铜冶炼烟气制酸工艺异常分析及技改实践

李兆钧，刘建萍，王林枫，李华成，张均杰

(烟台国润铜业有限公司，山东烟台 264002)

铜冶炼烟气制酸工艺异常分析及技改实践

李兆钧，刘建萍，王林枫，李华成，张均杰

(烟台国润铜业有限公司，山东烟台 264002)

介绍了烟台国润铜业有限公司铜冶炼烟气制酸系统工艺指标异常现象，2015年11—12月在风机出口二氧化硫浓度无异常变化的情况下，二氧化硫转化率持续下降，使吸收塔进口二氧化硫浓度增大，造成尾吸用碱量的异常增大。针对此现象分析原因并采取了相应的技改措施。改造后各项工艺指标正常，转化率达到99.9%，尾气排放ρ(SO2)低于300 mg/m3。同时对利旧设备的有效使用提出了建议。

冶炼烟气 硫酸生产 异常现象 转化率 技术改造

烟台国润铜业有限公司是山东省规模较大铜冶炼企业之一，主要从事铜冶炼制酸、废旧金属铜再生利用、多种有色金属综合回收等业务。铜冶炼制酸系统始建于1970年前后，于2014年下半年进行技改，采用绝热蒸发封闭酸洗净化、间冷器移热，“3+1”4段转化、ⅣⅠ-Ⅲ Ⅱ换热工艺，并设置碱法尾气脱硫系统，确保尾气排放达标。2015年11—12月制酸系统出现转化率异常下降、尾吸用碱量增大等异常现象，经过检测分析，找出了造成这种异常现象的原因，并在不影响正常生产的情况下提出最优解决方案，避免损失进一步扩大。经过技术改造后，生产恢复正常。

1 生产异常现象

异常现象集中在2015年11—12月，在风机出口二氧化硫浓度无异常变化的情况下，二氧化硫转化率持续下降，使吸收塔进口二氧化硫浓度增大，造成尾吸用碱量的异常增大。

1.1 SO2转化率异常

2015年7—12月SO2转化率异常情况的数据见表1。

表1 2015年7—12月SO2转化率数据

SO2转化率在11月初开始略微下降，到11月中下旬、12月份有明显的降低，对生产产生一定的影响。

1.2 尾气SO2浓度增大导致用碱量异常

尾气SO2浓度增大导致尾吸用碱量的异常增高，2015年7—12月用碱量见表2。

表2 2015年7—12月用碱量

从表2可以看出：7—9月的用碱量基本持平，到10月份略有下降，11—12月用碱量持续异常增多。

2 异常现象原因分析

异常现象主要为出转化系统的SO2浓度异常增高，而SO3的吸收率不变，可推断出干吸工序无遗漏现象，问题出现在转化工序。

为了找出问题所在，对几个检测点的SO2浓度进行了二次测试，分别为吹炼炉出铜期和空吹期，测试结果见表3，同时也对进口催化剂活性进行了检测。

表3 SO2浓度测试结果

由表3数据可见：在出铜期和空吹期转化器四段出口与Ⅳa换热器出口SO2浓度相差很大，二吸塔出口SO2浓度也较高。

2.1 Ⅳ换热器出现漏点

转化 Ⅳ 换热器共有2台，串联使用，风机出口烟气经 Ⅳ 换热器升温再进 Ⅰ 换热器升温最后进入一段转化。Ⅳa换热器交换介质温差较大，易发生露点腐蚀而出现漏点的可能性较大，Ⅳb换热器交换介质温差较小，出现漏点可能性也较小。2014年技术改造时，设计φ(SO2)为10%，换热器设计值见表4[1]。

表4 换热器设计值

从表4可以看出：φ(SO2)为10%时，Ⅳ换热器设计面积需要2 980 m2，实际利旧2台换热器的面积为5 400 m3。

2.2 催化剂检测

经检测，进口催化剂的活性没有问题，工艺控制也是按指标进行的，可以排除催化剂的影响。

因此，造成此次异常现象原因为利旧设备Ⅳa换热器换热管出现漏点。Ⅳa换热器属于冷热介质换热，温差大，造成换热管底部形成冷凝酸附着在换热管壁上，对其造成腐蚀致漏。

3 技改方案

Ⅳ换热器是老式双圆缺换热器，设备压降大，从1995年投入使用至今更换过2次底板。本次对其进行技改共有3种思路：①新上1台换热器，开车期间可连接好烟气管道，停车时进行切换，该方案彻底解决问题，但费用较高，加工准备期长；②停车寻找换热管漏点，进行维修，该方案费用低，但漏点难以确定，停车维修时间长，需检修10 h以上，影响正常生产；③放弃Ⅳa换热器,增设二氧化硫和三氧化硫 气体短路管各1条，规格为φ1 416 mm×8 mm，停车时进行切换，将Ⅳa换热器甩开进行维修。

经综合考量，认为第三种方案对生产影响小，解决问题时间快，成本相对较低，比较合理。

弃用Ⅳa换热器，有时空吹期外会打破热平衡，需靠电炉维持生产，但主风机电耗会有所降低。也可采用这样的解决办法：甩开Ⅳa换热器后根据生产情况，拆除旧换热器，提高冶炼系统整体负荷，将φ(SO2)由原来的8%提升到10%左右，以满足转化工序热平衡的需要。

4 技改后运行情况

改造前后进入转化器烟气量均为60 000～65 000 m3/h，φ(SO2)由8%提高到10%左右，SO2转化率均达到99.90%，排空尾气ρ(SO2)小于300 mg/m3，尾气碱用量由原来约17 t/月变为约24 t/月。

技改后在保持原有产量的同时,甩开Ⅳa换热器仍能维持工艺指标正常，效果较为理想，不仅解决了转化率低的问题，而且降低了系统阻力，提高了风机拉气能力，系统运行平稳。

5 结语

制酸系统的正常运行对保障企业熔炼系统的正常生产至关重要。此次工艺异常，由于巡检及时，应对措施得力，造成损失并不大。为避免类似问题的重复发生，结合国润公司实际生产情况，集中分析了利旧设备初期、中期、后期出现的故障、原因，并制定相应维修计划，对公司利旧设备进行分类处理，采取不同等级、不同内容的检测手段和巡检制度，保障了设备的使用效率以及生产稳定。

[1] 漆建兰,刘建萍，李兆宏，等.铜冶炼烟气制酸装置提高转化气浓技改实践[J].硫酸工业，2016(3):5-8.

Analysis of abnormal key process index and practice of retrofit technologies of copper smelting gas sulphuric acid process

LIZhaojun，LIUJianping，WANGLinfeng，LIHuacheng，ZHANGJunjie

(Yantai Guorun Copper Co.，Ltd.，Yantai，Shandong，264002，China)

The abnormal key process index of copper smelting gas sulphuric acid process at Yantai Guorun Copper Co., Ltd. was described. It was found that the sulphur dioxide conversion rate decreased continuously when no abnormal change in the concentration of sulphur dioxide at the outlet of the blower during November to December in 2015, which resulted in the increase of the concentration of sulphur dioxide at the inlet of the absorption tower and abnormal increase in the amount of alkali consumption to for the tail gas treatment. Root cause analysis was conducted for the abnormal observation and retrofit technologies were taken to bring the key process index back to normal. Conversion rate was 99.9% and the concentration of sulphur dioxide of the emitted tail gas was less than 300 mg/m3. Moreover, suggestions were made for the effection use of the old equipment.

smelting gas; sulphuric acid production; abnormal phenomena; conversion rate; retrofit technologies

2017-03-18。

李兆钧，男，烟台国润铜业有限公司硕士研究生，主要从事工艺技术管理工作。电话：18363804810；E-mail：89lizhaojun@163.com。

TQ111.16

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1002-1507(2017)06-0016-03