高浓度SO2转化技术在金隆的应用.pdf

高浓度S 0 2 转化技术在金隆的应用 梁海卫王忻江 金隆铜业有限公司，铜陵2 4 4 0 2 1 摘要对高浓度S O 转化技术在懈冶炼烟气条件下应用情况进行了总结．井根据高浓度铜 冶炼烟气特点，蝈明了实施该技术的具件措施和使用后的优越性． 关键词高浓度；- - I f , 化硫；转化；应用 金隆铜业有限公司3 7 5 k t ／a 制酸系统是 国家。八五’重点项目环境配套工程。该工程 由净化、转化、干吸三大系统组成．转化系 统由南昌有色冶金设计总院和金隆铜业有限 公司共同设计和建设，在引进美国转化技术 和触媒的基础上，进行了消化吸收，建造了 我国首套高浓度S O 烟气转化装置，于1 9 9 7 年4 月8 日进入试生产．三年来，系统运转 率稳定在9 8 ％以上，转化率达到了9 9 ．8 ％， 现将高浓度S O 转化技术在金隆的应用情 况总结如下． 1转化系统概况 1 ．1转化系统烟气条件见表1 ． 衰1烟气■及成分 m 枷，v ／v ％ F F - - 闪遘炉；c R 转炉造渣期；C F - 转炉造 恫期． 1 ．2 转化系统工艺金隆铜冶炼烟气制酸 系统为动力波稀酸洗涤绝热蒸发净化，两转 两吸工艺．转化系统采用了四段“3 l ”式双 接触工艺，换热流程为。ⅣI 一ⅢⅡ”方 式，一次、二次转化后烟气分别用两台S O ， 玲却器冷却后送至第一吸收塔，第二吸收塔 吸收．转化器各段设有调温副线，I 段、Ⅳ 段采用烟气冷激调温方式，Ⅱ段、Ⅲ段采用 烟气间接冷却调温方式． 1 ．3 转化系统主要技术参数主要技术指 标见表2 ，各段触媒分配、温度、型号及对应 热交换器面积见表3 ． 表2 转化系统主要技术指标 2 高浓度S 0 2 烟气转化技术 2 ．1 国内以前无高浓度转化实例的原因 1 受触媒活性的影响，S O 浓度较高时 作者■介鬃海卫 1 啦- 1 。安t ■嚏人，金隆公司高级工程师 万方数据 表3转化系统主要设计参数 将影响最终转化率．根据文献 1 ，当进转 化的s o 浓度为9 ％时，人转化二段4 8 5 ℃时，总转化率仅为9 8 ．9 ％。这样一来，尾 气中的S O z 浓度很难达到环保要求． 2 S 0 2 浓度高，反应放出的热量大，反 应后气体温度升得很高．若触媒耐高温性能 不强，会造成触媒烧坏现象，从而降低了触 媒的活性及使用寿命． 3 普遍使用碳钢转化器．在6 0 0 ℃以 上的温度时，碳钢会发生高温蠕变现象。严 重时甚至会引起转化器的瘫塌现象． 4 普遍采用常氧冶炼或硫铁矿常氧焙 烧．当S O 浓度高时，氧气含量往往不足． 保证不了反应所需的氧硫比，当氧硫比小于 1 ．0 时，转化反应很难进行完全，也影响了最 终转化率． 2 ．2 金隆采用高浓度转化技术的具体对策 1 选用美国盂山都公司生产的 L p 一1 2 0 、L p l l O 环状中低温触媒，该触媒 具有活性高，耐高温性能好的特点，确保了 总转化率 9 9 ．8 ％．同时考虑进转化烟气含 有微量烟尘，在I 、Ⅱ段铺设通径较大的 L p 一1 2 0 环状触媒，而在Ⅲ、Ⅳ段铺设 L p 1 1 0 环状触媒． 2 在转化器I 段上层铺设了C s 一1 2 0 含铯环状低温高活性触媒，该触媒起燃温度 为3 5 0 ℃．这样进I 段烟气温度可以较 低，出I 段气体也不会超过6 3 0 ℃，从而确 保了触媒不至于被烧坏． 3 为了克服在高温状态造成转化器及 热一热交换器产生高温蠕变，金隆工程的转 化器及热一热交换器均采用了S U S 3 0 4 不锈 钢，保证了上述设备的强度和刚性． 4 因为转化器及热一热交换器所承受 的温度较普通s O 浓度转化的温度更高，各 设备的轴向和径向的膨胀量也较大，一方面 在各设备问的连结管道采用了大量的管道补 偿器，一方面在转化器及热一热交换器设备 支撑上采用了滑板支撑的形式，即设备支腿 底面板与基础固定支座之间可以滑动．这样 可以防止出现设备拉裂现象． 5 为了更换触媒方便，将转化器I 段 放在最下面．而为了配管的合理，使管线距 离短，以减少工艺管线的膨胀，在I 段上面 分别是Ⅲ段，Ⅳ段、Ⅱ段． 6 为了保证高浓度S o 转化有高的转 化率，防止各段间的气体泄漏。转化器隔板 采用了焊接式结构及密封豳、密封环双保险 焊接o ． 7 严格控制进转化系统烟气的氧硫 比．金隆工程干燥塔前设置了空气进口调节 阀．当氧硫比小于1 ．0 时，在烟气中补充空 气．生产实践证明氧硫比低于0 ．9 5 时，最 终转化率会明显地降低． 8 根据所选触媒的特性，合理分配各触 煤层的触媒量、分段转化率及各触媒层进V I 温度，具体数字见表3 。 9 预热升温系统设计使用了轻质柴油 间接加热方式，为保证转化器在升温过程 中，层间温差小于1 3 9 ℃，缩短升温时间，设 置有I 、Ⅲ、Ⅳ段3 条升温副线． 3 实际运行情况 自试生产以来，转化系统一直稳定运 行。制酸系统日产酸量可达到1 2 9 2 t ／d 1 0 0 ％H S O ． ．根据冶炼系统作业周期不 同，操作风量为5 5 0 0 0 ～1 3 0 0 0 0 m3 ／h ．铯触 媒有较好的反应活性，生产中发现。一1 2 0 起燃温度在3 7 0 ℃，当S 0 2 烟气浓度在 1 0 ．5 0 ～1 2 ．8 2 ％时。转化率均能达到辨．8 ％， 万方数据 3 7 出转化烟气S O z 浓度在0 ．0 3 5 ％以下．不锈 钢转化器及热交换器使用效果良好，没有发 生过泄漏、烟气管道位移变形等现象． 1 9 9 8 、1 9 9 9 年大修检查C s 一1 2 0 ，L p l l 0 、L p l 2 0 触媒无粉化现象，状态基本如初．2 0 0 0 年大 修检查发现I 段粉化比较明显，Ⅲ段表面有 轻微粉化，其它两段状态正常。 由于炼铜烟气制酸具有烟气量波动性 大、S O 浓度不稳定、特殊条件下作业等特 点，金隆转化系统也暴露出一些同题2 如闪 速炉投料量不足，转化系统人口S O z 浓度其 有7 ％～8 ，5 ％，远离热平衡设计值1 1 ％；闪 速炉炉内点检或故障短期停料，转炉仍需吹 炼，此时闪速炉保温烟气与转炉吹炼烟气混 和s o 浓度只有6 ％左右。更不可能维持高 浓度转化要求的自热平衡．为适应铜冶炼烟 气实际条件，我们拟在2 0 0 2 年前分别对 Ⅳ、Ⅲ热交换器进行改造，适当增加其换热 面积，将s o t 热平衡浓度下限调整为8 ．5 ％， 风量调整到1 4 1 1 0 3 3 3 ／h ． 4 高浓度转化优越性 t1 投资费用相对一般转化系统要低 1 转化器触媒装填总量为2 5 2 ．2 m 3 ，触 媒充填系数为2 1 6 1 ／t ．d ．由于采用了高效活 性麓煤，与国内同类制酸系统相比较，触媒 量有所减少，触媒费用减少显著． 2 热交换器换热面积 包括s O ，冷却 器 仅为1 0 ．8 m 2 ／t ．d ，与国内同类制酸系统相 比较，节约了1 2 ～2 0 n 1 2 ／t ．d 的换热面积． 3 由于高浓度转化，相应烟气体积有所 减少，在日产量基本相同的条件下，金隆S O z 鼓风机最大风量为1 5 5 0 0 0 m 3 ／1 1 ，与国内同类 制酸系统相比较，可以节省1 4 ％的风量． 4 由于s O 浓度高，相同规模的硫酸 系统，高浓度转化技术的转化及干吸工段占 地面积相应要小．相关的设备、管道也相应 缩小． 4 ．2 运行动力费用低 1 尽管金隆净化采用了高压降设备，系 统阻力相对较高，但S O 鼓风机功率仅为 3 4 0 0 k w 、与同类制酸系统相比较而言金隆电 耗减少约1 ／5 ，仅此项每年可节省可观的运 行费用。 2 转化I 段在最底层，便于触媒筛 卸、更换和检修，减轻了劳动负荷． 3 转化器为S U S 3 0 4 不锈钢，消除了各 段之间漏气和篦子板塌落的可能性，相对于 碳钢转化器减少了检修量． 4 ．3 环境效果好由于转化系统使用了铯 触媒，保证了高浓度S O 烟气的转化率，S O 排放浓度完全达到了国家废气排放标准，大 大的减少了环境污染，减少了绝对排放量， 改变了铜冶炼企业的行业形象． 5结语 三年来的生产表明，金隆高浓度S O 转 化系统运行是成功的，它不仅开创了国内高 浓度转化技术在冶炼烟气中的应用先例，各 项指标均达到了设计水平，而且还在适应铜 冶炼烟气s O 浓度较大范围变化上进行了 有益的探索，为硫酸工业提供了实践经验。 同时，我们认识到，在铜冶炼烟气制酸系统 高浓度转化设计时，应根据烟气s o ，浓度波 动性大的特点，适当增大转化系统换热面 积． 参考文献 l 南京化学工业 集团 公司设计院编写．硫酸工艺 设计手册工艺计算篇．化工部硫酸工业信息站出 版．1 9 9 4 2 黄志远．硫酸工业，1 9 9 9 , 1 3 5 万方数据