发烟硫酸装车系统酸雾处理的改造

刘永龙，郑小娜

(白银有色集团股份有限公司铜业公司，甘肃白银 730900)

白银有色集团股份有限公司铜业公司（以下简称白银铜业）白银炉、转炉烟气制酸系统于2007年投产。为了进一步改善产品结构、更好地适应市场需求，提高经济效益，2011年配套白银炉产能提升，白银铜业对制酸系统进行了扩能改造，硫酸产能由原设计的312 kt/a提升至546 kt/a，其中发烟硫酸的产能 70 kt/a。

w(H2SO4)105%发烟硫酸中三氧化硫和硫酸处于半聚合状态，极易解离释放出三氧化硫气体，三氧化硫气体与空气中的水蒸气化合成硫酸的细小露滴而冒烟，形成硫酸雾[1]。发烟硫酸系统硫酸雾一般产生于循环槽、储罐及装酸点，尤其当发烟硫酸有激烈的流动或者碰撞时，容易有大量硫酸雾外逸。在汽车装酸过程中，很难保证发烟硫酸装车系统的密闭性，会挥发出大量硫酸雾。硫酸雾具有极强的腐蚀性，会对环境中的水、土壤和空气等造成污染，严重影响周边环境和人体健康，而且造成物料浪费。

为了解决硫酸雾问题，白银铜业技术人员在发烟硫酸装车系统增设1套硫酸雾处理装置，对装车过程中产生的三氧化硫气体及硫酸雾进行回收处理，实际运行效果明显。

1 发烟硫酸生产及装车

白银铜业现主要生产游离三氧化硫质量分数为20%～25%的发烟硫酸，其生产方式为吸收法。是在w(H2SO4)98%硫酸吸收塔前设置发烟硫酸吸收塔，以游离三氧化硫质量分数为20%～25%的发烟硫酸吸收转化后φ(SO3)为 7%～10%的气体，同时向循环酸中补加w(H2SO4)98%的浓硫酸，使其浓度保持不变。

合格的发烟硫酸由发烟硫酸输送泵通过约700 m长的输送管线输送至发烟硫酸储罐中，根据销售需求，对酸罐汽车或火车装酸口进行装车。

2 存在问题

装车系统主要存在的问题为：①输酸管线过长，易堵塞；②装酸管口与汽车装酸口无法形成密闭空间，导致在装车过程中有大量烟气外逸；③发烟硫酸生产及装车的负压系统负压不高，现场环境较差。

由于上述原因，造成三氧化硫气体外逸。以最大载重量30 t的汽车装酸槽车为基准进行计算，三氧化硫气体外逸量约为100 t/a。因此，发烟硫酸装车系统外逸的硫酸雾不但造成浪费，而且对大气的污染极其严重，必须对系统进行改造。

3 改造措施

3.1 改造方案

根据发烟硫酸装车系统存在的主要问题，技术人员从系统设施的密闭性方面对设备进行改造。方案如下：

1）由于装酸的位置距离生产区距离较远，且发酸的时间均在白天，与w(H2SO4)98%浓硫酸装车同步，可不断补充新鲜硫酸，解决循环酸浓度逐步升高而影响吸收的问题。

2）在负压下进行装车，能彻底消除烟气外逸。使用风机实现负压条件，使用金属耐酸软管来实现槽车排气口与负压总管的连接，装卸方便。

3）由于三氧化硫和水反应放出热量，形成硫酸雾，不利于吸收。用w(H2SO4)98%浓硫酸吸收三氧化硫生成发烟硫酸则不会形成硫酸雾，故选用w(H2SO4)98%浓硫酸进行吸收。

综上分析，适合采用吸收塔的形式进行吸收，设置吸气罩和抽风机（低压），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1个专用的吸收塔对三氧化硫气体进行吸收处理。该方法可以不受生产系统的影响，独立操作。具体改造方案的流程见图1。

3.2 设备选择

图1 改造后工艺流程

根据目前发烟硫酸装车时最大的外逸烟气量为700 m3/h的情况，按液气比为0.005∶1.000的标准，设计了硫酸雾吸收塔，其吸收液的循环量为 5 m3/h，吸收处理后酸雾排放质量浓度要求小于 30 mg/m3。根据要求对设备设施进行选择，具体选择如下：

1）抽气风机2台（1开1备），采用聚四氟乙烯材质，风量为 565～1 178 m3/h，压力为 1.5 kPa，功率为1.1 kW。该设备的作用是为系统创造负压条件。

2）硫酸雾吸收塔1台，材质为Q235A，规格为φ0.6 m×4.2 m，料层高度 3.0 m，并在烟气尾气排放前增设酸雾捕沫器1套。该设施的作用是利用w(H2SO4)98%浓硫酸对烟气进行吸收再利用，使外排烟气达标排放。

3）硫酸雾吸收塔循环泵2台（1开1备），要求为耐浓硫酸无泄漏磁力泵，流量为15 m3/h，扬程为10 m。该设备的作用是将w(H2SO4)98%浓硫酸在酸雾吸收塔内进行循环，以便对酸雾进行吸收再利用。

4）配置相应的电动开关蝶阀及若干电气仪表，材质为增强聚丙烯。其中需要2台电动开关蝶阀，一个是放酸管道用，另一个是补充酸管道用。

连接管道材质是钢骨架复合管，更好地保证装置的耐腐蚀性和耐压性。

3.3 自动控制的实现

将抽气风机、酸雾吸收塔泵、酸补充电动阀及放酸电动阀四者之间通过时间继电器、接触器的逻辑控制，实现对酸雾良好吸收的作用，达到环保要求。具体逻辑控制关系如下[2]：

1）当进行发烟硫酸装车时，按下控制柜上开（ON）按钮，抽气风机启动，酸雾吸收塔泵启动，新增酸补充管道电动球阀开；延时5 s后新增放酸管道电动球阀开。

2）当结束发烟硫酸装车时，按下控制柜上关（OFF）按钮，新增放酸管道电动球阀关；延时40 s后抽气风机停，酸雾吸收塔泵停，新增酸补充管道电动球阀关。

4 改造效果

改造后，发烟硫酸装车系统的酸雾处理装置运行良好，基本解决了发烟硫酸在装车过程中挥发出大量酸雾的问题。通过检测，外排的酸雾质量浓度均小于 30 mg/m3。

该次改造主要有以下优点：

1）通过对发烟硫酸装车情况调查和物料衡算，可回收约100 t/a的三氧化硫，按目前浓硫酸价格240元/t计算，每年可创造2.4万元的直接经济效益。

2）发烟硫酸装车系统外逸烟气治理，解决了装车设施周围及厂区酸雾污染问题，改善了大气质量，有利于清洁生产。

5 结语

目前，该套装置运行平稳。发烟硫酸是冶炼工业的附属产品，其附加值高，效益好，有一定的市场价值和空间。通过在原有发烟硫酸装车系统中增加必要的设备设施，回收装车系统外逸的硫酸雾，达到环境治理的同时，也提高了经济效益。