绿色工厂理念在硫酸清洁生产中的应用

毕君芝

（云南三环中化化肥有限公司，云南昆明 650113）

随着社会的不断进步，人们越来越重视绿色清洁生产，尤其是固体废物的综合利用及下游产品的低碳化延伸等，所以在硫磺制酸生产中应用绿色工厂理念，成为了企业发展的重点。GB/T 36132—2018《绿色工厂评价通则》中规定，绿色工厂是指实现了用地集约化、原料无害化、生产洁净化、废物资源化、能源低碳化的工厂。绿色工厂创建的目的是为了有效控制化工生产造成的环境污染，提高化工生产过程中资源的利用率，实现绿色制造。云南三环中化化肥有限公司（以下简称三环中化）在硫磺制酸生产的整个过程中，逐渐融入绿色工厂的发展理念，不断优化生产方式，从源头治理、过程监控、固废利用、产业链延伸等整个过程，应用清洁、低碳的绿色技术，从根本上解决了硫酸生产的污染问题，实现了硫磺制酸企业的健康可持续发展。

1 硫酸生产应用绿色工厂理念的思路

绿色工厂的理念应用于硫酸生产，即是指按照定义的要求，利用合理的技术手段对硫酸生产过程进行改良和创新，达到原料硫磺的无害化、生产过程洁净化、硫磺废渣资源化、硫磺作为特殊能源实现产品低碳化，实现硫磺制酸生产过程绿色、清洁生产。与传统的生产工艺相比，突出对硫磺制酸生产进行源头管控和过程监控，在硫酸生产的下游产品添加硫元素，将硫磺熔化过滤后的硫磺渣进行再利用，有效改善生产过程对环境的污染，将绿色工厂理念应用于硫磺制酸和下游产品的生产环节中，在提高硫资源利用率的同时，减少熔硫生产区域硫磺渣堆存对环境的影响。

硫磺制酸生产可回收硫磺燃烧生成SO2的燃烧热和SO2转化成SO3放出的反应热，用于加热脱盐水副产蒸汽替代燃煤锅炉产蒸汽，为其他生产工序提供清洁热源。

2 硫酸生产中绿色工厂理念的应用

2.1 对原料进行源头控制

在硫酸生产选择原料硫磺时，严格对硫磺的纯度、酸度、有机物含量等影响因素进行控制，避免砷、有机物等具有污染性和腐蚀性的杂质进入生产，造成环境污染；在生产辅料的选择上，考虑优化管理，防止杂质从源头带入，用液碱代替硅藻土，经改造后熔硫出渣量明显降低。

利用原料硫磺的无害化思路，三环中化着手对硫磺的质量进行严格管控，在硫酸生产过程中使用清洁生产技术，改变以往的末端治理为源头控制，减少了硫酸生产过程中污染和有害物质的产生。2014—2016 年，生产硫酸的硫磺消耗量和硫磺渣的产生量及硫酸雾的排放量逐年降低，数据见表1。

表1 硫磺消耗、硫磺渣产生量和硫酸雾排放量数据

由表1 可见：随着对硫磺质量的控制、液碱替代硅藻土，单位产品硫磺出渣量和硫酸雾的排放量逐步降低，硫酸清洁生产成效显著。

2.2 注重生产过程的洁净化

对生产过程进行管控是实现无污染或低污染生产、产品符合质量要求的必要条件。硫酸生产采用以下技术实现绿色工厂的清洁生产：

1）回收来自燃烧和反应的高、中、低温位热能，并以副产蒸汽代替燃煤锅炉开车实现能源清洁化。

2）用副产过热蒸汽高温高压的能量驱动汽轮风机、汽轮发电机组联产电力，不仅节约电力还可以通过发电减少电力的外购，实现清洁生产。

3）在硫磺燃烧和SO2催化转化过程中，严格控制升、降温速率，减少温度骤降造成SO2和SO3结露对钢铁设备的腐蚀，以免形成铁锈混入烟气，造成蒸汽、硫酸产品品质受到影响。

4）为解决热工设备温差腐蚀设备导致铁离子混入烟气而使蒸汽、硫酸铁离子增加，及生产现场跑冒滴漏的问题采用现场带压补漏技术及优化操作控制，严格升降负荷、转化器保温控制等，确保稳定生产。

2.3 注重固体废渣的再利用

在硫酸生产过程中，硫磺熔化工序会产生固体废物硫磺渣，硫磺渣的妥善处理将影响整个硫酸生产过程的正常进行及周边环境。过去很多硫磺制酸生产企业为了减少废物排放，将硫磺渣转售给硫铁矿冶炼企业进行处理，但目前钢铁市场疲软，硫磺渣不能及时得到处理，三环中化被迫对硫资源进行再利用研究，将硫磺渣作为含硫资源，开展含硫产品的研发。

三环中化将硫磺渣破碎后作为含硫填料添加在磷酸一铵中生产低养分的含硫产品，既满足了肥料的含硫指标，又降低了磷酸一铵的富裕养分，更主要的是减少了固体废渣堆存造成的环境污染。据统计，2019 年三环中化共生产含硫低养分肥料产品8 024.58 t，消耗硫磺渣91 t。通过在传统的粒状磷酸一铵中添加硫元素，满足喜硫作物的用肥需求，三环中化的产品逐步实现多元化、特色化，硫磺渣的处理也得到解决，为硫酸生产的固体废渣资源化利用提供了新思路，实现了含硫资源的再利用，同时提高了硫酸生产的环保性。

2.4 开发高含硫产品，实现生产低碳化

硫是一种特殊的资源，是作物必需元素，对改良土壤、提高作物产量和改善作物品质具有重要的作用，目前土壤和作物普遍缺硫已引起世界各国的重视[1]。含硫磷肥在小麦、玉米、高梁、棉花、大豆、瓜果、葱蒜等喜硫作物上使用效果显著：产品中的单质硫对盐碱地有一定的改良作用，能有效杀灭土壤里的有害菌，促进农作物根系生长；单质硫在颗粒中均匀分布，与氮、磷同步释放，更有利于农作物对营养物质的吸收利用。

三环中化注重高含硫产品的研发，通过市场考察和生产工艺的研究，生产出了高含硫磷酸一铵产品，投入市场后得到了客户的好评。在高含硫磷酸一铵生产过程中，依靠液体硫磺高热值的特性以及磷酸氨化的反应热，替代磷铵热风炉燃烧原煤提供的热量，脱除产品中的多余水分，实现了低碳化生产。2019 年11 月，三环中化采用上述工艺技术生产了w(S)为12%的高含硫磷酸一铵18.19 kt，未消耗原煤，实现了产品生产的低碳化目标，该技术值得在同行业内推广应用。

3 结语

三环中化自创建绿色工厂以来，通过对原料硫磺含硫量、酸度、有机物等指标管控、辅料优化替代、充分利用生产过程燃烧热、反应热副产蒸汽替代燃煤供热、优化操作控制确保稳定生产、硫磺渣内部消化实现资源最大化利用、利用液体硫磺的高热值及生产反应热实现高含硫磷肥低碳化生产等举措，硫酸清洁生产从源头到末端，并延伸到下游产品都有了很好的应用。三环中化将绿色工厂的理念应用于硫酸生产过程中，不仅实现了经济效益的增长，还有助于改善硫酸的生产环境，实现企业的稳定发展。