技術前沿

技術前沿

新型催化法硫酸尾氣處理技術的開發與應用

新型催化法煙氣處理技術是在傳統的炭法脫硫技術基礎上發展而成的,其核心是脫硫催化劑。脫硫催化劑是四川大學國家煙氣脫硫工程技術研究中心自主開發的,集成納米多孔材料的納米空間效應、活性組分和助催化劑的功能,在低溫(50-200℃)、低濃度(≤1%)下實現了SO2的催化氧化。這種催化劑使用壽命長、可回收再利用,并實現了規?；a。同時開發了相應的脫硫工藝和設備,解決了工程放大的關鍵技術和設備問題,實現了低成本穩定運行、能有效的應對氣量和濃度的波動,達到了硫資源回收利用。與傳統催化劑相比區別在于,其突破了低溫催化的技術難點,具有高效的脫硫能力。脫硫催化劑使用壽命較長,不需持續添加,只需每年維護即可。

該技術的特點是：①脫硫效率高。可達95%以上,工程實踐中甚至出現了100%的脫硫效率,達到新國標的排放要求;②適應性強?？梢院芎玫剡m應煙氣的氣量變化大,煙氣中SO2濃度波動大,煙氣成分復雜以及煙氣溫度在50-200℃變化的大范圍波動情況;③運行費用低。脫硫劑一次添加長期使用,省去了不間斷添加脫硫劑的成本。裝機容量低,電耗少,動設備僅為幾臺間歇運作的泵;④無二次污染。工藝流程短,處理硫酸尾氣唯一副產品為硫酸,可資源化利用,無其他廢棄污染物外排。

目前已開發成功的新型催化法用于處理硫酸尾氣成套技術,其中催化劑、設備和工藝形成了專有技術,已獲授權發明專利11項,實用新型專利5項。采用低溫非釩系催化劑,使SO2氧化成SO3生成稀硫酸,從而有效脫除硫酸尾氣中的SO2,保證排放尾氣中SO2質量分數≤50mg/m3,符合GB2132-2010《硫酸工業污染物排放標準》所規定的限值。

該技術自2009年開始產業化研究以來,現已在大型硫酸裝置尾氣處理系統中成功應用,SO2排放濃度優于國家相關行業標準。2014年5月26日在四川成都舉行的中國石油和化學工業聯合會科技成果鑒定會上,由中國化學工程第六建設有限公司、四川大學、成都國化環?？萍加邢薰竟餐瓿傻目萍汲晒靶滦痛呋蛩嵛矚馓幚砑百Y源化利用”成功通過鑒定,被鑒定委員會認為總體技術達到國際領先水平,并提出進一步加大成果的推廣應用的建議。

在目前所有脫硫技術中,新型催化法技術由于其脫硫采用的是催化法,脫硫過程中不消耗脫硫劑,催化劑使用壽命長,因此可節省很大一部分費用,其運行成本最低,主要運行成本為電耗和催化劑折舊攤銷。而電耗相對于其他技術來說,也低得多,其他技術如堿法、氨法、離子液法等均為噴淋塔作業,因此動設備需要一直開啟,活性焦法采用移動床,動設備多,電耗更高。新型催化法的動設備僅為一用一備的兩臺再生泵,而這兩臺泵均為間歇運行,僅在再生時開啟,因此電耗很低。

相比傳統堿法或者石灰石石膏法來說,新型催化法技術的初期建設投資相對較高,但相比同類資源回收型的幾個新型技術如活性焦法、離子液法來說,投資相對較低,處于中間水平。與傳統技術相比,該技術具有脫硫效率高、工藝技術獨特等特點,可有效解決硫酸裝置尾氣處理在新標準實施后的難題,具有顯著的經濟效益、環境效益和廣闊的應用前景。

新型催化法煙氣脫硫技術自工程化推廣以來, 2011年第一套工程化裝置開始在湖北大冶有色金屬集團控股有限公司冶煉廠年產98萬噸硫酸裝置投入運行。硫酸尾氣首先由風機送入預處理系統進行除塵、調質,使之各項指標滿足脫硫工藝要求,然后進入脫硫塔脫硫。經布氣管道尾氣進入脫硫區,經過脫硫催化劑層時,硫酸尾氣中的SO2、O2、H2O分子被脫硫催化劑捕捉,SO2經氧化吸收生成硫酸。大冶有色冶煉廠脫硫裝置每天約產生100噸20%左右的硫酸,此部分硫酸全部回用到硫酸系統作為干吸工段添加水進行再利用,每年可實現硫酸裝置增產約7000噸,按照每噸硫酸300元的價格,可實現副產品盈利210萬元,基本上能夠抵消其全年的絕大部分運行成本。尾氣SO2排放質量分數一般都保持在100mg/m3以下,完全符合國家400mg/m3的排放標準,其他包括粉塵、酸霧等指標也完全符合新的國家排放標準。

經過在大冶有色冶煉廠兩年多的工程應用探索,該技術已成功解決了工程放大的關鍵技術和設備問題,目前已在中化重慶涪陵化工有限公司年產120萬噸硫酸裝置、廣東云浮金泰化工有限公司年產21萬噸硫酸裝置、湖北京襄化工有限公司年產30萬噸硫酸裝置、陜西漢中鋅業有限責任公司綜合回收年產8萬噸硫酸裝置的尾氣治理工程中應用,并在業界有了一定的知名度和影響力,為下一步的市場推廣奠定了堅實的基礎。

新型催化法技術作為一種高效、資源化利用的煙氣脫硫技術,具備了全面推廣所需的各種條件和素質,完全符合國家對環境經濟發展戰略轉型的5條標準,也符合循環經濟的減量化、再利用和再循環的3R原則,成為符合現階段技術發展要求的煙氣脫硫技術之一,對于切實改善當前我國嚴峻的大氣污染減排形勢能起到重要作用。

(汪家銘)