错流过滤器在烟气脱硫系统中的应用

吴新民， 顾 瑞， 黄 伟， 左燕琳

(1. 金隆铜业有限公司， 安徽铜陵 244021； 2. 上海鸣泰环保工程有限公司， 上海 201507； 3. 云南化工设计院有限公司， 云南昆明 650041)

设备与自动化

错流过滤器在烟气脱硫系统中的应用

吴新民1， 顾 瑞1， 黄 伟2*， 左燕琳3

(1. 金隆铜业有限公司， 安徽铜陵 244021； 2. 上海鸣泰环保工程有限公司， 上海 201507； 3. 云南化工设计院有限公司， 云南昆明 650041)

上海鸣泰公司独立研发了一种采用清液喷淋烟气脱硫的方法，利用错流过滤器实现清液喷淋，达到降低液气比，高效吸收的目的。着重介绍了错流过滤器的工作原理、操作方法和使用效果。错流过滤器特别适用于稀酸浓缩后过滤净化、硫铁矿稀酸过滤回用。过滤后清液中固体悬浮物质量分数小于或等于0.002%。

烟气 脱硫 钠-钙法 钠-镁法 错流过滤器 运行 技术

目前有色冶炼烟气脱硫主要采用石灰石/石灰-石膏法、氧化镁法、活性焦吸附法、有机胺吸附解吸法(离子液法)等。通过对各种脱硫方法的比较，主要考虑系统的投资、运行费用及操作简便、故障率低等方面，技术人员研发出新型钠-钙法、钠-镁法脱硫新工艺。与传统脱硫工艺相比，这两种工艺采用塔外脱硫剂再生反应，错流过滤器过滤清液喷淋脱硫，浆液通过过滤器进行浆液浓缩，并在系统外氧化处理，解决了传统脱硫工艺系统内氧化形成硫酸盐而抑制二氧化硫吸收，降低脱硫效率的严重缺陷。钠-镁法、钠-钙法清液喷淋脱硫两种新工艺主要差别在于最后的产物不同。钠-钙法产物为亚硫酸钙或硫酸钙，钠-镁法产物为硫酸镁废水或七水硫酸镁产品。

1 传统钠-镁法、钠-钙法脱硫工艺存在的问题

现有钠-钙(钠-镁)法工艺流程见图1。

钠-钙法工艺目前普遍采用塔底氧化 + 浓密机(沉降池)的处理工艺。由于亚硫酸钙为乳状物，很难分离，所以采用塔内氧化成硫酸钙，目的是容易自然沉降。但氧化同时，破坏了中间吸收剂，产生副反

图1 钠-钙(钠-镁)法现有工艺流程

应，将亚硫酸钠氧化成硫酸钠，造成洗涤液密度增大，反而使硫酸钙很难自然沉降；又由于对整个喷淋液进行氧化，氧化效率低，有部分亚硫酸钙根本没有被氧化，导致沉降效果不佳，洗涤液含固体较多，硫酸盐易堵塞除雾器及管道[1-2]。

2 新型钠-镁法、钠-钙法脱硫工艺

2.1 工艺流程

图2 钠-钙(钠-镁)法脱硫新工艺流程

2.2 工艺特点

1) 采用错流过滤器，实现清液喷淋；同时可实现采用填料塔，大大提高脱硫效率。

2) 取消塔底压缩空气氧化。塔底氧化效率低，很难将亚硫酸钙、亚硫酸镁全部氧化，同时破坏了系统脱硫剂中间体——Na2SO3和NaHSO3。塔内氧化将脱硫中间体氧化成Na2SO4,系统需补充NaOH来维持脱硫效果，增加了运行成本。如果采用浓密机自然沉降来分离，由于Na2SO4密度大，自然沉降效果就差，系统只能用浆料来喷淋。塔内氧化又会将浆料喷淋液中的硫酸盐吹入烟囱，导致除雾器、管路被堵塞；也同时加重PM2.5的排放量。

3) 吸收SO2后的液体，通过和CaO(或MgO)配置浆料混合再生反应，生成CaSO3(或MgSO3)固体物，直接进行液固分离，采用上海鸣泰环保工程有限公司(以下简称上海鸣泰公司)专利产品错流式过滤器，清液悬浮物质量分数在0.002%左右，实现清液喷淋，脱硫塔上层采用填料，完善均匀气流分布，增加脱硫效率，降低气液比，同时可选择雾化更佳的喷嘴来喷淋。对高浓度SO2烟气，前置一个卧式预脱硫塔进行预脱硫，预脱硫塔SO2去除率可达85%。用错流过滤器出水清液先去喷淋吸收主脱硫塔，主脱硫塔吸收液再去喷淋吸收预脱硫塔；控制pH值，预脱硫塔吸收液再进行再生反应，再生反应后进入错流过滤器，进行液固分离。分离出的渣浆再进入射流氧化，无需加入压缩空气氧化，采用空气射流氧化。氧化量小，氧化充分，效率高。

1.3 对MgO法脱硫的废弃物处理工艺

采用钠-镁法脱硫，错流过滤器分离出的渣浆主要为MgSO3和少量Mg(OH)2。如果是有色冶炼企业，还存在一定量的有害重金属，怎样处置脱硫废弃物？这已成为一个挑战性课题。笔者提出以下相关处置方法。

1) 生产七水硫酸镁产品出售。为使硫酸镁达到国家标准出售，可采用的生产工艺流程见图2。

图3 镁法脱硫废弃物制取七水硫酸镁工艺

将错流过滤器排出的渣浆通过压滤机压干脱水，干料与蒸发母液混合成质量分数25%的溶液，进行射流氧化。如遇溶液砷含量高，可将三价砷氧化成无害的五价砷，同时调节pH值在8～9，砷以砷酸镁固体形式存在，其他重金属以氢氧化物形式存在。亚硫酸镁通过射流氧化形成硫酸镁溶液，此时通过压滤，去除重金属固体物及其他固体物。质量分数25%以上的硫酸镁液体进入三效蒸发，控制蒸发温度，阻止残留的重金属结晶析出，重金属由母液带出，与下批亚硫酸镁干料混合。七水硫酸镁产品可达到国家相关产品标准出售。1 t氧化镁可生产5 t七水硫酸镁产品。

2) 可将亚硫酸镁干料进行煅烧，回收SO2后进制酸系统，氧化镁可重复回收使用。

3 错流式过滤器

以前开发的正压管式过滤器反冲效果不理想，滤膜外部的滤渣不能很好地被反冲下来，导致压力上升快，清洗周期频繁，劳动强度大。尤其在稀酸过滤净化中，腐蚀现象严重，钢+衬胶总会存在腐蚀隐患，特别是花板的紧固件处，一定存在着泄漏渗透现象，所以花板丝牙易被腐蚀。由于受到正压管式过滤器结构限制，花板和紧固件较难采用非金属材质，存在着强度隐患。金隆铜业有限公司镁法脱硫装置过滤亚硫酸镁系统中的正压管式过滤器就存在着以上问题，过滤器无法长久正常使用[3]。为此，上海鸣泰公司开发出错流式过滤器，待滤液从滤膜内部流动，反冲时进液腔会产生一个负压，瞬间将滤膜压扁，滤膜内壁就不会留有滤渣饼，反冲效果明显优于正压式过滤器。错流式过滤器应用在过滤稀硫酸，还有一个明显的优点，就是过滤器工作时是上、下受压，所以花板、紧固件均可采用非金属材质，没有强度隐患。

错流过滤器是采用2块花板将滤膜固定在中间部分，待滤液是从滤膜内壁运行，反冲时将进液阀自动关闭，负压发生阀也自动关闭，上腔体会产生一个负压，将滤膜压扁清渣；反冲结束时，被负压挂在上腔体的液体在瞬间冲刷下来，进一步冲洗内壁。错流过滤器是类似与超滤、纳滤、反渗透原理一样，差别在纳滤、反渗透是过滤离子级别，精度更高[4]。

以上2种均采用PLC控制系统+挠性气动阀门来实现自动进液→过滤→反冲→循环自动运行。

错流过滤器特别适用于稀酸浓缩后过滤净化、硫铁矿稀酸过滤回用。该设备无腐蚀隐患，过滤精度高，过滤后悬浮物可达质量分数小于或等于0.002%。

4 两种过滤器的参数运行比较

上海鸣泰公司对金隆铜业有限公司的镁法脱硫中亚硫酸镁进行了中试试验。根据试验数据可以看出，错流过滤器各项数据明显优于正压管式过滤器。由于过滤介质为粘性物[MgSO3+Mg(OH)2混合物]，正压管式过滤器压力上升快，过滤流量衰减明显，而错流过滤器适合高含固量的粘稠介质，反冲洗卸泥效果明显优于正压管式过滤器，错流式过滤器试验数据见表1，正压式过滤器试验数据见表2。

表1 错流式过滤器试验数据

表2 正压式过滤器试验数据

在小试的基础上，金隆铜业有限公司又进行了工业化大设备运行，进一步完善和验证了错流过滤器在钙(镁)法烟气脱硫中过滤净化脱硫液的优点。

5 结语

随着国家新的环保法的实施，对硫酸厂、冶炼厂的固废排放要求越来越严格。从一次性投资、运行费用等方面，金隆铜业有限公司设计出脱硫及固废处置新工艺。该技术的开发为国内含硫烟气的处理开辟了新的途径，可将固废回收再利用。

[1] 朱玲，葛春莉，倪春节，等.钠钙法吸收二氧化硫试验研究[J].广州化工，2012，40(14)：115-116.

[2] 高传成，马传波，王付印.湿式烟气脱硫除尘技术在TMP催化裂化装置的应用[J]. 齐鲁石油化工，20014，42(4)：285-289.

[3] 吴新民，汪卫东.亚硫酸镁清液脱硫技术在金隆公司的应用[J].硫酸工业，2014(6)：42-44.

[4] 曹龙文，黄伟，李波.大冶污酸处理装置的设计和运行[J].硫酸工业，2007(2)：47-49.

Applicationofcross-flowfilterinfluegasdesulphurizationsystem

WUXinmin1,GURui1,HUANGWei2,ZUOYanlin3

(1. Jinlong Copper Co., Ltd., Tongling, Anhui， 244021, China; 2. Shanghai Mingtai Environmental Protection Engineering Co., Ltd., Shanghai, 201507,China; 3. Yunnan Chemical Design Institute Co., Ltd., Kunming, Yunnan, 650041, China)

Shanghai Mingtai company independently developed a method of flue gas desulphurization of with liquid to solve the problems of desulphurization equipment. The method used cross-flow filter to achieve liquid spray, reduce liquid to gas ratio, achieve efficient absorption. Working principle, operation method and effect of the cross flow filter are described particularly. Cross-flow filter was particularly suitable for filtration and purify of concentrated dilute acid and pyrite dilute acid filter reuse. Mass fraction of solid suspended matter in the filtrate after filtration was less than or equal to 0.002%.

flue gas; desulphurization; sodium-calcium method; sodium-magnesium method; cross flow filter; operation; technology

2017-06-24。

吴新民，男，金隆铜业有限公司技术主管，主要从事硫酸生产技术管理工作。

*通讯联系人： 黄伟。电话：13701808989； E-mail:13701808989@163.com。

TQ111.16； X701； TQ051.8+5

B

1002-1507(2017)11-0042-03