离子液吸收二氧化硫应急装置研究设计

2019-11-07张克荣刘会东

中国资源综合利用 2019年10期

张克荣，刘会东，岳龙

（国投金城冶金有限责任公司，河南灵宝 472533）

含硫烟气是造成大气污染、酸雨的主要原因。烟气脱硫能有效控制SO2的排放量。目前，国内传统的脱硫方法主要为干法和湿法脱硫。这些方法投资高，设备体积大，占地面积大，脱硫成本高。离子液脱硫技术是近期新开发的一种脱硫技术，能克服传统脱硫方法的缺点，是一种高效脱硫技术，已经广泛应用于工业含硫废气的处理中，减少了环境污染问题[1-4]。

1 概况

国投金城冶金有限责任公司环集烟气处理主要利用离子液脱硫系统，其主要包括SO2吸收工序、SO2解析工序和离子液净化工序。其间设1 座洗涤塔、1 座吸收塔、1 座再生塔和1 套脱硫液净化系统。该公司主要的环集烟气来自熔炼、吹炼、阳极炉逸散以及阳极炉生产，总烟气排放量为160 000～200 000 Nm3/h，烟气含SO2量为1 000～14 825 mg/Nm3，先通过收尘系统除去烟气中的固体颗粒物，然后利用增压风机将其送入环集烟气系统进行处理。

离子液脱硫系统设计接收烟气量≤350 000 m3/h，SO2≤3 200 mg/m3。系统实际烟气SO2排放量为 160 000 m3/h，处理SO2平均5 000 mg/m3（吹炼放铜口平均10 000 mg/m3，阳极炉氧化时平均6 000 mg/m3）超过设计值，且系统实际运行SO2处理上限≤7 000 mg/Nm3。若超过此上限，尾气短时间出现SO2超100 mg/Nm3现象，影响生产。

现该系统处理烟气中的SO2，主要存在以下问题：烟气含SO2量超过7 000 mg/Nm3，尾气易超过100 mg/Nm3；吹炼放铜时离子液系统入口SO2含量剧增达到14 285 mg/Nm3，系统正常难以处理，尾气瞬间超100 mg/m3，启动原应急装置，对离子液造成污染，难以回收；阳极炉氧化期离子液系统入口烟气含硫量长时间高于6 000 mg/m3，尾气SO2长时间处于临界点，易超100 mg/m3；系统无蒸汽，采用应急喷淋，大量使用液碱，在回收槽内易产生结晶且吸收效果下降，造成离子液无法回收。

2 工艺原理

环集烟气脱硫系统根据离子液（R）低温吸收SO2高温解析出SO2的反应原理，温度40℃以下在吸收塔中吸收SO2，并利用再沸器给贫液升温至105℃左右，在再生塔中进行解析并利用气液分离器将分离出的SO2送至硫酸制酸回收利用，利用湿式电除尘器进一步除去尾气中的颗粒物及酸雾，以达到烟气达标排放的目标[5-6]。

应急喷淋是指将液碱加入回收槽，对尾气进行二次吸收，防止尾气超标，其脱硫机理为：

3 工艺改造

回收碱泵改用流量为10 m3的立式泵，并修改管道至回收槽循环泵及洗涤塔循环泵进口，利用洗涤塔水循环直接对烟气进行喷淋，降低进入吸收塔烟气SO2含量，使烟气含SO2量降到系统离子液吸收范围内，亦可在洗涤塔喷淋仍超标的情况下，采用回收段直接喷淋，采用液碱二次吸收，防止尾气超标；通过调节液碱的流量控制尾气指标；设计液碱储罐容积在60 m3以上（一罐车液碱在35 t 左右），并在回收碱泵管道出口新增管道至液碱储罐，用于卸碱。系统改造流程如图1所示。

工艺改造的目的为：保证液碱与离子液有效分离，增加离子液的回收效率；减少离子液的浪费及液碱对离子液的污染，同时控制尾气指标；综合利用现有设备及新增设备，减少资金投入；减少脱盐水的用量，减少污水外排；减少污水排放，节约成本，减少对环境污染。