发烟硫酸装车系统外逸烟气的治理

姜仕发，赵 华，廉彩绘

（河南豫光锌业有限公司，河南 济源 454650）

0 前言

河南豫光锌业有限公司为了进一步改善产品结构，增强市场适应能力，提高经济效益，于2008年投资建设了年产10万t浓度105%(游离20%SO3)的发烟硫酸生产系统。发烟硫酸挥发性强，出库装车时受到剧烈扰动，其中的三氧化硫极易解离，由于该过程很难做到密闭，因此会有大量的三氧化硫气体冒出。三氧化硫气体泄露到空气中快速地与空气中的水化合，形成白色的烟雾，其具有极强的腐蚀性，对周边操作环境产生污染，对人体健康造成伤害，并且浪费了资源。为此公司安装了一套独立的吸收系统，对装车过程中产生的三氧化硫气体及酸雾进行回收处理，投入运行后效果明显。

1 存在的问题

105%酸实际上是硫酸中溶解了约20%的三氧化硫。发烟硫酸中的三氧化硫与硫酸处于半聚合状态，极易解离放出三氧化硫气体，因此在贮存、装卸和运输的过程中需要密闭，防止三氧化硫气体外逸进入大气，污染环境，危害人体健康。

公司发烟硫酸出库装车设施主要有：储存量为6 000 t的酸罐，700 m长的输送管线，10 m3的中间槽，30 m3的高位槽，酸泵及阀门。合格的发烟硫酸用汽车装载时，槽车排气口有大量烟气外逸，以最大载重量40 t的汽车槽车为基准进行计算，外逸三氧化硫的量为110 t/a，造成资源的浪费。

因此，必须采取有效的措施，避免三氧化硫气体泄露。

2 治理方案及选择

2.1 治理方案

2.1.1 密闭对接

对装车方式和运输汽车槽车进行改进，采用密闭的结构，防止解离出来的三氧化硫气体泄漏到空气中。具体措施为：装车高位槽设置气体平衡管与阀门，结构基本与放酸管类似，与汽车槽车的气体平衡口形成对接。该法操作简单，但发烟硫酸的腐蚀性极强，管路无法形成完全的密闭，故无法应用于实际生产。

2.1.2 抽气法

抽气法就是在装车口设置吸气装置，将装车放酸过程中产生的三氧化硫气体收集起来，利用系统负压将气体引入到干吸系统的干燥塔。该法虽然简单，但酸罐离生产区有700 m的距离，实施难度较大，并且在硫酸生产系统停止运行时将失去作用，仍然存在三氧化硫气体泄漏的问题。

2.1.3 吸收法

吸收法是设置吸气装置，将装车过程中无组织排放的尾气变为有组织排放，然后通过吸收装置进行回收处理。该方法可以设计成如下几种流程：

（1）设置高压抽风机和吸气罩，将装车过程中产生的三氧化硫气体通过吸气罩、抽风机收集，然后直接通入到98%浓硫酸高位槽中的液面以下（如图1左侧），由于三氧化硫极易溶于浓硫酸，因此能够比较完全地被吸收，但控制难度较大。

（2）设置低压抽风机和吸气罩，将装车过程中产生的三氧化硫气体通过吸气罩、抽风机收集，然后通过一个专用的吸收塔对三氧化硫气体进行吸收处理（如图1右侧）。该方法可独立操作，不受生产系统的影响。

图1 吸收法方案（1）、（2）流程图

（3）利用地下槽输送泵上酸过程中产生的余压，设置一个喷射泵，形成负压，通过吸气罩将装车过程中产生的三氧化硫气体收集并用浓硫酸吸收，喷射泵同时起抽气和吸收的作用（如图2）。该方法设备最少，操作简单，但是吸收效果较差。

图2 吸收法方案（3）流程图

2.2 方案的选择

上述方法各有其优缺点，需要根据现场布置的具体情况、硫酸装置的运行时间、发烟硫酸的销售时间等综合考虑：

（1）在负压下进行装车，能彻底消除烟气外逸。使用风机能实现负压条件，并且可采用金属耐酸软管实现槽车排气口与负压总管的连接，装卸方便；

（2）三氧化硫用水吸收时会形成酸雾，且吸收率低，而用浓硫酸吸收不会形成酸雾，而且吸收率高，因此用98%的酸进行吸收；

（3）由于装酸的位置距离生产区较远，且发酸的时间均在白天，与98%酸装车同步，可不断补充新鲜吸收液，解决酸浓逐步升高的问题，故适合采用吸收塔进行吸收。

综合考虑后，决定采用负压、98%浓酸吸收治理发烟硫酸装车系统外逸的烟气。

3 方案的实施及效果

3.1 方案的实施

烟酸装车时外逸烟气量最大时为700 m3/h，设计按处理气量1 000 m3/h考虑，取液气比0.005，则吸收塔吸收液的循环量为5 m3/h，治理后酸雾排放浓度要求低于30 mg/m3。

安装的设备如下：

（1）引风机1台，材质316 L，风量1 500 m3/h，压力4 kPa，功率5.5 kW。

（2）洗涤吸收塔，材质增强聚丙烯，规格ϕ800 mm×4 600 mm，填料层高度3.3 m，气体流量为1 000 m3/h，利用98%酸对烟气进行吸收。

（3）浓酸泵1台，流量10 m3/h，扬程15 m/h，用于98%酸的循环。

（4）相应的蝶阀和管线，材质为增强聚丙烯。

设备按吸收法方案（3）流程图进行连接，装车时将负压软管接头与槽车排气口相连，开启浓酸循环泵，建立循环，再开启引风机，此时即可打开放酸阀开始装车。从槽车排气口和高位槽抽出的烟气进入吸收塔，经98%酸吸收后，达标尾气从放空管排入大气，吸收液回流至98%酸地下槽内，直至槽车装满，然后依次反序关停。

3.2 治理效果

发烟硫酸装车系统外逸烟气治理设施建成后运行正常，经过检测酸雾排放浓度小于30 mg/m3。

增加吸收装置后，每年可回收约100 t的三氧化硫。发烟硫酸装车系统外逸烟气得到治理，大大改善了装车设施周围环境，减轻了厂区酸雾污染，企业环境状况得到了很大的改善，过去常见的强烈刺激酸雾现象再未出现。

4 结束语

发烟硫酸属于炼锌行业的附属产品，其附加值高，效益好，市场前景乐观。河南豫光锌业有限公司通过生产总结，技术改造，在原硫酸系统增加必要设备回收装车系统外逸的酸雾，使发烟硫酸的生产与储运更加安全、经济、高效、环保。

[1] 刘少武等.硫酸工作手册[M].南京：东南大学出版社，2001.

[2] 肖光辉等.高浓度发烟硫酸的生产与储存［J］.硫酸工业，2004，（2）：42-44.