【文章內(nèi)容簡介】 二氧化硫的催化氧化反應(yīng)： 2SO2+O2 2SO3＋Q SO3+H2O H2SO4：硫鐵礦接觸法生產(chǎn)硫酸，由于釩觸媒對爐氣成分及有害雜質(zhì)有嚴格的要求，所以因原料等因素的不同有不同的生產(chǎn)工藝，其基本過程則可概述為以下六大工序：尾氣處理二氧化硫轉(zhuǎn)化爐氣凈化SO2爐氣制取原料預(yù)處理銅尾砂經(jīng)涼曬干燥處理脫水后（原料水份≤8％），通過沸騰爐頂部的料倉給料機定量送入沸騰爐，并將原料的含硫量控制在30％左右（為使于控制反應(yīng)條件，對于原料中含硫量高于30％的則摻入干燥的反應(yīng)爐渣），在900℃溫度下，迅速反應(yīng)，％，沸騰焙燒爐產(chǎn)出的煙氣，經(jīng)余熱鍋爐回收余熱，降溫至400℃，經(jīng)旋風除塵和電除塵，使塵含量降至≤，本生產(chǎn)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(zhì)。自凈化工段來的爐氣補充適量空氣調(diào)節(jié)SO2的濃度至9％后進入干燥塔，經(jīng)噴淋93%～94%，％時進入轉(zhuǎn)化工段，在催化劑存在的條件下與空氣中的O2反應(yīng)生成SO3，再用98％的硫酸吸收生成硫酸。 本項目生產(chǎn)的詳細工藝流程見圖3－3。表3—7 生產(chǎn)6萬噸100%H2SO4物料平衡表輸　　入輸　　出項目質(zhì)量/kg項 目質(zhì)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(zhuǎn) 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(jīng)打砂機送入沸騰爐的料斗。焙燒：采用溫度可調(diào)的氧化焙燒（德國最新技術(shù)），渣、塵采用重力沉降、離心分離等設(shè)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(nèi)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(shè)置的污水場，經(jīng)處理合格后外排。轉(zhuǎn)化：采用最新的“3+2”式兩次轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化系統(tǒng)采用應(yīng)力消除設(shè)計和裝配，轉(zhuǎn)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(nèi)高新型管式分酸器和兩層合金絲網(wǎng)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(chǎn)硫酸的生產(chǎn)廢氣主要為制酸尾氣，根據(jù)本項目的生產(chǎn)規(guī)模，制酸尾氣的煙氣排放量約為200385m3/h，由于生產(chǎn)工藝過程中采用二轉(zhuǎn)二吸工藝流程，％以上，%，其尾氣中的二氧化硫和酸霧較一轉(zhuǎn)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(yīng)改為40m。②開爐煙氣：硫酸生產(chǎn)在剛開爐時，由于其爐溫尚未達到所需溫度，沸騰爐內(nèi)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(chǎn)生一定程度的污染，建設(shè)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(chǎn)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(zhuǎn)化工藝技術(shù)，％以上，％以上。本工程廢水來源主要有廠區(qū)生活污水和生產(chǎn)車間生產(chǎn)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(nèi)的生活污水經(jīng)專用處理裝置處理后排江。生產(chǎn)廢水：本工程生產(chǎn)廢水主要來自凈化工段、沖洗設(shè)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(zhì)，它必須經(jīng)過凈化工序，將廢氣中的各種有害物質(zhì)加以除去，達到生產(chǎn)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(shè)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(chǎn)１噸硫酸，外排酸性水約12噸。按本項目的設(shè)計規(guī)模，每天硫酸生產(chǎn)量為180噸，故廢水的產(chǎn)生量為2400t/d，廢水的水質(zhì)與原料成份有密切關(guān)系，根據(jù)本項目所選用的原料成分特點，廢水中的主要污染物應(yīng)為重金屬和酸，其中有害物質(zhì)主要為酸度、銅、鉛及砷，這些有害物質(zhì)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(zhì)成分，本工程生產(chǎn)工藝水平衡見生產(chǎn)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(chǎn)用水平衡圖表3—9 部分硫酸廠廢水水質(zhì)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(jù)本項目的生產(chǎn)原料成分，該項目廢水的水質(zhì)成分見表3—10。 建設(shè)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(yù)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(chǎn)生于硫鐵礦生產(chǎn)硫酸時，在沸騰爐中高溫焙燒脫硫、氧化后的產(chǎn)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(chǎn)生的廢渣和旋風除塵器除塵產(chǎn)生的礦塵，廢渣的組成與生產(chǎn)原料有很大關(guān)系。由于它的主要成分是Fe2O3，所以通常經(jīng)過磁選后可以出售給鋼鐵廠或水泥廠作為生產(chǎn)原料。本項目沸騰焙燒渣和礦塵產(chǎn)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(chǎn)生一定量的污泥，按本項目爐氣凈化水洗酸性廢水的產(chǎn)生量和污染物特性，如用石灰中和法處理此類生產(chǎn)廢水，污泥產(chǎn)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(chǎn)企業(yè)用作生料。該建設(shè)項目產(chǎn)生噪聲的主要設(shè)備為鼓風機和離心機等設(shè)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(chǎn)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(shè)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(shè)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(chǎn)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(shè)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(nèi)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(nèi)（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(jīng)SO2風機）硫酸成品二次吸收四級換熱催化＋二次轉(zhuǎn)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(chǎn)）～廢水排放污水處理設(shè)施酸泥～～圖3—6 生產(chǎn)工藝流程污染源分布框圖 清潔生產(chǎn)評述 本工程制酸工藝的技術(shù)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(jīng)過旋風除塵和電除塵兩級干法除塵，再經(jīng)水洗滌凈化、濃硫酸干燥后通過兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收制取產(chǎn)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(zhuǎn)化工段采用催化劑，3+2兩次轉(zhuǎn)化流程。本工程采用的硫酸工藝是目前最具先進性的兩轉(zhuǎn)兩吸煙氣制酸工藝，是屬于推廣的清潔生產(chǎn)工藝，其符合清潔工藝的主要內(nèi)容表現(xiàn)在：采用高品位硫鐵礦、采用先進的生產(chǎn)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(chǎn)蒸汽等。 原料采用高品位硫鐵礦我國化工產(chǎn)品的原料采用粗料政策多，絕大多數(shù)原料粗加工后由產(chǎn)地直接運到生產(chǎn)廠，不僅增加了運輸費用，還造成生產(chǎn)過程中產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)工藝 在我國生產(chǎn)以中、小企業(yè)居多，絕大多數(shù)仍沿用20世紀50～60年代落后的生產(chǎn)工藝，高投入、高消耗、高產(chǎn)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(zhuǎn)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(chǎn)、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(zhuǎn)化兩次吸收流程替代污染嚴重的一次轉(zhuǎn)化一次吸收的舊工藝。這種工藝的特點是在轉(zhuǎn)化之間加一次吸收，其依據(jù)是呂查德里原理，即反應(yīng)過程中降低反應(yīng)生成物濃度，有利于平衡向生成物方向移動。這樣將一次轉(zhuǎn)化后的反應(yīng)混合氣中三氧化硫吸收除去（降低反應(yīng)生成物濃度），同時又相應(yīng)提高了混合氣中氧含量（提高反應(yīng)物濃度），具有較高的O2/SO3比，因此在第二次轉(zhuǎn)化過程中二氧化硫的氧化反應(yīng)易于進行，而且速度大大提高。 由一轉(zhuǎn)一吸改為兩轉(zhuǎn)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(chǎn)工藝“兩轉(zhuǎn)兩吸”與“一轉(zhuǎn)一吸”工藝比較，SO2總轉(zhuǎn)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(xiàn)達標排放?！皟赊D(zhuǎn)兩吸”工藝主要技術(shù)經(jīng)濟指標比較情況見表4—3。本工程的SO2轉(zhuǎn)化擬用3+2流程（第一次轉(zhuǎn)化用三段催化劑，第二次轉(zhuǎn)化用二段催化劑），該流程較其它的兩轉(zhuǎn)兩吸方式具備更高的轉(zhuǎn)化率，％。表4—3 “兩轉(zhuǎn)兩吸”與“一轉(zhuǎn)一吸”硫酸工藝的技術(shù)經(jīng)濟指標對比比較企業(yè)冶煉工藝煙氣SO2濃度%制酸工藝