硫酸尾气脱硫系统的技改与运行实践

刘勤学， 侯希涛， 耿 子

(山东建龙化工股份有限公司， 山东淄博 256414)

山东建龙化工股份有限公司(以下简称建龙化工)于2012年投运四套合一硫酸尾气脱硫系统，采用石灰液逆喷湍冲洗涤方式，总处理尾气量126 500 m3/h。在各系统正常运行的情况下，脱硫装置完全满足淄博地区ρ(SO2)<200 mg/m3的SO2排放限值要求，脱硫系统运行平稳有序，液相循环系统和气相烟道系统均未出现堵塞现象[1]。根据实际需要，建龙化工分别于2014年和2015年搬迁2套硫磺制酸装置到异地配套生产其它下游产品，使得原尾气处理装置的烟气量发生了非常大的变化。在尾气量减少的情况下，为建立良好的动态平衡湍冲区，从而使尾气SO2达标排放，必须要加大逆喷石灰液量，由于喷嘴尺寸所限，气液接触很难达到良好效果，容易出现尾气排放指标不稳定和硫酸系统开工过程尾气排放超标等现象。鉴于以上原因，建龙化工决定在充分利用原尾气脱硫装置的基础上进行技术改造。

1 改造思路

原脱硫装置为一级逆喷洗涤，但预留了二级洗涤的空间以应对更加严格的环保要求。此次技改拟将逆喷洗涤改造为两级，两级逆喷装置放置在同一标高处，逆喷管及相连管道设置为“S”型结构，在两级逆喷洗涤管之间再设置3层雾化喷头进行多级洗涤。通过多级喷淋增加气液有效接触机会，从根本上保证脱硫效果的稳定性和可靠性。原脱硫装置的湍冲洗涤塔(含捕沫器)、碱液配置槽、浆液槽、板框压滤机、尾气排放烟囱及各循环泵等设备利旧，只对湍冲洗涤循环泵进出口管道进行相应调整，在满足新工艺要求的同时采用1用2备的方式确保装置正常运行。

2 改造方案

原四套合一脱硫装置逆喷管直径为1 600 mm，石灰碱液的喷头直径为75.5 mm，共设置3个，每个喷头的石灰碱液流量为200 m3/h。通常情况下逆喷管气体流速按22～25 m/s进行设计取值，石灰碱液的喷淋密度按300 m3/(m2·h)选取。由于搬迁的2套硫磺制酸装置分别为160 kt/a和200 kt/a，剩余1套硫磺制酸装置和1套硫铁矿制酸装置的规模分别为140 kt/a和100 kt/a，总烟气量约为原来的40%。本着既满足脱硫指标又能够利用原有脱硫设备和配件从而降低改造成本的原则，将原逆喷洗涤管作为第二级洗涤进行改造，原直径1 600 mm的逆喷管不动，在其内部布置一条直径1 080 mm的PVC管道(壁厚20 mm)，此PVC管道为原160 kt/a硫磺制酸装置配套的烟囱。PVC管道下部设置不锈圆环支撑，不锈钢圆环为花板结构防止积液。PVC管道上部用PVC板制作圆环设置在原逆喷管和PVC管道之间，防止气体不通过液体逆流接触而走短路。新设PVC管中心设置一个喷头，喷嘴直径由75.5 mm改扩为80 mm。第一级为新加工的钢制内衬PO逆喷管，管道有效内径为1 000 mm，逆喷管中心设置一个喷头，喷嘴直径为80 mm。

3 改造前后工艺流程对比

该尾气脱硫系统改造前后工艺流程如图1所示。改造后流程的主要变化是由一级逆喷洗涤调整为两级，任意一台循环泵均可以同时给第一级逆喷管、第二级逆喷管、两级逆喷管之间的雾化洗涤喷头供碱液，同时搅动湍冲洗涤塔底部的浆液，防止沉积。特殊情况下，关闭循环泵出口水平管道上的蝶阀，由独立的一台循环泵给第一级逆喷管供石灰碱液并搅动湍冲洗涤塔的底部浆液，第一级逆喷管碱液回流到此循环泵进口；第二级逆喷管和两级逆喷管之间的雾化洗涤喷头石灰碱液由另外两台循环泵之一提供，第二级的循环石灰碱液回流到湍冲洗涤塔集液槽，然后与来自石灰浆液配置池的石灰浆液混合。第一级逆喷管上喷的碱液与第二级逆喷管上喷的碱液pH值有所区别，第一级的pH值略低。在第一级与第二级逆喷洗涤之间的连接管道设置3层ABS材料制造的7309HS型花篮喷嘴，最上边一级向下喷淋，下边两级顺着气流的方向向上喷淋。在系统正常运行的情况下，三级喷嘴喷淋石灰碱液；当硫酸系统停工后再开工状态下，可以将此部分喷淋介质改为NaOH碱液，通过新设置的碱液循环槽进行循环洗涤，由于NaOH碱液的活性更强，从而确保非正常状况下，尾气SO2能够达标排放[2]。

图1 硫酸装置尾气脱硫系统改造前后工艺流程

4 改造前后的运行数据对比

尾气脱硫系统于2016年3月8日停车进行改造，并于3月13日开车运行，至此已经平稳运行1年以上。改造前后的两套硫酸装置尾气脱硫系统运行的基本数据见表1。

从表1可见：改造完成后尾气排空的SO2浓度明显降低。原一级逆喷装置需要运行2台循环泵，其中一台工频状态运行，另外一台变频运行，频率在40 Hz左右。改造完成后只运行1台循环泵，或工频或变频运行，变频运行时的频率在45 Hz左右，虽然在液相循环系统的电耗明显降低，但由于气体阻力升高导致风机电耗增加，液相和气相系统电耗相抵后装置整体电耗变化不大。

表1 改造前后运行数据

5 装置改造后系统在停工后再开工的运行指标

2016年3月30日,硫铁矿制酸系统因滚筒故障停车12 h后再开工， 2016年4月11日06∶15至12∶55硫磺制酸系统停工后再开工，结合转化温度和转化率的变化，对尾气回收装置的参数进行调整，开工过程另外加入NaOH碱液100～150 kg。

硫铁矿制酸装置的调整指标及变化情况见表2，硫磺制酸装置停工后再开工尾气指标运行数据见表3。

表2 硫铁矿制酸装置停工后再开工尾气指标运行数据

表3 硫磺制酸装置停工后再开工尾气指标运行数据

6 结语

由于国家对环保管控逐渐趋严，对于划入“散乱污”的小型石灰加工企业采取关停取缔方式，只保留大型石灰加工生产单位，石灰加工生产单位采取严格的环保措施进行磨料加工，直接生产200目左右的石灰粉。采用200目左右细颗粒氧化钙或氢氧化钙用于尾气脱硫，不仅大孔径(φ80 mm)的喷嘴没有结垢或堵塞现象，即便采用7309HS型花篮喷嘴也未发现过结垢或堵塞。从改造运行的实际效果看，利用石灰法尾气脱硫的装置完全可以通过多级洗涤达到更低的SO2排放要求[3]。

[1] 刘勤学. 建龙化工硫酸尾气脱硫系统的设计与运行 [J].硫酸工业，2013(6)：8-11.

[2] 张一麟.国内硫酸装置尾气处理工程技术进展[J].硫酸工业，2012(5)：40-45.

[3] 纪罗军，周开敏，金苏闽.硫酸厂如何应对更低SO2排放的挑战[J].硫酸工业，2011(1)：14-20.