錯(cuò)流過濾器在煙氣脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用

吳新民， 顧 瑞， 黃 偉， 左燕琳

(1. 金隆銅業(yè)有限公司， 安徽銅陵 244021； 2. 上海鳴泰環(huán)保工程有限公司， 上海 201507； 3. 云南化工設(shè)計(jì)院有限公司， 云南昆明 650041)

設(shè)備與自動(dòng)化

錯(cuò)流過濾器在煙氣脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用

吳新民1， 顧 瑞1， 黃 偉2*， 左燕琳3

(1. 金隆銅業(yè)有限公司， 安徽銅陵 244021； 2. 上海鳴泰環(huán)保工程有限公司， 上海 201507； 3. 云南化工設(shè)計(jì)院有限公司， 云南昆明 650041)

上海鳴泰公司獨(dú)立研發(fā)了一種采用清液噴淋煙氣脫硫的方法，利用錯(cuò)流過濾器實(shí)現(xiàn)清液噴淋，達(dá)到降低液氣比，高效吸收的目的。著重介紹了錯(cuò)流過濾器的工作原理、操作方法和使用效果。錯(cuò)流過濾器特別適用于稀酸濃縮后過濾凈化、硫鐵礦稀酸過濾回用。過濾后清液中固體懸浮物質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于或等于0.002%。

煙氣 脫硫 鈉-鈣法 鈉-鎂法 錯(cuò)流過濾器 運(yùn)行 技術(shù)

目前有色冶煉煙氣脫硫主要采用石灰石/石灰-石膏法、氧化鎂法、活性焦吸附法、有機(jī)胺吸附解吸法(離子液法)等。通過對(duì)各種脫硫方法的比較，主要考慮系統(tǒng)的投資、運(yùn)行費(fèi)用及操作簡便、故障率低等方面，技術(shù)人員研發(fā)出新型鈉-鈣法、鈉-鎂法脫硫新工藝。與傳統(tǒng)脫硫工藝相比，這兩種工藝采用塔外脫硫劑再生反應(yīng)，錯(cuò)流過濾器過濾清液噴淋脫硫，漿液通過過濾器進(jìn)行漿液濃縮，并在系統(tǒng)外氧化處理，解決了傳統(tǒng)脫硫工藝系統(tǒng)內(nèi)氧化形成硫酸鹽而抑制二氧化硫吸收，降低脫硫效率的嚴(yán)重缺陷。鈉-鎂法、鈉-鈣法清液噴淋脫硫兩種新工藝主要差別在于最后的產(chǎn)物不同。鈉-鈣法產(chǎn)物為亞硫酸鈣或硫酸鈣，鈉-鎂法產(chǎn)物為硫酸鎂廢水或七水硫酸鎂產(chǎn)品。

1 傳統(tǒng)鈉-鎂法、鈉-鈣法脫硫工藝存在的問題

現(xiàn)有鈉-鈣(鈉-鎂)法工藝流程見圖1。

鈉-鈣法工藝目前普遍采用塔底氧化 + 濃密機(jī)(沉降池)的處理工藝。由于亞硫酸鈣為乳狀物，很難分離，所以采用塔內(nèi)氧化成硫酸鈣，目的是容易自然沉降。但氧化同時(shí)，破壞了中間吸收劑，產(chǎn)生副反

圖1 鈉-鈣(鈉-鎂)法現(xiàn)有工藝流程

應(yīng)，將亞硫酸鈉氧化成硫酸鈉，造成洗滌液密度增大，反而使硫酸鈣很難自然沉降；又由于對(duì)整個(gè)噴淋液進(jìn)行氧化，氧化效率低，有部分亞硫酸鈣根本沒有被氧化，導(dǎo)致沉降效果不佳，洗滌液含固體較多，硫酸鹽易堵塞除霧器及管道[1-2]。

2 新型鈉-鎂法、鈉-鈣法脫硫工藝

2.1 工藝流程

圖2 鈉-鈣(鈉-鎂)法脫硫新工藝流程

2.2 工藝特點(diǎn)

1) 采用錯(cuò)流過濾器，實(shí)現(xiàn)清液噴淋；同時(shí)可實(shí)現(xiàn)采用填料塔，大大提高脫硫效率。

2) 取消塔底壓縮空氣氧化。塔底氧化效率低，很難將亞硫酸鈣、亞硫酸鎂全部氧化，同時(shí)破壞了系統(tǒng)脫硫劑中間體——Na2SO3和NaHSO3。塔內(nèi)氧化將脫硫中間體氧化成Na2SO4,系統(tǒng)需補(bǔ)充NaOH來維持脫硫效果，增加了運(yùn)行成本。如果采用濃密機(jī)自然沉降來分離，由于Na2SO4密度大，自然沉降效果就差，系統(tǒng)只能用漿料來噴淋。塔內(nèi)氧化又會(huì)將漿料噴淋液中的硫酸鹽吹入煙囪，導(dǎo)致除霧器、管路被堵塞；也同時(shí)加重PM2.5的排放量。

3) 吸收SO2后的液體，通過和CaO(或MgO)配置漿料混合再生反應(yīng)，生成CaSO3(或MgSO3)固體物，直接進(jìn)行液固分離，采用上海鳴泰環(huán)保工程有限公司(以下簡稱上海鳴泰公司)專利產(chǎn)品錯(cuò)流式過濾器，清液懸浮物質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.002%左右，實(shí)現(xiàn)清液噴淋，脫硫塔上層采用填料，完善均勻氣流分布，增加脫硫效率，降低氣液比，同時(shí)可選擇霧化更佳的噴嘴來噴淋。對(duì)高濃度SO2煙氣，前置一個(gè)臥式預(yù)脫硫塔進(jìn)行預(yù)脫硫，預(yù)脫硫塔SO2去除率可達(dá)85%。用錯(cuò)流過濾器出水清液先去噴淋吸收主脫硫塔，主脫硫塔吸收液再去噴淋吸收預(yù)脫硫塔；控制pH值，預(yù)脫硫塔吸收液再進(jìn)行再生反應(yīng)，再生反應(yīng)后進(jìn)入錯(cuò)流過濾器，進(jìn)行液固分離。分離出的渣漿再進(jìn)入射流氧化，無需加入壓縮空氣氧化，采用空氣射流氧化。氧化量小，氧化充分，效率高。

1.3 對(duì)MgO法脫硫的廢棄物處理工藝

采用鈉-鎂法脫硫，錯(cuò)流過濾器分離出的渣漿主要為MgSO3和少量Mg(OH)2。如果是有色冶煉企業(yè)，還存在一定量的有害重金屬，怎樣處置脫硫廢棄物？這已成為一個(gè)挑戰(zhàn)性課題。筆者提出以下相關(guān)處置方法。

1) 生產(chǎn)七水硫酸鎂產(chǎn)品出售。為使硫酸鎂達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)出售，可采用的生產(chǎn)工藝流程見圖2。

圖3 鎂法脫硫廢棄物制取七水硫酸鎂工藝

將錯(cuò)流過濾器排出的渣漿通過壓濾機(jī)壓干脫水，干料與蒸發(fā)母液混合成質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%的溶液，進(jìn)行射流氧化。如遇溶液砷含量高，可將三價(jià)砷氧化成無害的五價(jià)砷，同時(shí)調(diào)節(jié)pH值在8～9，砷以砷酸鎂固體形式存在，其他重金屬以氫氧化物形式存在。亞硫酸鎂通過射流氧化形成硫酸鎂溶液，此時(shí)通過壓濾，去除重金屬固體物及其他固體物。質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%以上的硫酸鎂液體進(jìn)入三效蒸發(fā)，控制蒸發(fā)溫度，阻止殘留的重金屬結(jié)晶析出，重金屬由母液帶出，與下批亞硫酸鎂干料混合。七水硫酸鎂產(chǎn)品可達(dá)到國家相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)出售。1 t氧化鎂可生產(chǎn)5 t七水硫酸鎂產(chǎn)品。

2) 可將亞硫酸鎂干料進(jìn)行煅燒，回收SO2后進(jìn)制酸系統(tǒng)，氧化鎂可重復(fù)回收使用。

3 錯(cuò)流式過濾器

以前開發(fā)的正壓管式過濾器反沖效果不理想，濾膜外部的濾渣不能很好地被反沖下來，導(dǎo)致壓力上升快，清洗周期頻繁，勞動(dòng)強(qiáng)度大。尤其在稀酸過濾凈化中，腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，鋼+襯膠總會(huì)存在腐蝕隱患，特別是花板的緊固件處，一定存在著泄漏滲透現(xiàn)象，所以花板絲牙易被腐蝕。由于受到正壓管式過濾器結(jié)構(gòu)限制，花板和緊固件較難采用非金屬材質(zhì)，存在著強(qiáng)度隱患。金隆銅業(yè)有限公司鎂法脫硫裝置過濾亞硫酸鎂系統(tǒng)中的正壓管式過濾器就存在著以上問題，過濾器無法長久正常使用[3]。為此，上海鳴泰公司開發(fā)出錯(cuò)流式過濾器，待濾液從濾膜內(nèi)部流動(dòng)，反沖時(shí)進(jìn)液腔會(huì)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓，瞬間將濾膜壓扁，濾膜內(nèi)壁就不會(huì)留有濾渣餅，反沖效果明顯優(yōu)于正壓式過濾器。錯(cuò)流式過濾器應(yīng)用在過濾稀硫酸，還有一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，就是過濾器工作時(shí)是上、下受壓，所以花板、緊固件均可采用非金屬材質(zhì)，沒有強(qiáng)度隱患。

錯(cuò)流過濾器是采用2塊花板將濾膜固定在中間部分，待濾液是從濾膜內(nèi)壁運(yùn)行，反沖時(shí)將進(jìn)液閥自動(dòng)關(guān)閉，負(fù)壓發(fā)生閥也自動(dòng)關(guān)閉，上腔體會(huì)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓，將濾膜壓扁清渣；反沖結(jié)束時(shí)，被負(fù)壓掛在上腔體的液體在瞬間沖刷下來，進(jìn)一步?jīng)_洗內(nèi)壁。錯(cuò)流過濾器是類似與超濾、納濾、反滲透原理一樣，差別在納濾、反滲透是過濾離子級(jí)別，精度更高[4]。

以上2種均采用PLC控制系統(tǒng)+撓性氣動(dòng)閥門來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)液→過濾→反沖→循環(huán)自動(dòng)運(yùn)行。

錯(cuò)流過濾器特別適用于稀酸濃縮后過濾凈化、硫鐵礦稀酸過濾回用。該設(shè)備無腐蝕隱患，過濾精度高，過濾后懸浮物可達(dá)質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于或等于0.002%。

4 兩種過濾器的參數(shù)運(yùn)行比較

上海鳴泰公司對(duì)金隆銅業(yè)有限公司的鎂法脫硫中亞硫酸鎂進(jìn)行了中試試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，錯(cuò)流過濾器各項(xiàng)數(shù)據(jù)明顯優(yōu)于正壓管式過濾器。由于過濾介質(zhì)為粘性物[MgSO3+Mg(OH)2混合物]，正壓管式過濾器壓力上升快，過濾流量衰減明顯，而錯(cuò)流過濾器適合高含固量的粘稠介質(zhì)，反沖洗卸泥效果明顯優(yōu)于正壓管式過濾器，錯(cuò)流式過濾器試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1，正壓式過濾器試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

表1 錯(cuò)流式過濾器試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 正壓式過濾器試驗(yàn)數(shù)據(jù)

在小試的基礎(chǔ)上，金隆銅業(yè)有限公司又進(jìn)行了工業(yè)化大設(shè)備運(yùn)行，進(jìn)一步完善和驗(yàn)證了錯(cuò)流過濾器在鈣(鎂)法煙氣脫硫中過濾凈化脫硫液的優(yōu)點(diǎn)。

5 結(jié)語

隨著國家新的環(huán)保法的實(shí)施，對(duì)硫酸廠、冶煉廠的固廢排放要求越來越嚴(yán)格。從一次性投資、運(yùn)行費(fèi)用等方面，金隆銅業(yè)有限公司設(shè)計(jì)出脫硫及固廢處置新工藝。該技術(shù)的開發(fā)為國內(nèi)含硫煙氣的處理開辟了新的途徑，可將固廢回收再利用。

[1] 朱玲，葛春莉，倪春節(jié)，等.鈉鈣法吸收二氧化硫試驗(yàn)研究[J].廣州化工，2012，40(14)：115-116.

[2] 高傳成，馬傳波，王付印.濕式煙氣脫硫除塵技術(shù)在TMP催化裂化裝置的應(yīng)用[J]. 齊魯石油化工，20014，42(4)：285-289.

[3] 吳新民，汪衛(wèi)東.亞硫酸鎂清液脫硫技術(shù)在金隆公司的應(yīng)用[J].硫酸工業(yè)，2014(6)：42-44.

[4] 曹龍文，黃偉，李波.大冶污酸處理裝置的設(shè)計(jì)和運(yùn)行[J].硫酸工業(yè)，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。

吳新民，男，金隆銅業(yè)有限公司技術(shù)主管，主要從事硫酸生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

*通訊聯(lián)系人： 黃偉。電話：13701808989； E-mail:13701808989@163.com。

TQ111.16； X701； TQ051.8+5

B

1002-1507(2017)11-0042-03