离子液烟气脱硫技术在铜冶炼中的应用.pdf

2 0 1 5 年第9 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 5 9 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 5 ．0 9 ．0 1 6 离子液烟气脱硫技术在铜冶炼中的应用 祁茂刚，禚响亮，布乃祥 阳谷祥光铜业有限公司，山东阳谷2 5 2 3 2 7 摘要介绍了离子液烟气脱硫技术的工艺原理及该系统在祥光铜业环集烟气脱硫中的应用，对运行过程 中出现的问题和改进措施进行了阐述。 关键词烟气脱硫；离子液；结晶；铜 中图分类号X 7 0 1 ．3 ；T F 8 1 1文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 5 0 9 0 0 5 9 0 2 A p p l i c a t i o no fI o n i cL i q u i dF l u eG a sD e s u l f u r i z a t i o n T e c h n o l o g yi nC o p p e rS m e l t i n g Q IM a o g a n g ，Z H U OX i a n g l i a n g ，B UN a i x i a n g X i a n g g u a n gC o p p e rC o ．，L t d ，Y a n g g u2 5 2 3 2 7 ，S h a n d o n g ，C h i n a A b s t r a c t T h ep r i n c i p l ea n da p p l i c a t i o no ff l u eg a sd e s u l f u r i z a t i o nt e c h n o l o g yo fi o n i cl i q u i di nX i a n g g u a n g C o p p e rw e r ei n t r o d u c e d ．E x i s t i n gp r o b l e m sa n di m p r o v e m e n to fp l a n tp r a c t i c ew e r ep r e s e n t e d ． K e yw o r d s f l u eg a sd e s u l f u r i z a t i o n ；i o n i cl i q u i d ；c r y s t a l l i z a t i o n ；c o p p e r 阳谷祥光铜业有限公司 以下简称祥光铜业 2 8 00 0 0m 3 ／h 标态，下同 环集烟气脱硫系统，在设 计初期曾考虑过目前工业上采用较多的传统脱硫方 法[ 1 ] ，如石灰、氢氧化钠、氢氧化镁等作为脱硫介质 的脱硫法，但是这些脱硫方法需要消耗大量的脱硫 介质，同时会产生大量的副产物，对环境可能会造成 二次污染[ 2 ] 。在经过实际考察，并且根据祥光铜业 的实际情况，结合环境、社会和经济效益以及脱硫技 术的适用性，通过论证，最终选择离子液循环吸收法 进行环境集烟脱硫，其副产品高纯度二氧化硫可返 回制酸系统。该方法脱硫效率高，离子溶液经过再 生可循环利用，再生能耗低，可充分利用余热锅炉产 生的低压蒸汽进行再生，因而与其它脱硫方法相比， 该技术不产生脱硫副产物，避免了对环境的二次污 染[ 3 ] ，与传统方法相比，该方法的综合经济指标具有 明显的优势[ 4 ] 。 收稿日期2 0 1 5 - 0 4 - 0 9 作者简介祁茂刚 1 9 7 5 一 ，男，山东聊城人，工程师 1工艺流程及特点 1 ．1 工艺流程 在设计初期，由于考虑到现场实际操作空间的 现状，采用了“三塔合一”的设计方式，从下至上依次 为洗涤塔、吸收塔、回收塔。从环集抽风机来的烟气 首先进入最底部的洗涤塔，经洗涤水洗涤并除尘、降 温后进人吸收塔中，与从吸收塔中部进入的离子液 逆流接触，除去二氧化硫后的烟气进入吸收塔上部， 经回收塔回收烟气夹带的溶液，达到排放标准后，进 入到环集烟囱放空。 吸收二氧化硫后的离子液称为富液，富液由自 身重力进入富液槽，从富液槽由富液泵抽出，加压后 进入贫／富液换热器，与从再生塔底出来的贫液换热 至9 5 ～1 0 0 ℃，经再生塔上部喷头喷淋入塔。在再 生塔内，富液被上升的蒸汽气提，并经过再生塔底的 蒸汽再沸器加热，解析出二氧化硫。解析出的二氧 万方数据 6 0 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第9 期 化硫随同大量的水蒸汽由再生塔塔顶引出。温度 9 5 ～1 0 0 ℃，压力～0 ．0 6M P a 的再生气进入二氧化 硫冷却器冷却至4 0 ℃左右，然后去分离器。在分离 器内，由汽水混合物分离出的二氧化硫气体去硫酸 生产工序。分离出来的水经过冷凝器冷却后，由冷 凝水泵送回再生塔顶部或者洗涤塔内，以维持系统 水平衡b j 。 再生塔底部设置一台再沸器，采用蒸汽对塔底 溶液进行间接加热，塔底温度维持在1 0 5 ～1 1 5 ℃。 由再生塔底部引出的贫液经贫／富液换热器换热后， 由贫液泵升压，经过滤器过滤、贫液冷却器进一步降 温至4 5 ℃左右后，送入吸收塔上部用来重新吸收二 氧化硫。 为维持溶液中热稳定性盐的含量，需要及时从 溶液中分离出S O 。2 一等阴离子。本系统利用脱盐装 置将贫液中的杂质阴离子排出系统。在装置内活性 树脂可以把离子液中的阴离子分离出来，再用氢氧 化钠将活性树脂中的阴离子分离出来，活性树脂可 以重复利用。含有阴离子的废水可进人水洗系统或 者进入车间污水处理系统] 。 1 ．2 工艺原理 离子液在室温下为液态，对S O 。气体具有良好 的吸收和解吸能力，并且不会产生对大气造成二次 污染的有害气体口3 。其脱硫机理详见文献[ 7 8 ] 。 2运行状况 2 ．1 工艺指标 具体的工艺指标为进出口烟气量2 8 00 0 0 m 3 ／h 标态，下同 ；烟气温度入口7 0 ～1 2 0 ℃、出 口4 0 ～5 5 ℃；烟气二氧化硫浓度人口20 0 0 ～ 1 20 0 0m g ／m 3 、出口≤1 5 0m g ／m 3 ；粉尘入口≤1 2 0 m g ／m 3 、出口≤2 0m g ／m 3 ；含水量入口2 ％～5 ％、 出口8 ％～1 0 ％。 2 ．2 设备运行及改进措施 在设计初期考虑到“三塔合一”构造，塔体高度 较高，设备总体重量较大，所以塔体采用复合钢结 构心] ，既减少了塔体总重量，又确保了设备运行安 全，也极大地节约了建设资金。 由于脱硫系统的运行需要根据前面工序的实际 生产情况进行调整，所以在选择输送设备时，考虑用 变频设备。此种设备的优点是可以根据塔内液体液 位自行调整电机运转，从而避免抽空塔内液位，或者 在同一液位高速运转，降低了设备损坏率，避免因设 备频繁维修而对整个系统造成影响。在3 年多的运 行过程中，系统也出现过不少问题，同时也针对出现 的问题进行了改进 1 在系统刚开始运行阶段离子液损失比较多， 主要原因是烟气外带。在系统停车检修时，通过增 加回收塔内填料的高度，使烟气和填料之间的接触 时间加长，使烟气中的液体尽可能地回流。在不影 响烟气流量的条件下，在烟气出口的弯头前方加三 道与烟气同向的斜板，使烟气夹带的液体顺着斜板 流进位于弯头下部的回收罐内，再进入吸收塔进行 循环利用。经过改进后烟气外带的损失降低很多， 每年消耗量由5 0t 降低到2 0t 左右。极大地减少 了系统运行成本。 2 离子液在经过长时间的运行后，液体里的阴 离子会增加，如果温度较低，则会出现结晶现象，对 运行设备造成损害，影响系统正常运行。在经过研 究后，对脱盐装置进行了改造，增大了树脂柱的体 积，加大液体的循环量，增加阴离子的除去能力。定 期引出一部分阴离子含量较高的离子液，对其降温， 除去结晶。这种做法的优点是能彻底消除离子液结 晶，但缺点是离子液损失比较多。离子液结晶问题 还有待进一步解决。 3 系统长时间运行后，在贫富液换热器内部会 富集铜粉，长时间富集会形成铜饼，阻塞换热器，降 低液体流量，影响系统运行。经研究后发现，离子液 的温度和p H 对铜粉的富集有很大的影响。通过对 离子液的温度进行严格控制，不能波动幅度过大，波 动时间过长；同时控制离子液的p H 在合理范围内， 不能过低；另外加大离子液的净化能力，尽可能除去 离子液中的铜粉含量。 3结论 祥光铜业有限公司环集烟气脱硫系统正常运行 了3 年多，排放烟气都达到国家环保要求，没有出现 排放超标现象。该技术具有溶液可循环利用、再生 能耗低、运行过程中无副产物产生、对环境不造成二 次污染等特点，还具有良好的经济效益。 参考文献 [ 1 ] 梁东东，李大江，郭持皓，等．我国烟气脱硫工艺技术发 展现状和趋势[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 5 4 6 9 7 3 ． [ 2 ] 李红霞，张良，李国江．胺法烟气脱硫最新进展[ J ] ．河 北理工大学学报自然科学版，2 0 1 1 ，3 3 1 1 2 1 1 2 3 ． 下转第6 3 页 万方数据 2 0 1 5 年第9 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ] ／y s y l ．b g r i m m ．c n 6 3 参考文献 [ 1 ] 万爱东，王万涛，蔡栋元．闪速熔炼职工培训教材精矿 干燥系统[ M ] ．甘肃金昌金川集团股份有限公司， 2 0 0 8 ． [ 2 ] 万爱东，王万涛，蔡栋元．闪速熔炼工精矿干燥系统 [ M ] ．甘肃金昌金川集团股份有限公司，2 0 1 2 ． [ 3 ] 郑军福，王万涛，蔡栋元．闪速熔炼技术操作规程[ M ] ． 甘肃金昌金川集团股份有限公司，2 0 1 2 ． [ 4 ] 柳琳．粉煤燃烧状况对镍精矿气流干燥工艺的影响 [ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 3 1 1 4 1 6 ． [ 5 ] 刘常胜，李述祖．钠碱法治理有色冶炼二氧化硫烟气 [ J ] ．中国有色冶金，2 0 0 8 ，3 7 3 5 0 5 3 ． [ 6 ] 蒋利桥，赵黛青，陈恩鉴．亚硫酸钠循环法烟气脱硫工 艺实验研究[ J ] ．热能动力工程，2 0 0 5 ，2 0 4 3 8 4 3 8 6 ． 上接第6 0 页 [ 3 ] 胡玲，肖久高，汪志和，等．离子液循环吸收法脱除和回 收硫酸装置尾气中二氧化硫[ J ] ．硫酸工业，2 0 1 3 1 2 4 2 5 ． [ 4 ] 范明英，马红霞，宋利平．“离子液”新技术在巴彦淖尔紫 金制酸尾气脱硫工程的应用E J ] ．内蒙古环境科学， 2 0 0 8 ，2 0 6 6 4 6 7 ． [ 5 ] 王娇，岳焕玲，孟昭华．离子液循环吸收法有色冶炼烟 气脱硫新技术[ J ] ．有色设备，2 0 0 8 3 4 - 7 ． [ 6 ] 戴文军，任龙．可再生式烟气脱硫技术的比较[ J ] ．石油 化工技术与经济，2 0 0 8 ，2 4 4 5 6 5 9 ． [ 7 ] 徐姣．生物法脱除工业废气中S O 和N O 的研究E D ] ． 天津天津大学，2 0 0 8 ． [ 8 ] 闫楠，涂志江，杨立春．有机胺脱硫工艺在高硫煤地区 火电厂的应用分析[ J ] ．环保科技，2 0 1 3 ，1 9 5 1 6 ． 万方数据