株冶铅系统制酸新工艺

1、株冶铅系统制酸新工艺冶炼烟气制酸，是我国硫酸工业的重要组成部分。株冶 集团公司为治理铅烧结烟气对周边环境的污染，而引进动力 波泡沫洗涤净化烟气技术和新型WSA湿式气体制酸工艺。动力波泡沫洗涤烟气净化技术主要原理：我们知道，在气液两相流动体系中，流体的流型取决于 气液两相的相对质量流速，在一定条件下能形成稳定的泡沫 层。动力波泡沫洗涤烟气净化技术主要原理是；液体由反向 喷射器从气体相反的方向喷入直立的反向喷射筒，气体与液 体相撞，从而迫使液体呈现辐射状自里向外射向器壁，这样 在气液界面处建立起一定高度的高速喘动的泡沫区，气 液两相呈高速喘流接触，接触表面积大，根据气液的相对动 量，泡沫柱沿筒体上

2、下移动，以适应工况的变化。由于气体 与大面积不断更新的液体表面接触，在泡沫区即发生粒子的 收集及气体的吸收，相应进行热量的传递。这种洗涤原理的独特之处在于不但充分有效的利用了 气相能量，而且有效的利用了液相能量来形成接触界面，从 而达到高效捕集细粒，同时达到传热传质的目的。动力波洗涤器的泡沫接触方式具有以下特点：净化效率好且允许入口烟气含尘量高。由于该洗涤器 对粒子的捕集率与粒度的关系曲线较其他洗涤器平坦，因此 可有效进行分级洗涤，故可以用较低的能量费用来获得较高 的效率。允许烟气量波动范围大，可在50-100%之间变化，对总的除尘效率不产生影响。采用一个大的开有孔的喷嘴将液体喷入气体之中，这

3、 样循环液可在较高的含固量下运行且喷嘴不会被堵塞，由于 循环液含固量较高，故液体排放量可相应减少，这样污酸处 理的负荷可以减轻。开孔喷嘴的另一优点是喷出的液体不发生雾化，因此 烟气中就不含有细小的液滴，因为这种细小的液滴使得气 液难以分离，故杂质可随烟气带出。相应利用开孔喷嘴喷液 洗涤烟气的过程酸雾量的生成量较常规烟气净化流程少，这 也会相应减少电除雾器的负荷。动力波系统设备规格较小，配置紧凑，减少了占地面 积。设备结构简单，操作维护方便。株冶铅烟气动力波净化工艺过程： 铅烧结机的冶炼烟气经电收尘初步除尘后首先进入一 级动力波的反向喷射筒，与反向喷射来的液体相撞，在泡沫 区除尘、降温后，进入气

4、液分离槽进行气液分离。6#沸腾炉 冶炼烟气经空塔除尘、降温后进入一级动力波气液分离槽与 铅烧结烟气混合，混合后的烟气进入气体冷却塔进一步冷却 除尘，然后在二级动力波内进一步除去三氧化硫、粉尘和蒸 汽态杂质。系统的补水从由二级动力波加入，在其循环泵出口设置 串酸管进入气体冷却塔。为排出系统的热量，在气体冷却塔 循环泵出口后设置稀酸板式换热器，用循环水间接冷却，经 冷却后的循环酸自上向下淋洒，使烟气进一步降温、除尘， 出口温度降至38C左右，冷凝下来的循环酸在泵的出口设置 串酸管串入一级动力波。根据工艺要求，在一级动力波循环泵出口设置串酸管道 至圆锥沉降槽进行沉降，上清夜一部分溢流回一级动力波，

5、一部分经脱吸塔后进入空塔给 6#沸腾炉烟气降温、 除尘， 最 后进入上清夜储槽，由脱吸泵送往污酸处理。沉降底流则由 泵打入铅压滤机进行压滤，滤液返回圆锥沉降槽，铅滤饼作 为原料，返回铅冶炼系统。另外，为防止烟气温度过高，烧坏一级动力波洗涤器， 在其逆喷筒顶部设有哈氏合金溢流堰，并设事故水高位槽和 事故水阀，作为配套保护设施。经二级动力波出来后的烟气进入一级和二级电除雾器， 除去烟气中的酸雾、烟雾和粉尘。电除雾器是迄今捕集效率 最高，同时流体阻力又最小的气 -液分离设备。从电除雾器 出来得到纯净的二氧化硫气体，能够满足 WSA制酸的要求， 然后送往WSA制酸系统。WSA 制酸技术是丹麦托普索公司

6、开发的一种改进的湿式 气体制酸工艺，它是一种净化后的烟气不必进行任何干燥而 生产浓硫酸的催化工艺。TOPSO法的最大优点是，不管烟气 中的SQ浓度高或低，都能生产大于96%的浓硫酸。同时，该 工艺不产生任何废水和废产品，不使用任何化学吸收剂，尾 气排放能达到国家环保标准。WSA湿气制酸基本原理：由于SQ2的转化起燃温度为400 C,因此，须将净化后的洁净烟气通过系统内部产生的 热使其被加热，通过催化层反应如下：SQ+1/2Q2 化 SQ 3 T +99KJ/mol反应后的气体通过换热器降温，同时发生水合反应：SQ+HS H2SQ（气）+101KJ/mol然后，气体再经过 WSA冷凝器冷凝成硫酸

7、，反应如下：H2SQ（气）t H2SQ（液）+69KJ/molWSA冷凝器采用空气作为冷却介质，被加热的空气用来 进行原料气的预热，WSA工艺与传统的带干燥的制酸工艺相 比，具有许多不同之处，反应热、水合热及硫酸的部分冷凝 热在系统内部被全部回收，在这种情况下硫酸厂仅需很少的补充热即可维持生产，甚至不需要补充热也能维持生产株冶铅烟气WSA制酸工艺过程：工艺气体升温 由电除雾器过来的纯净的二氧化硫烟气经三段加热至 反应温度：首先，气体经过原料气体预热器（E101）,该换热器利用了 WSA冷凝器的热空气；然后烟气又在工艺气体预 热器（E103）中升温致400C（如果系统自热不平衡时烟气 在烧嘴H1

8、04中加热到反应温度 400C）。由于WSA工艺是湿 式制酸工艺，原料气体可以是非常湿的，在这种情况下，前 面的洗涤器所消耗的冷却水量可以降到最小。这样，气体洗 涤器的运转就非常灵活。原料气体风机可提供必要的动力， 以补偿原料气体在 WSA设备中的压力损失。热二氧化硫气体 的循环能保证温度总是高于熔盐热交换器中熔盐呈熔融状 态所需要的温度，原料气体风机总是在无腐蚀的环境中运 转。二氧化硫的转化加热到二氧化硫的转化起燃温度（约415 C）后，在二氧化硫转化器（R105）中，二氧化硫气体受托普索硫酸催化 剂的作用而被氧化，全部转化成三氧化硫，并形成部分硫酸 蒸汽。氧化反应发生在三层隔热的催化层中，

9、在层与层之间 有三段熔盐 - 气体内嵌式冷却器。一层氧化后的三氧化硫气体（约515C）进入一段熔盐-气体冷却器（E106）降温到约410 C,然后，进入二层催化层温度升高到约465 C，而后，进入二段熔盐-气体冷却器（E107）降温到385 C，再经过三 层催化层，最后到达三段熔盐 -气体冷却器（E108）,将温度 降到稍高于酸的露点约 290C,二氧化硫转化器（R105）产 生的热，以及熔盐换热器（E106、E107、E108）中因水合作用而产生的热都由熔盐带给工艺气体预热器（E103）。通过这样的方式，就既可能利用氧化热，又可能利用水合热，从 而把烟气温度始终保持在酸的露点以上。如果二氧化

10、硫的浓 度超过2.9%，过量的热将由熔盐冷却器（E161）带走。熔盐 通过热交换器和熔盐循环泵（P171 ）进行循环。熔盐系统是 一种非常稳定且易于操作的热交换系统。熔盐就是硝酸钾、 硝酸钠、亚硝酸钠的混合物，熔盐很稳定，熔点大约是140 C, 每年仅需调整一次。SO冷凝成硫酸最后一步是在 WSA冷凝器（E109）中冷凝成硫酸。 WSA冷凝器是一种立式管壳式换热器，其换热管由硼硅玻璃管制 造，冷却空气走管外，逆流向下通过冷凝器，含部分硫酸蒸 气的 SO3 气体由下向上走管内，酸在管内壁面及与玻管同质 的螺旋填料上冷凝下来，冷凝硫酸形成的液膜向下流，逐渐 被温度上升的热气体所浓缩，离开玻璃管时浓度达到98%，浓硫酸在冷凝器的底部收集起来。过量的水蒸气带着洁净的气体通过烟囱离开系统，温度降到约100 c，仅含几个 PPm的酸雾 , 尾气排放完全能够达到国家环保标准。综上所述，WSA低浓度湿式制酸有以下技术特点： （1） 气体中硫的回收率高，尾气能够达标排放。 （ 2）产物只有商 业等级的硫酸，具有一定的经济效益。 （ 3）热回收率高，可 副产蒸汽。（ 4）不产出需