【文章內容簡介】 沸騰爐，并將原料的含硫量控制在30％左右（為使于控制反應條件，對于原料中含硫量高于30％的則摻入干燥的反應爐渣），在900℃溫度下，迅速反應，％，沸騰焙燒爐產出的煙氣，經余熱鍋爐回收余熱，降溫至400℃，經旋風除塵和電除塵，使塵含量降至≤，本生產擬采用水洗方法對爐氣進行凈化處理，具體為流程為“文、泡、電”的水洗工藝，除去爐氣中的有害物質。自凈化工段來的爐氣補充適量空氣調節(jié)SO2的濃度至9％后進入干燥塔，經噴淋93%～94%，％時進入轉化工段，在催化劑存在的條件下與空氣中的O2反應生成SO3，再用98％的硫酸吸收生成硫酸。 本項目生產的詳細工藝流程見圖3－3。表3—7 生產6萬噸100%H2SO4物料平衡表輸　　入輸　　出項目質量/kg項 目質量/kg干礦粉107SO2107礦石含水106SO3106干空氣108O2106空氣含水106N2108 H2O106燒 渣107損 失106總計108總 計108／h t／h／h t／h焙 燒　 空氣18016Nm3／h 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 爐氣17835 Nm3／h t／h（汽） 225℃余熱鍋爐 稀 % 100 t／h t／h(折100%) t／h補充空氣凈 化空氣23099 Nm3／h轉 化進一吸22267Nm3／h出一吸20604Nm3／h進二吸20509Nm3／h成品酸(折100%) t／h t／h t／h干嗓吸收放空尾氣20385m3／h t／h圖3—4 物 料 平 衡：原料：銅尾砂入庫后,堆曬,達含水≤8%后,經打砂機送入沸騰爐的料斗。焙燒：采用溫度可調的氧化焙燒（德國最新技術），渣、塵采用重力沉降、離心分離等設備除下，采用機械運輸。凈化：采用部分循環(huán)水洗凈化工藝，“文、泡、電”流程。配置為內噴文氏管、氣液分離器、溢流泡沫塔、電除霧器、循環(huán)槽等。凈化工序排污水，流至全廠設置的污水場，經處理合格后外排。轉化：采用最新的“3+2”式兩次轉化工藝，換熱系統(tǒng)采用高效低阻力換熱器，換熱流程用適宜的ⅢⅠ－ⅤⅣⅡ式流程，全轉化系統(tǒng)采用應力消除設計和裝配，轉化率≥%，尾氣中SO2含量＜880mg/m3。干吸：采用高效、低阻力大條拱、大長城矩鞍環(huán)填充塔，塔內高新型管式分酸器和兩層合金絲網除沫器。酸循環(huán)流程采用：塔－槽－泵－器－塔；循環(huán)槽酸泵采用高效耐用的LSB或LRSP型立式合金泵；冷卻器采用高效耐用的新型陽極保護濃酸（316L合金）冷卻器。①工藝廢氣：接觸法生產硫酸的生產廢氣主要為制酸尾氣，根據本項目的生產規(guī)模，制酸尾氣的煙氣排放量約為200385m3/h，由于生產工藝過程中采用二轉二吸工藝流程，％以上，%，其尾氣中的二氧化硫和酸霧較一轉一吸大為降低，一般尾氣中二氧化硫的濃度可控制在880mg/m3以下。硫酸霧濃度小于45 mg/m3， kg/h。排氣筒的高度擬定為25米,這一高度無法滿足《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297—1996）中二級標準高度要求，排氣筒高度應改為40m。②開爐煙氣：硫酸生產在剛開爐時，由于其爐溫尚未達到所需溫度，沸騰爐內所釋放出的煙氣無法制酸，這部分外排煙氣中的SO2將會對大氣產生一定程度的污染，建設單位擬采取用砂石和重油代替硫精礦沸騰燃燒，達到升爐溫的目的，同時排出的廢氣僅為燃燒的重油之煙氣，所含污染物量極少，且全年開爐時間僅為3—5次，每次的持續(xù)時間約2小時左右。當爐溫達到要求時，再投入硫精礦進入正常生產狀態(tài)。表3—8 廢氣排放情況及其污染控制措施一覽表 排放量項 目吸收塔尾氣排放量Nm3/h20385Nm3/a489240污染物名稱SO2硫酸霧排放量kg/ht/a污 染控制措施 采用先進可靠的（3＋2）五段二次轉化工藝技術，％以上，％以上。本工程廢水來源主要有廠區(qū)生活污水和生產車間生產廢水。生活污水：工程建成后勞動定員56人，全廠在崗人員按30人/日計，d統(tǒng)計，則生活污水日均排放量6噸，廠區(qū)內的生活污水經專用處理裝置處理后排江。生產廢水：本工程生產廢水主要來自凈化工段、沖洗設備、地面水、定期排放等。沸騰爐出來的爐氣含有一定量的塵、重金屬等雜質，它必須經過凈化工序，將廢氣中的各種有害物質加以除去，達到生產要求后方可進入下一步制酸工序。通常對爐氣的凈化工序主要有干法和濕法之分，由于干法往往達不到凈化要求，故硫酸廠對爐氣的凈化采用濕法較多，濕法又分酸洗和水洗，本項目的建設單位擬采用“文、泡、電”的水洗工藝流程，此水洗工藝方法一般每生產１噸硫酸，外排酸性水約12噸。按本項目的設計規(guī)模，每天硫酸生產量為180噸，故廢水的產生量為2400t/d，廢水的水質與原料成份有密切關系，根據本項目所選用的原料成分特點，廢水中的主要污染物應為重金屬和酸，其中有害物質主要為酸度、銅、鉛及砷，這些有害物質在廢水中的濃度隨著物料中各元素的含量變化而波動，表3—9列出的是部分硫酸廠廢水水質成分，本工程生產工藝水平衡見生產工藝用水平衡圖圖3—5。地面沖洗廢水主要含酸，一般其酸的濃度為0～％H2SO4。焙燒工段13t/d　 渣帶走爐渣增濕 爐氣凈化 2400 t/d2613 t/d污水處理裝置 硫酸工段 沖洗地面 20t/d排放180 t/d蒸氣余熱鍋爐圖3—5 工藝生產用水平衡圖表3—9 部分硫酸廠廢水水質表廠 名砷mg/L氟mg/L總酸度g/L廠 名砷mg/L氟mg/L總酸度g/L南化公司3～1815～783～8蘇州硫酸廠～5～～10上海硫酸廠5～1310～302～5杭州硫酸廠—3～9吳涇化工廠～560～752～3四川化工廠2～4～606～10根據本項目的生產原料成分，該項目廢水的水質成分見表3—10。 建設單位對此類酸性廢水擬采用石灰中和法加以處理，最后達標排放，廢水處理裝置預計投資額為40萬元。表3—10 廢 水 排 放 情 況 硫酸（%）As(mg/l)Cu(mg/l)Pb(mg/l)Zn(mg/l)%15555硫鐵礦渣產生于硫鐵礦生產硫酸時，在沸騰爐中高溫焙燒脫硫、氧化后的產物。脫硫后的礦渣，在沸騰爐底部排出的為粗渣。從余熱鍋爐及電除塵器排出的小于3mm的礦渣粒為細渣，粗細比為7:3。用于磁選的硫酸廢渣的化學組成如表3—11所示。表3—11 硫酸廢渣的化學組成(%)總FeSPSiO2CaOMgOAl2O342～48～廢渣主要是沸騰焙燒產生的廢渣和旋風除塵器除塵產生的礦塵，廢渣的組成與生產原料有很大關系。由于它的主要成分是Fe2O3，所以通常經過磁選后可以出售給鋼鐵廠或水泥廠作為生產原料。本項目沸騰焙燒渣和礦塵產生量約為37400噸，擬出售給其它 企業(yè)對其進行磁選處理，鐵精礦賣給鋼鐵企業(yè)。酸性廢水在采用中和法的廢水處理工藝過程中會產生一定量的污泥，按本項目爐氣凈化水洗酸性廢水的產生量和污染物特性，如用石灰中和法處理此類生產廢水，污泥產生量約為5500噸/年，污泥中的主要成分為硫酸鈣，可出售給水泥生產企業(yè)用作生料。該建設項目產生噪聲的主要設備為鼓風機和離心機等設備，噪聲源強度約95～100分貝之間，鍋爐起動和安全閥排汽管排汽均產生噪聲。擬采取的降噪措施主要有在風機的進出口裝消聲器、設備固定隔振等以降低噪聲源強，同時對操作人員操作室、值班室等處采取設置隔聲措施來降低對工作人員的影響。鍋爐起動和安全閥排汽管排汽均裝有消聲器，焙燒與制酸系統(tǒng)風機等產生的噪聲，通過建筑物的隔聲，隨距離的增加而衰減。各強噪聲源設備采取降噪和隔聲措施后，其噪聲污染可得到有效控制，另外廠區(qū)內各建筑物及綠化區(qū)的樹木等對機組運行噪聲有一定的吸聲作用效果，通過上述措施，擬建廠區(qū)廠界噪聲可控制在執(zhí)行標準內（晝間65分貝、夜間55分貝）。硫精礦（干燥）嗓聲污染源固體廢物污染源圖　例：廢氣污染源廢氷污染源　　　　成品酸儲罐吸收塔尾氣98%硫酸SO2爐氣（經SO2風機）硫酸成品二次吸收四級換熱催化＋二次轉化干燥～塔電除霧器冷凝器工藝補充水灰渣旋風＋靜電除塵器至用戶蒸汽水爐氣余熱鍋爐沸騰爐焙燒風機鼓風爐渣（副產）～廢水排放污水處理設施酸泥～～圖3—6 生產工藝流程污染源分布框圖 清潔生產評述 本工程制酸工藝的技術特點是以硫精礦砂為原料，采用沸騰爐焙燒制得SO2爐氣。高溫爐氣利用中壓廢熱鍋爐回收熱能后經過旋風除塵和電除塵兩級干法除塵，再經水洗滌凈化、濃硫酸干燥后通過兩次轉化、兩次吸收制取產品硫酸。凈化工段采用“文、泡、電”水洗流程；干吸工段采用93%硫酸干燥、98%硫酸兩次吸收、三塔兩槽流程；轉化工段采用催化劑，3+2兩次轉化流程。本工程采用的硫酸工藝是目前最具先進性的兩轉兩吸煙氣制酸工藝，是屬于推廣的清潔生產工藝，其符合清潔工藝的主要內容表現在：采用高品位硫鐵礦、采用先進的生產工藝、廢渣的綜合利用利用、廢釩催劑的回收與利用、沸騰爐爐氣余熱副產蒸汽等。 原料采用高品位硫鐵礦我國化工產品的原料采用粗料政策多，絕大多數原料粗加工后由產地直接運到生產廠，不僅增加了運輸費用，還造成生產過程中產生大量廢棄物而增加了處理費用。我國硫鐵礦由于含硫品位較低，硫的燒出率低，礦耗很高，由表4—1可以看出，將硫鐵礦含硫品位由25%提高到42%，每生產1t硫酸排出燒渣量減少50%。另外，低品位礦中往往砷、氟含量較高，使凈化系統(tǒng)負荷增加；廢水中氟、砷含量增高，增加了廢水治理的難度和費用，而且砷和氟還會影響催化劑的壽命。％，礦耗840 kg/t酸，廢渣量620 kg/t酸。表4—1 硫鐵礦品位與硫燒出率、礦耗和礦渣量硫鐵礦含硫量/%硫燒出率/%礦耗/（kg/t酸）硫渣量/(kg/t酸)硫鐵礦含硫量/%硫燒出率/%礦耗/（kg/t酸）硫渣量/（kg/t酸）2530139011501174938354采用先進的生產工藝 在我國生產以中、小企業(yè)居多，絕大多數仍沿用20世紀50～60年代落后的生產工藝，高投入、高消耗、高產出，致使許多原材料變成“三廢”流入環(huán)境，造成嚴重污染。目前，全國硫酸行業(yè)仍采用一次轉化一次吸收加尾氣吸收工藝的占70%，二氧化硫排放大大超標，對環(huán)境造成嚴重污染。為了達到硫酸廠的清潔生產、減少對環(huán)境的污染、充分提高硫的利用率，人們研究開發(fā)了兩次轉化兩次吸收流程替代污染嚴重的一次轉化一次吸收的舊工藝。這種工藝的特點是在轉化之間加一次吸收，其依據是呂查德里原理，即反應過程中降低反應生成物濃度，有利于平衡向生成物方向移動。這樣將一次轉化后的反應混合氣中三氧化硫吸收除去（降低反應生成物濃度），同時又相應提高了混合氣中氧含量（提高反應物濃度），具有較高的O2/SO3比，因此在第二次轉化過程中二氧化硫的氧化反應易于進行，而且速度大大提高。 由一轉一吸改為兩轉兩吸，使尾氣中SO2含量由（1500~2500）106降到（200~500）106。本工程硫酸生產工藝“兩轉兩吸”與“一轉一吸”工藝比較，SO2總轉化率從95%97%%以上，尾氣排放的SO2從3000～4000ppm大幅降至900ppm，尾氣排放污染物基本均可實現達標排放?！皟赊D兩吸”工藝主要技術經濟指標比較情況見表4—3。本工程的SO2轉化擬用3+2流程（第一次轉化用三段催化劑，第二次轉化用二段催化劑），該流程較其它的兩轉兩吸方式具備更高的轉化率，％。表4—3 “兩轉兩吸”與“一轉一吸”硫酸工藝的技術經濟指標對比比較企業(yè)冶煉工藝煙氣SO2濃度%制酸工藝主要技術經濟指標轉化率%吸收率%總硫利用率%制酸成本元／t尾氣達標率%平均尾氣排放量Nm3／h本工程沸騰爐焙燒兩轉兩吸14010020385貴溪冶煉廠閃速熔煉9兩轉兩吸100132134云南冶煉廠電爐熔煉2～一轉一吸0829925大冶冶煉廠反射爐熔煉一轉一吸