有色冶炼烟气制酸技术的现状及发展趋势17页

有色冶炼烟气制酸技术的现状及发展趋势17页内容摘要：

脱硫装置才能使尾气达标排放。 在现有的脱硫技术中，可考虑采用再生胺脱硫技术，先将尾气中 SO2提浓至纯 SO2，然后将纯 SO2 返配至制酸系统，以利于系统的水平衡和热平衡。 采用再生胺脱硫技术无其它副产 物产生，基本上不消耗脱硫剂，尾气能达标排放。 采用较低浓度 SO2两转两吸工艺的典型装置为韶关冶炼厂一系统，进转化器烟气 φ(SO 2)%%，该装置已稳定运行 7 年。 除工艺上采取一些措施外，主要是采用了蓄热式转化器。 转化器采用瓷球拱支撑结构，由于瓷球拱的蓄热容量大，即使烟气 φ(SO 2)≤% 时仍能维持至少 8h 的热平衡。 但由于瓷球拱成品烧出率低、价格偏高，一般企业难以承受。 国内也有设想利用吸收塔循环酸来预热SO2风机入口烟气，将其温度提高 3540℃ ，这样在 φ(SO 2)低至 %时仍能维持两转两吸工艺的热平衡。 超高浓度 SO2转化工艺首先在山东祥光铜业有限公司得到应用，该公司正在建设的铜冶炼装置采用闪速炉熔炼加闪速炉吹炼的冶炼工艺，进硫酸系统的φ(SO 2)高达 22%25%，转化工序采用了奥托昆普技术公司的 LURECTM工艺，采用了 “3+2” 五段转化，进转化器 φ(SO 2)达 16%，氧硫比。 将转化器三段出口的部分烟气返回至转化器一段入口，以降低一段入口 SO2浓度，返回烟气中存在的 SO2也抑制了一段过度反应，使超高浓度 SO2转化成为可能。 SO2浓度大幅度提高，使得干吸、转化装置的气 量比常规制酸装置降低 25%以上，装置的投资及运行费用都有不同程度的降低。 该装置拟于 2020 年底投产，该技术的使用效果有待生产实践检验。 转化设备 转化器 大型硫酸装置的转化器有普通钢制转化器和不锈钢制转化器两种。 国内普通钢制转化器的设计已有成熟的经验，其结构型式较为雷同。 针对较低 SO2浓度烟气 [φ(SO 2)%%]采用两转两吸工艺制酸时，国内开发了一种大蓄热量转化器，采用耐火砖砌筑的球拱作为箅子板及隔板 (一、二次转化层间采用不锈钢制隔板 )，目前 该转化器已在韶关冶炼二期及云南铜业得到应用。 20 世纪 80 年代我国引进了大型不锈钢转化器，美国孟山都公司设计的转化器没太多特色，但在消除设备热应力方面美国孟山都公司有着丰富的经验，另外经常将第一催化剂层置于转化器底层以便于催化剂的装卸。 加拿大凯密迪公司和德国鲁奇公司 (现并入奥托昆普技术公司 )采用中心筒或周边进气结构，内设 12 个换热器，隔板、箅子板与转化器壁以焊接方式联结，无需支柱。 国内已有设计大型转化器的能力，如应用于贵溪冶炼厂冶炼烟气制酸装置的转化器直径达。 国内大型冶炼烟气硫酸装置基本上都采用进 口催化剂，以确保转化率。 换热器 与国外先进技术相比，国产换热器的设计制造水平毫不逊色，近十几年先后推出了双圆缺型、碟环式、空心环管壳式等新型低阻高效换热器。 其中由华南理工大学开发的空心环管壳式换热器的传热管为缩放管，缩放管可强化管内介质的传热过程，壳程配套特殊的换热管支撑结构，气体流向顺畅、阻力小，其总传热系数达到 3035W/(m2K) ，总压力降在 ，该形式换热器在国内冶炼烟气制酸装置中已得到推广应用。 存在的问题是换热器传热系数的计算值与实际值有时会出现偏 差，其数学模型有待进一步完善。 为了适应冶炼烟气 SO2浓度及气量波动较大且频繁的状况，南昌有色冶金设计研究院开发了可调式换热工艺并申报专利。 可调式换热工艺主要是将第一换热器一分为二，分别用于一、二次转化气的加热，这样可实现一、二次转化气升温所需热量的随意分配，从而在 SO2浓度及气量波动频繁时，仍能将转化器各段进口温度和吸收塔进口温度自动控制在最佳操作范围内，从使用厂家的实际生产情况看，转化率一直维持较高水平。 SO2鼓风机 为保证硫酸系统运行稳定，大中型冶炼烟气制酸装 置基本上采用进口 SO2鼓风机，单台配置。 为检修方便，一般仍设置检修用的风机房，但也有的不设置风机房而仅设置简易隔音棚，如株洲冶炼锌 Ⅱ 系统、金昌冶炼 Ⅲ 系列等。 3 我国烟气制酸技术的发展趋势 随着我国冶炼技术和烟气制酸技术的发展，今后一段时间内国内冶炼烟气制酸技术总的发展趋势主要有以下几方面。 产业集中化、装置大型化趋势将会进一步显现 企业竞争主要是综合实力的竞争，经济全球化是世界经济发展的必由之路，而加入 WTO 后意味着中国企业面临着在同一规则下与国外企业参与市场竞争， 大量缺乏核心竞争力的中小企业被逐步淘汰出局是必然的。 大型企业出于自身发展的需要以及当地政府的鼓励将不断做强做大，兼并重组小型企业是大企业保障原料、优化资源、降低成本的最基本的扩张策略，目前像江西铜业、铜陵有色、金川集团、云南铜业等大型有色企业都有兼并重组小型冶炼、矿山企业的举动，随之而来的是大型企业所占市场份额将进一步加大，同时，先进冶炼技术的应用也将带来制酸装置的大型化的发展。 事实上这种趋势已经显现出来，近几年国内单系列 600700kt/a 的冶炼烟气制酸装置已屡 见不鲜，预计更大规模的装置将会不断涌现。 大型冶炼烟气制酸装置将主要出现在铜冶炼企业，预计今后 5 年内国内铜产能 400700kt/a 的大型冶炼企业将会有 45 家。 更加重视环境保护 今后我国的各项环保法规将逐步与国际接轨，污染物排放标准的制定及执行会更加严格。 国外许多地区的二氧化硫最高允许排放浓度约 300mg/m3，某些特殊地区只有 100mg/m3 甚至更低。 为满足日益严格的环保要求，在现有硫酸系统后增加尾气脱硫装置或采用高性能催化剂提高转化率是两种可行的办法。 增加尾气脱硫装置的投入与产 出不成比例，经济上不太合理，因此尽可能提高 SO2转化率是更可取的选择。 目前，国产催化剂与进口催化剂相比，性能尚有差距，但进口催化剂价格太高限制了其使用，因此开发价格低、性能好的国产催化剂并加强催化剂的反应动力学研究将是今后一段时间内国内硫酸行业的一个重要课题。 污酸 (污水 )处理方面，应加紧开发新的投资省、运行费用低的处理工艺，在传统工艺流程的基础上完善膜处理技术并降低其运行成本是近期国内开发的一个重点。 另外一些特殊污染物 (如部分铅锌冶炼烟气中的汞、烟气净化外排稀酸中的砷和重金属离子等 )的处理及回收也 将会得到进一步的重视。 废热回收利用有较大发展空间 能源紧缺正成为制约我国经济持续稳定发展的一个重要因素，随着国民经济的快速发展，能源供需矛盾的进一步加剧，制酸厂同时成为能源工厂必将成为中国硫酸工业发展的一个新的热点。 有色冶炼企业中温位废热回收大有潜力可挖，而且对现有转化系统进行局部改造也很容易做到。 近两年贵溪冶炼厂对 2 套硫酸系统的转化部分进行改造，加设了热管锅炉回收转化系统多余热量，现可产 低压蒸汽约 20t/h，取得了明显的经济效益。 国内冶炼烟气制酸装置大量低温废热未得 到回收利用的关键是低温废热回收系统的技术均需引进，无论是孟莫克公司的 HRS 系统还是奥托昆普技术公司的 HEROS 系统都价格不菲，国内有些企业如贵溪冶炼厂、金隆铜业有限公司等都曾有意回收该部分废热，并进行了相应的前期论证和考察工作，结论是采用低温废热回收系统经济上是十分合理的，可望在几年内回收投资，但最终因一次性投资太高而未能实施。 超高浓度 SO2转化技术将得到越来越多的应用 随着有色冶金富氧冶炼技术的发展，烟气φ (SO2)在 20%以上已成为现实，从目前冶炼技术使用情况看，超高浓度 SO2 烟气主要 产生于铜冶炼的特定工艺，如山东祥光铜业有限公司采用的闪速炉熔炼加闪速炉吹炼冶炼工艺，其φ (SO2)高达 22%25%，如采用常规转化工艺，需将 SO2 烟气稀释至φ (SO2)12%左右，气量增大致使制酸装置投资及运行费用增加，体现不出该冶炼工艺的优越性。 而随着冶炼技术的发展，其它有色金属冶炼完全有可能出现超高浓度 SO2 烟气的情况，由于高浓度 SO2 制酸装置投资及运行费用将大幅度降低，热回收效率更高，因此今后将有可能出现更多的超高浓度 SO2制酸装置。 国内可就超高浓度 SO2转化工艺及低温高活性催化剂的应用进行相应的研 究。 国内曾提出三转三吸转化流程适应超高浓度 SO2 的思路，今后应用于工业生产也是完全有可能的。 “十五 ”有色金属冶炼、烟气制酸回顾及 “十一五 ”发展趋势 来源 :中国化工信息网 2020 年 5 月 28 日 1 “ 十五 ” 期间我国主要有色金属产量 “ 十五 ” 期间我国有色金属工业迅速发展， 10 种有色金属产量见表 1。 2020年我国上规模企业 10 种有色金属产量达 ，其中铜、电解铝、铅、锌产量排名前 10 位的企业见表 25。 表 1 “ 十五 ” 期间我国 10 种有色金属产 量 年份 铜 /kt 铝 /kt 铅 /kt 锌 /kt 镍/kt 锡/kt 锑/kt 汞/t 镁/kt 钛/t 2001 1523.3 3575.8 1195.4 2037.6 49.7 105.1 147.9 193 199.7 2468 2002 1632.5 4511.1 1324.7 2155.1 52.4 123.2 495 235.0 3648 2003 1836.3 5962.0 1564.1 2318.5 64.7 612 341.8 4118 2004 2198.7 6688.8 1934.5 2519.5 75.8 115.3 125.3 1140 442.4 4809 2005 2583.4 7806.0 2378.8 2710.8 95.3 119.4 145.5 361 469.6 9274 表 2 2020 年我国铜产量排名前 10 位的企业 序号 企业 产量 /kt 1 铜陵有色金属 (集团 )公司 2 江西铜业集团公司 421， 6 3 云南铜业股份有限公司 4 大冶有色金属公司 5 金川集团有限公司 6 宁波金田铜业 (集团 )公司 7 白银有色金属公司 8 东营方圆有色金属有限公司。