硫酸尾氣鈉堿法脫硫技改運行實踐

孫永成

（中國石化集南京化學工業有限公司，江蘇南京 210048）

中國石化集團南京化學工業有限公司（以下簡稱南化公司）現有2 套硫磺制酸裝置生產w(H2SO4)105%發煙硫酸，其中2#系統產能為200 kt/a，3#系 統 產 能 為200 kt/a。根 據GB 26132—2010《硫酸工業污染物排放標準》及南京市有關的環保條例規定，南化公司硫酸裝置將執行大氣污染物排放限值ρ(SO2) ≤200 mg/m3，硫酸霧(ρ) ≤5 mg/m3，若現有硫酸裝置不采用先進的尾氣處理技術，將很難達到新的尾氣排放標準，這直接影響到裝置的正常運行。

為達到上述大氣污染物排放要求，南化公司于2019 年10 月對現有的尾氣處理系統進行了改造，采用鈉堿法脫硫+兩級電除霧技術，對2#和3#系統的尾氣進行處理，實現了達標排放。

1 硫酸裝置尾氣排放情況

2#和3#系統二吸塔出口尾氣排放情況見表1。

表1 二吸塔出口排放尾氣情況

2 尾氣處理技術方案選擇

2.1 尾氣脫硫技術比較

目前常用的尾氣脫硫技術對比見表2。

南化公司結合實際情況，此次改造采用鈉堿法脫硫技術。

表2 常用尾氣脫硫技術對比

2.2 尾氣處理工藝流程方案選擇

南化公司現有2 套硫酸裝置，根據裝置運行情況及現場建設條件，擬定2 種尾氣處理方案：

1）為了避免2 套系統間生產故障相互影響，確保各裝置正常運行，采用2 套獨立的尾氣處理系統。硫酸裝置 2#和 3#系統二吸塔出來的尾氣分別進入各自的尾氣處理裝置，分別經尾氣吸收塔、水洗塔和兩級電除霧器處理后，經煙囪達標排放。兩套尾氣處理裝置獨立運行，互不干擾，生產操作穩定，且可以利用現有煙囪，但兩套尾氣處理裝置所需的設備、土建基礎和鋼結構、儀表、電氣等設施均需分別設置，占地面積較大，建設周期長，而且所選地址與現有煙囪隔著檢修通道，尾氣吸收塔至煙囪管線較長，建設投資費用增加，現場操作及檢維修工作量加大。

2）硫酸裝置2#和 3#系統二吸塔出來的尾氣，全部并入同一套尾氣處理裝置，經尾氣吸收塔、水洗塔和兩級電除霧器處理后，經煙囪達標排放。建設1 套尾氣處理裝置占地面積較小，建設周期短，且設備布置可完全根據現有流程，設備和管道布置緊湊，建設投資費用較少，現場操作方便，檢維修工作量小。同時該方案也存在當1 套硫酸裝置停產時，尾氣處理裝置處于低負荷運行會造成電能源使用浪費、現有煙囪不滿足使用條件需要新建的問題。

南化公司綜合考慮硫酸裝置的運行狀況、人員配置以及建設場地等因素，采用第二種方案，即2套硫酸裝置共用1 套尾氣處理裝置。

3 尾氣處理工藝流程

南化公司尾氣處理系統采用堿洗法脫硫+兩級電除霧技術，工藝流程見圖1。

圖1 尾氣處理工藝流程

尾氣吸收塔儲液槽中加入w(NaOH) 為32%的堿液，控制一定的pH 值，經循環泵送至逆噴管噴嘴。來自硫酸裝置二吸塔含SO2的尾氣從上部進入逆噴管，與通過噴嘴向上噴射的堿液逆向接觸，氣-液兩相高速逆向接觸，尾氣中的大部分SO2和SO3被洗滌除去，而后從尾氣吸收塔頂部排出進入水洗塔，進一步水洗除去尾氣中的SO2、SO3以及夾帶的NaHSO3和Na2SO3，最后進入一級和二級電除霧器，除去殘余的硫酸霧，使尾氣中ρ(SO2)＜200 mg/m3，硫酸霧(ρ)＜5 mg/m3。NaOH 和SO2反應生成的NaHSO3和Na2SO3從尾氣吸收塔儲液槽底部排出，被電除霧器捕集的酸霧在重力作用下，通過電除霧器底部的排污管排入水洗塔。

4 主要設備及運行指標

尾氣處理系統包括尾氣吸收塔、水洗塔和兩級電除霧器等設備。尾氣吸收塔和水洗塔均采用整體玻璃鋼制作。尾吸電除霧器采用立式，選用導電玻璃鋼材質，陰極電暈線為高效合金極線，高壓電源采用恒流源，主要由電極、陽極管、上下氣室和供電系統組成。

尾氣處理系統主要設備的規格參數見表3。

表3 尾氣處理系統主要設備的規格參數

自2019 年10 月開車以來，硫酸裝置運行穩定，尾氣處理系統各項工藝指標如下：

1）尾氣處理量設計值為134 000 m3/h，在生產負荷40%～110%范圍內，該系統均能穩定運行。

2）該系統整體壓降小于4 kPa，硫酸裝置二吸塔出口壓力能夠滿足該要求。

3）尾氣吸收塔循環液pH 值控制在7.0～7.5，可保證排放尾氣中ρ(SO2)≤200 mg/m3。

4）所用脫硫吸收液為w(NaOH)32%的堿液，消耗量約0.9 m3/h；工藝水消耗約9 m3/h，主要用于電除霧器的沖洗。

5 運行效果

2019 年10 月24 日，尾氣酸霧治理項目正式開車，硫酸裝置2#和3#系統各一部分爐氣并入新尾氣系統，流量約40 000 m3/h；10 月25 日下午將3#系統硫酸尾氣超重力機出口至煙囪的閥門關閉后，3#系統硫酸爐氣基本全部并入新尾氣系統，流量達到70 000 m3/h。2019 年11 月，2 套硫酸系統尾氣全部并入新尾氣系統，氣體總流量達到100 000 m3/h。2020 年1 月14—15 日對排放尾氣進行連續監測，監測數據見表4。

表4 尾氣排放監測數據

由表4 可見：尾氣最大小時排放濃度ρ(SO2)＜3 mg/m3，硫酸霧(ρ)為3.23 mg/m3。尾氣經過尾氣吸收塔、水洗塔和兩級電除霧器處理，滿足ρ(SO2)≤200 mg/m3，硫酸霧(ρ) ≤5 mg/m3的排放要求。

6 結語

南化公司尾氣處理系統工藝技術先進、成熟、可靠，技術路線合理可行，從試開車至今連續穩定運行，徹底解決了硫酸裝置尾氣排放不達標的問題，滿足了國家相關標準規定的要求，企業的環保效益和社會效益遠大于經濟效益。該尾氣處理系統的技術改造充分利用了企業自身和當地的資源優勢，是對當前國家相關產業環保政策的積極響應，也是對企業自身產業鏈的優化升級。