其堵塞问题能够得以有效的解决,具体措施及原理从下文中为读者详细阐述。
  2.2 氧化锌脱硫技术的缺点的改进
  2.2.1 提高氧化锌脱硫效率
  氧化锌脱硫过程中普遍采用的是一级端冲洗涤器洗涤技术,但是因为一级端冲洗涤器脱硫效率达到很高是很困难的,另外为了是脱硫效率尽量的提升,必须让脱硫循环液的pH值尽量大(pH值越大,脱硫反应动能越大,浆液吸收效率越高),这样的话,导致的结果就是循环液氧化锌含量得到提高,而外排洗涤液中的氧化锌百分比变大,氧化锌的利用率降低。
  为了解决这个问题,我们就采用两级端冲洗涤器洗涤技术,新的氧化锌浆液自二级湍冲洗涤器导入,让二级湍冲洗涤器中的洗涤液的pH值保持在较高的范围,SO2烟气的出洗先利用低含量的pH值洗涤液,将部分SO2除去后,再接触pH值较高的洗涤液,可保证尾气排出达标。而本流程是很科学、方便把控的,同时氧化锌将有较高的利用率。
  2.2.2 废弃物造成设备堵塞问题的解决
  有针对性的进行技术改良,预防管道的堵塞。使用湍冲洗涤器后能够解决设备堵塞问题,然而氧化锌和脱硫副产物在管道中是非常容易结垢的。针对管道堵塞问题进行以下措施进行预防:首先是选择适当的管道流速;之后是在配浆槽与浆液输送泵之间、pH值调节槽与pH值调节槽泵之间、中间槽与中间槽泵之间对管道进行回路布置;然后是在各泵进、出口和垂直管道底位置布置支管,并配备带开关气嘴的法兰盖,使用压缩空气进行打气疏通;最后是在各槽与泵进口连接底位置设置快速排净支管,同时配置开关容易的蝶阀
  3 钠碱尾气脱硫方法
  由于部分企业所排出的制酸有害气体的量是非常大的,同时其排出的气体的浓度是有变化的。如果使用日常的石膏技术,会因为其所涉及的装置规模是很大的,会使得其副产品的处理成为了问题;若使用湿式氨法的话,如果厂区旁边没有方便使用的氨源,将会大大的增加其投入以及维护的成本;如果使用的是有机胺的技术的话,同样的其投入成本以及运行成本也是非常高的,不合适使用;最后活性碳的方式,又会使得其原料的粉化变得非常快,而且如若发生吸泵出现了跳停的状况,其本身的系统也将被破坏。   根据企业的具体情况及其酸性废弃气体的特征,对使用钠碱脱硫技术的方法进行了深刻的研究。跟另外一些的脱硫方法比较而言,钠碱脱硫技术拥有着这些优点:①脱硫的有效比例是非常高的;②所能接收较大范围的二氧化硫浓度,同时能够在机器出现问题的情况下对较大浓度的废弃气体进行处理;③在某些特定情况下,二氧化硫气体对整体的设施是不会产生什么毁坏的。
  钠碱技术的脱硫方法是将NaOH当做吸收剂的,它的反应公式是:
  2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O(1)
  2NaOH+SO3=Na2SO4+H2O(2)
  在整个设备设计的过程,我们对其吸收的方法进行了比对,即比对了不连续的吸收和稳定的吸收两种技术。然后对比后,根据公司需求比较稳定的工作运转指标和操作尽量简单化的角度进行判断,其不间断的吸收技术是比较合适的,也就是通过使用10%左右溶度的氢氧化钠的碱性溶液当作吸收的材料,同时在整个吸收尾气的反应中不间断的加入我们配置好的溶液,并且不断的排出一些反应后的无用液体,通过这样的方法来调节其本身的一个平衡。而在整个的反应过程中,我们通过测试其吸收溶液的酸碱值来确定是否对其碱性溶液进行添加。
  同时在此反应的时候产生的亚硫酸钠以及硫酸钠的吸收废液完全能够通过净化的系统进行相对应的一个处理。而它的反应的公式为:
  Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2+H2O(3)
  使用系統的净化设备中的第一个洗涤设备的溶液对我们在吸收过程中所产生的无用液体进行酸性分解并中和的试验。其最后的数据显示,其两种液体经过化学反应后,在循环稀酸里面并没有发现有亚硫酸离子,这也是证明了其产生的无用液体在净化设备中的酸解效果是很不错的,完全能够做到其废弃液体中的硫元素的有效的回收。其反应后的产物的核心成分是化学性质比较稳固的硫酸钠,它可以跟其本身产生的无用的酸性溶液进行一起处理。而钠碱尾气脱硫方法流程图如图1所示。
  4 氨法脱硫方法的概述
  使用氨的技术进行废气脱硫是由于它的整体效果是非常显著的、同时在这项技术中二氧化硫可以资源化的进行循环再次利用,也是由于这些优势使得其应用被迅速普及开来。但是当某些提炼铜的厂在处理废气中的硫的时候使用氨脱硫的方法时,由于在提炼铜过程中其材料和生产效率发生变化、生产方面发生波动,导致铜的提炼废气的排放环保指标变得很不稳定,存在其二氧化硫的超量排放、氨气也会随着最后的尾气被排放出,最后的结果将会是其胶粒物质排放超标,脱硫后的废气又会变成新的污染物被排放出等问题。故而,原有的氨技术脱硫方法进行新的改变是必须的。从而又产生了使用流光放电的技术进行废气的脱硫,这是在原有的基础上进行的在等离子层次上面的创新技术,是对传统技术的更新。而更重要的是其氨源在我国是比较常见的,这样的话使得企业的成本得到了大大的降低,再加上其可循环性、脱硫的效率高、产品也没有什么危害,使得其在我国得到了快速的普及。
  5 结束语
  根据《硫酸工业污染物排放标准》(GB 26132-2010)中的规定,各个企业所需要遵守的环保指标管控的重要办法之一是如何应用废弃烟气脱硫的技术。依据制硫废气的特点,两类公司分别选择了不同的脱硫技术进行了生产上面的应用,而从整体的运行效果上来看的话,都分别取得了比较满意的成果,其本身的效果可控性是比较良好的,使得其社会效益有了明显的提高。
  参考文献
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  [3]张一麟.国内硫酸装置尾气处理工程技术进展[J].硫酸工业,2016(5):40~45.
  收稿日期:2018-5-12
  作者简介:刘宝云(1986-),男,环境工程工程师,本科,主要从事安全环保管理工作。
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