贵溪冶炼厂提升制酸烟气二氧化硫浓度生产实践.pdf

硫酸工业Sulphuric Acid Industry第 4 期2023 年 8 月No.4Aug.2023贵溪冶炼厂提升制酸烟气二氧化硫浓度生产实践郑院霞（江西铜业集团有限公司贵溪冶炼厂，江西贵溪 335424）摘要：介绍了江西铜业集团有限公司贵溪冶炼厂冶炼烟气制酸装置的工艺流程、工艺特点及运行情况。通过调整转化器各段催化剂填装量，稳定转化器一段催化剂床层进口烟气温度，使进转化器烟气(SO2)由11.5%左右提高到12.5%左右，二氧化硫总转化率达到99.88%以上，吨酸电耗降至65 kWh左右。关键词：硫酸生产冶炼烟气二氧化硫转化生产实践中图分类号：TQ111.16 文献标志码：B 文章编号：1002-1507(2023)04-0016-03Production practice of Guixi Smelter to enhance sulfur dioxide concentration of acid production flue gasZHENG Yuanxia(Guixi Smelter,Jiangxi Copper Group Co.,Ltd.,Guixi,Jiangxi,335424,China)Abstract:The process flow,process characteristics and operation of smelting flue gas acid plant in Guixi Smelter of Jiangxi Copper Group Co.,Ltd.are introduced.By adjusting the catalyst filling amount of each section of the converter and stabilizing the flue gas temperature of the inlet of catalyst bed in the first section of the converter,the(SO2)of flue gas into the converter is increased from around 11.5%to around 12.5%,the total conversion rate of sulfur dioxide reaches more than 99.88%,and the electric power consumption of each ton of acid is lowered to about 65 kWh.Key words:sulphuric acid production;smelting flue gas;sulfur dioxide;conversion;production practice江西铜业集团有限公司贵溪冶炼厂采用闪速熔炼技术处理铜精矿，将干燥后的原料与富氧空气充分混合后喷入闪速炉内熔炼。闪速熔炼技术大幅提高了出炉烟气的 SO2浓度，有利于后续烟气制酸。贵溪冶炼厂原进转化器烟气(SO2)在 11.5%左右，经过多年技术探索和改进，通过合理分配转化器中各段催化剂的装填量，稳定转化器一段催化剂床层进口烟气温度，将进转化器烟气(SO2)提高到12.5%左右，转化系统 SO2总转化率提至 99.88%以上，吨酸电耗降至 65 kWh 左右，企业经济效益明显提升。1转化工艺流程贵溪冶炼厂二系统硫酸装置转化工序采用“3+1”两次转化工艺，转化工序工艺流程见图 1。收稿日期：2023-04-10。作者简介：郑院霞，女，江西铜业集团有限公司贵溪冶炼厂助理工程师，主要从事烟气制酸生产工作。电话：15170311948；E-mail：。冷 SO2烟气经 SO2风机送入换热器和换热器，经转化器三段催化剂床层和一段催化剂床层反应后的 SO3烟气加热到 390 左右进入转化器一段催化剂床层。一段催化剂床层出口的热 SO3烟气经换热器换热到约 440 进入转化器二段催化剂床层，二段催化剂床层出口的热 SO3烟气经换热器换热到约435 进入转化器三段催化剂床层。此时，95%96%的 SO2气体被转化成 SO3气体，烟气温度为 450 左右，经换热器冷却至 330 左右进入余热锅炉回收热量。余热锅炉出口的烟气温度为 190 左右，进入一吸塔吸收其中的 SO3。一吸生产实践17塔出口的二次烟气依次进入换热器和换热器，被经转化器四段和二段催化剂床层反应后的 SO3烟气加热到约 405，然后进入转化器四段催化剂床层进行反应。经二次转化后的 SO2总转化率大于99.8%，转化后的 SO3烟气经换热器换热后温度在 185 左右，送往二吸塔吸收其中的 SO3。转化系统的启动方式为始动炉燃烧天然气产生高温炉气，然后通过预热器间接换热加热干燥空气，将高温干燥空气送入转化器加热各段催化剂床层，达到起燃温度后再通入净化合格的烟气。原由 SO2风机引入预热器的干燥空气由干燥塔入口吸入空气后在塔内干燥，为了节省天然气，贵溪冶炼厂改进预热气来源，由二吸塔供气至干燥塔，经 SO2风机、冷热换热器的壳程送入预热系统加热升温，循环使用。2转化工艺的特点该转化工艺具有以下特点：1）相比于常规转化工艺，烟气量减少，只需在干燥塔入口加入少量稀释空气，将氧硫比(O2)(SO2)调节至 1.51.0 左右，进转化器烟气(SO2)稀释至 12.5%左右，后续设备如干燥塔、吸收塔的填料高度比传统设计值低 23 m，相应设备的高度比常规设备低 23 m，整个干吸设备配置规格都相应减小。该工艺在满足工艺指标的前提下，简化了工艺流程，强化了相应设备的技术性能，设备布置紧凑，占地面积减小，建设投资大幅降低。2）转化工序采用“3+1”两次转化工艺、-换热流程。一次转化后的 SO3烟气不设SO3冷却器，直接在冷热换热器出口设置余热锅炉回收转化系统的余热，正常生产条件下可副产饱和蒸汽约 18 t/h，高于常规较低浓度 SO2工艺的余热回收量。3）不同于传统的排列方式，该转化工序管路布置设计更科学。通过设置不锈钢波纹补偿器、弹性支架及拉杆组成的柔性管系，使设备、管道布置紧凑，管道系统弹力好，有效防止设备和管道拉裂。此外，各段催化剂床层自下而上排列分别为一段、三段、四段、二段，以便于催化剂的更换及气体管道的布置。通常进入转化工序的烟气(SO2)为 12%左右，一段催化剂床层出口 SO3烟气温度为 630，对设备的耐热要求较高，故转化器采用不锈钢材质，并在转化器底板设置了钢牛腿，在基础上设置了滑板，以适应转化器的热胀冷缩。4）传统的催化剂床层入口烟气温度调节方式是直接调节进入转化器一段和四段的冷烟气量，这会导致烟气温度波动较大。该装置转化工序的旁路调节均采用气动调节阀，自动调节各催化剂床层入口的烟气温度。一段和四段催化剂床层入口的烟气温度是通过调节进入换热器的冷烟气量来实现的，该方式有一定的滞后性，但会使进入转化器一段和四段的烟气状态较为稳定。转化器二段和三段催化剂床层入口的烟气温度通过调节换热后的热烟气量实现。5）在较高浓度 SO2烟气条件下，为确保 SO2总转化率在 99.8%以上，并防止转化器一段催化剂床层出口的 SO3烟气温度过高导致催化剂粉化，在转化器一段催化剂床层填充部分含铯催化剂。与图1转化工序工艺流程郑院霞.贵溪冶炼厂提升制酸烟气二氧化硫浓度生产实践硫酸工业182023 年第 4 期传统钒催化剂相比，铯催化剂起燃温度低，烟气进入催化剂床层前预热的温度较低，可缩短开车升温时间，同时由于反应在较低温度下进行，有利于提高 SO2总转化率1。转化工序各段床层催化剂的装填情况见表 1。表1催化剂装填情况装填床层钒催化剂用量/m3含铯催化剂用量/m3催化剂型号一段70XLP-11039XCS-120二段106XLP-110三段119XLP-110四段123XLP-1103生产运行情况贵溪冶炼厂二系统硫酸装置分为三系列和四系列，两个系列共用一套净化工序。在设备投入运行前期，转化工序各温控副线阀开度变化大，导致转化器一段催化剂床层的温度波动大，极易出现超温情况，运行不稳定。当烟气(SO2)长时间处于11.5%及以上时，转化器一段催化剂床层出口烟气温度会高于 645，超过其耐热温度；且总体烟气量过大，导致吨酸电耗偏高，节能降耗效果不明显。因此，贵溪冶炼厂改变了转化器一段催化剂入口烟气温度的控制方式，新增限位控制。原温控副线阀未设置限位控制，开度是 0100%，新增限位控制后，经过不断摸索，在正常生产情况下，将一段催化剂床层入口温控副线阀开度限制在 20%45%，再将温控副线阀投入自动控制模式，减小一段催化剂床层入口烟气温度的波动幅度。在熔炼转炉正常送风的情况下，控制转化器一段催化剂床层入口烟气温度在 385 左右，转化工序(SO2)由 11.5%左右提高到 12.5%左右，转化器一段催化剂床层温度从 600642 调整为 620642。在提高烟气 SO2浓度的同时，降低了系统烟气量，保证熔炼转炉送风期间制酸系统的风量趋于稳定。调整后制酸系统总体运行情况稳定，生产运行情况见表 2，电耗情况见表 3。由表2可见，进转化器烟气(SO2)在12%左右，表2制酸系统生产运行情况进转化器烟气流量/(m3h-1)进转化器烟气(SO2)/%一段催化剂床层出口温度/总转化率/%排放尾气(SO2)/(mgm-3)180 00212.2638.899.9027.9179 39312.0637.799.9127.0172 32011.7637.799.9221.9158 76012.5642.899.8831.7153 78912.3641.399.9026.5159 77012.2638.299.9220.2表3制酸系统电耗情况时间(SO2)月均值/%成品酸产量/t用电量/kWh吨酸电耗/kWh2022-0110.3170 7624 952 70069.992022-0210.3076 6545 324 400 69.462022-0311.4181 9075 179 80063.242022-0411.5085 6075 504 530 64.302022-0511.4584 5555 453 79764.502022-061)11.5287 0015 715 96565.70注：1）6月大气温度明显上升，循环水风机电耗增加，造成吨酸电耗偏高。一段催化剂床层出口烟气温度在637.7642.8，总转化率在99.88%以上，排放尾气(SO2)100 mg/m3，满足生产要求。由表 3 可见，2022 年 3 月后随着烟气中 SO2体积分数月均值上升，成品酸产量随之上涨，吨酸电耗明显降低。提高转化工序烟气中的 SO2浓度，可实现节能降耗的目的。4结语在转化工序合理分配转化器中各段催化剂的装填量，能有效提高 SO2转化率，降低尾气中的 SO2浓度。生产过程中精细化操作，保持转化器催化剂床层入口烟气温度稳定，能够提高转化器入口烟气SO2浓度，有效降低操作成本，降低烟气制酸系统的吨酸电耗。参考文献：1 马育新,吕晓华.铯钒硫酸催化剂的研制J.新疆有色金属,2003(4):29-31.欢迎登录本刊采编平台：http:/