活性炭法尾气脱硫培训材料

1、大冶有色金属股份有限公司硫酸三系改造硫酸装置尾气处理工程理论培训材料16第一章 脱硫系统工艺介绍1.1前言大冶有色金属有色公司硫酸装置在生产过程中，排放的尾气含有一定浓度的二氧化硫。二氧化硫（SO2）是一种酸性气体，进入大气环境后对人体呼吸道会造成直接的伤害，动植物直接接触也会发生中毒反应。二氧化硫与空气中的氧气（O2）发生化学反应变成三氧化硫（SO3）。三氧化硫溶于水成为硫酸是酸雨的主要成分，对设备、建筑物等造成腐蚀。因此我国在十二五期间加大了环境保护的力度，必须严格控制二氧化硫的排放。大冶有色金属有限公司硫酸生产车间四系统每小时产生含硫烟气14万标方，每天排放二氧化硫3.4吨左右，为了达到

2、国家排放标准，同时达到节能减排的目的。大冶有色金属有限公司采用四川大学国家烟气脱硫中心与中国化学第六建设有限公司的新型催化剂法烟气脱硫技术对硫酸尾气进行处理即达到国家排放标准又能回收副产物硫酸。净化了环境又提高了硫酸的产量。1.2硫酸尾气的特点大冶有色金属有限公司硫酸生产系统的烟气通过烟管引入脱硫系统，其中四系统烟气量为140000Nm3/h，三系统（在建）为200000Nm3/h，总烟气量为340000Nm3/h。烟气主要设计指标如下：烟气SO2含量：约1000mg/Nm3；烟气温度：60-80；烟气含水量：0%；烟气O2含量：6%。粉尘含量：0%四系统尾气至脱硫塔进口压力：大于3000Pa

3、；三系统设计尾气至脱硫塔进口压力：大于3000Pa。两条生产线硫酸尾气利用脱硫系统余压分别进入2个独立脱硫塔，经脱硫处理后，由烟管集中引至烟囱达标排放。 1.3新型催化法脱硫原理活性炭吸附SO2既有物理吸附又有化学吸附。当烟气中没有氧和水蒸汽存在时，活性炭吸附SO2仅为物理吸附，吸附量较小，而当烟气中有氧和水蒸汽存在时，在物理吸附过程中还发生化学吸附。当SO2通过物理吸附到达活性炭表面上时，由于活性炭表面具有催化作用，会把SO2氧化成SO3，而当有水蒸气存在时就会变成H2SO4，从而利于这个吸附反应连续的除去SO2。有氧和水蒸汽存在时，活性炭吸附SO2的吸收过程可表示为：（*表示为吸附于活性炭

4、表面的分子）前三个为物理吸附，后两个均为化学吸附。化学反应总反应式为：我们将整个脱硫过程分为三个部分，示意图如下：吸附富集催化氧化洗涤制酸SO2被吸附富集起来SO2被催化氧化为SO3水吸收SO3生成硫酸，释放活性位1.4新型催化法脱硫工艺的特点脱硫和产酸是新型催化法脱硫工艺的两个主要特点。1.为了满足催化反应新型催化法脱硫工艺对烟气的成分有一定的要求，本次脱硫工艺采用对烟气进行预处理以达到新型催化法脱硫反应的条件。2.硫酸作为一种脱硫副产品，产量、浓度和杂质含量影响因素归纳如下：（1） 烟气量和烟气中二氧化硫浓度二氧化硫总量越大，可以得到的硫酸量越多。（2） 再生程序和再生用水量在满足脱硫效率

5、，催化剂再生完全的情况下，合理的再生方式和较少的用水量可以得到更高浓度的硫酸。（3） 脱硫后烟气二氧化硫浓度排放要求排放要求越高，两次再生之间的间隔时间越短，硫酸浓度越低。1.5脱硫剂的组成1.6工艺和设备大冶有色金属硫酸装置脱硫工艺流程如下图1所示。图中只包含了主要功能部分。实际脱硫工艺包含烟气收集系统，烟气增湿调质系统、脱硫系统、再生系统和排气烟囱五个部分。1.6.1烟气收集系统硫酸三系统和四系统的烟气在进入原有烟囱之前通过烟管引入调质增湿系统。新增玻璃钢烟囱，烟气经脱硫净化后引至玻璃钢烟囱。烟囱脱硫塔再生液池成品酸池含硫尾气增湿系统蒸汽管道图1 脱硫工艺框图1.6.2调质增湿系统调质增湿

6、系统功能主要是向干烟气中喷入一定量的蒸汽，以达到新型催化法工艺要求，保证脱硫塔内脱硫进程的顺利进行。 1.6.3脱硫系统脱硫产酸系统示意图如下图2所示。烟气经过调质增湿处理后进入脱硫塔。此时烟气温度、湿度均达到工艺要求。烟气从脱硫塔顶部进入，自上而下通过脱硫剂，脱硫后从塔底排出去，通过玻璃钢烟囱排放。增湿后烟气去烟囱图2 脱硫系统示意图1.6.4再生系统再生液为稀硫酸及清水。脱硫剂经过一段时间的脱硫，效率下降。为了保证较高的脱硫效率，脱硫剂需要再生，此时进入脱硫塔的烟气通过电动碟阀截断。再生液自脱硫塔顶喷入，自上而下流经脱硫剂，从脱硫塔下部排液口排去。由于脱硫塔横截面积较大，为了保证喷淋密度，

7、脱硫塔分为三个区，对每个区单独轮流。为了提高脱硫剂再生效果和提高硫酸浓度，需要将再生液多次循环，并控制成品酸外运量。再生液池液位需要控制在一定高度范围，低于设定液位需要补充自来水。投用再生沥干图3 脱硫塔循环使用示意图泵成品酸外运再生液池补充自来水图4 再生系统示意图大冶有色金属硫酸尾气脱硫项目脱硫塔共八个，四个8米直径塔，四个9米直径塔，每个塔为三个分区。前期8米塔运行时四个塔有三个塔在脱硫，一个塔在再生或者静置，脱硫期间可根据工艺实现任意几个塔的组合，根据PLC程序可实现自动运行。再生酸池设置四个（如图5所示），四个酸池内硫酸浓度依次增加。设置一个成品酸池（V905），最高浓度的硫酸存储在

8、成品酸池。这样通过多级洗涤再生，可以获得较高的硫酸浓度，并获得较好的脱硫剂再生效果。图5 四级洗涤再生图6 脱硫系统平面布置图(具体设备号见现场标志牌)如图6所示，再生系统配置两台离心泵（P902A/B），一开一备，Q=500m³/hH=80m P=220KW；浓酸泵一台(P901), Q=20m³/h，H=30m，P=5.5KW 。主要使用的设备如表1-1所示。表1-1主要设备清单序号设备位号设备名称技术规格台数材质1P901成品酸泵Q=20m³/h,H=30m,P=5.5KW1工程塑料2P902 A/B循环水泵Q=500m³/hH=80m P=220

9、KW2904L3G901A管道混合器2000mm14G901B管道混合器2400mm15V901稀酸槽一10000mm*5000mm*4000mm1衬玻璃钢6V902稀酸槽二10000mm*5000mm*4000mm1衬玻璃钢7V903稀酸槽三10000mm*5000mm*4000mm1衬玻璃钢8V904稀酸槽四10000mm*5000mm*4000mm1衬玻璃钢9V905成品酸槽10000mm*5000mm*4000mm1衬玻璃钢10T901脱硫塔8000mm×4000mm4玻璃钢11T902脱硫塔9000mm×4350mm4玻璃钢12S101烟囱1玻璃钢第二章 采样和分

10、析化验针对实际情况，为满足本次硫酸装置尾气处理工程需要，烟气采样主要是针对脱硫装置进出口烟气成分的测定，包括烟气的SO2含量、O2含量、H2O含量、粉尘含量、温度、压力。其中SO2和含量为本次脱硫工程验收的重点，检测频率较高。SO2含量的测定分为仪器法和化学法。仪器法可采用便携式烟气检测仪，需要的条件为便携式烟气检测仪主机、烟枪、附件、220V交流电源。化学法见标准。O2含量、H2O含量、粉尘含量的测定可通过便携式烟气检测仪检测，变化幅度不是很大，检测频率不需很高。温度和压力在PLC上有显示，做记录即可。分析主要针对稀硫酸产品，主要检测稀硫酸的酸度，硫酸根浓度，杂质含量。硫酸的酸度主要通过酸碱

11、滴定来测量，指示剂为酚酞。硫酸根浓度主要通过分光光度计测量。杂质含量通过过滤来测量。2.1 SO2浓度的测定SO2浓度的测定有很多种方法，其中，国标法有固定污染源排气中二氧化硫的测定碘量法（HJ/T 56-2000），固定污染源排气中SO2的测定定电位电解法（HJ/T 57-2000），环境空气SO2的测定 甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法（HJ 482-2009），四氯汞盐吸收-副玫瑰苯胺分光光度法（HJ 483-2009）。其中四氯汞盐吸收-副玫瑰苯胺分光光度法，由于四氯汞钾溶液为剧毒物质，防护要求很高；定电位电解法测定范围为15mg/m314300mg/m3；碘量法测定范围在1006000

12、mg/m3，在工厂使用较多。具体操作步骤见附表。除了国标法外，实验室也采用了溴甲酚绿-甲基红作指示剂，通过酸碱滴定测其浓度。取100ml 3%浓度的双氧水于吸收瓶，加入3-4滴溴甲酚绿-甲基红指示剂，此时溶液呈现淡绿色。通过湿式气体流量计，往吸收瓶里通入一定体积（常取1L气体）的烟气，若烟气含有SO2，则SO2被双氧水氧化为SO3被水吸收生成硫酸，指示剂颜色突变为红色。变红后，取下吸收瓶用标准碱液滴定，使得指示剂从红色恢复为淡绿色为终点，通过计算得出SO2浓度。2.1.1指示剂的配制GB/T 6032002中规定如下：溴甲酚绿甲基红指示液溶液：称取0.1g溴甲酚绿，溶于乙醇(95%)，用乙醇(

13、95%)稀释至100 mL。溶液：称取0.1g甲基红，溶于乙醇(95%)，用乙醉(95%)稀释至100 ml,取30mL溶液,10mL溶液，混匀。2.1.2氧化剂的配制用蒸馏水稀释双氧水，制得3%浓度的双氧水。2.2硫酸根离子浓度的测定硫酸根离子浓度的测定方法采用行业标准法：水质 硫酸盐的测定 铬酸钡分光光度法（HJ/T 342-2007）。操作过程中，要掌握好铬酸钡悬浊液的配制，绘制标准曲线。具体操作步骤见附表。第三章 控制参数和控制点3.1脱硫系统的参数硫酸尾气处理工程总流程图详见图号SH1001-900-B-101，系统需要控制的参数有脱硫塔的工作顺序、再生池（V901、V902、V90

14、3、V904、V905）的液位，蒸汽的流量、清水的补给量，成品硫酸的外运量、再生液的流量和洗涤时间，其他参数有烟气的流量、温度、压力，这些参数生产过程中要做以记录。3.2脱硫系统的控制点脱硫系统每一条需要控制参数的调整都对应有一定的控制点，下面就针对控制参数锁对应的控制点做以介绍，其中提到的阀门位号对照流程图。3.3脱硫塔的工作顺序。脱硫塔的工作顺序主要通过控制脱硫塔进口阀门关闭和再生液进出口关闭来实现，涉及到的阀门有KV101-1至KV101-20，KV102-1至KV102-20。脱硫塔顺序前期调整主要通过手动来调整，脱硫塔的脱硫时间满足工艺要求即可切换到自动运行状态。3.4再生池的液位再

15、生池的液位主要通过再生泵(P902A/B)输送液体、控制再生池进出口阀门的关闭来实现，涉及到阀门有KV103-1、KV103-2、KV104-1、KV104-2、KV105-1、KV105-2、KV106-1、KV106-2、KV107-1。3.5蒸汽的流量蒸汽流量的控制分为手动控制和自动控制。手动控制主要通过调节蒸汽阀组的闸阀的开度来实现，自动控制通过蒸汽调节阀来调节，涉及的阀门有FV101、FV102。3.6清水的补给清水的补给主要通过生产用水总管的阀门来控制。3.7成品酸的外运量成品酸的外运量主要通过成品酸泵P901的输送和运行时间确定。3.8再生液的流量和清洗时间再生液的流量主要通过变

16、频器控制再生泵P902A/B的频率来实现，清洗时间主要通过改变脱硫塔再生液进出口阀门的开闭时间来控制。整个脱硫系统的控制点中，脱硫塔的工作顺序、再生液的流量和清洗时间为前期调试的重点，实际操作要根据现场烟气实际条件手动调整，达到新型催化法的工艺要求时可切换到自动运行程序。 第四章 重要设备的启动和停车4.1再生泵P902A/B的启动（一个单元再生开始）再生泵为两台，一用一备，生产过程中只用其中一台即可，以P902A为例，启动程序如下：（1）按照程序通过PLC手动打开脱硫塔进出口，再生池进出口的阀门。手动打开需要启动的离心泵的进口阀门。（2）手动打开离心泵P902A的进口阀门。同时检查P902B

17、的进口阀门，确保为关死状态。（3）检查离心泵的出口蝶阀为关闭状态，指针指向关闭位置时再向关闭方向转动转轮，转到转轮不能动为止。（4）检查轴承润滑油位是否正常、正常情况为润滑油在液位视镜的中间位置。（5）打开冷却水的开关，直至出液管有清水流出，清水流出时用PH试纸检测其酸碱度，中性时为正常。如果显酸性，说明轴封位置有泄露，要做设备维护和修理。（6）对P902A的开关进行点动，确认泵不反转后打开开关。（7）观察泵出口的压力表，压力表显示正常无波动后，缓慢打开出口蝶阀，直至全开。（8）通过PLC调节泵的频率，使泵的流量达到工艺要求的流量。4.2再生泵P902A/B的关闭（一个单元再生结束）以P902

18、A为例，说明泵的关闭。（1） 通过PLC或者现场手动停止P902A泵。（2） 根据程序要求调整脱硫塔进出口、再生池进出口的阀门关闭状态。（3） 关闭P902A进出口的蝶阀。（4） 通过PH试纸检测冷却水的出口酸碱度，正常后关闭冷却水。4.3成品酸泵P901的启动（1） 打开P901泵的进口阀门。（2） 关闭P901的出口阀门。（3）检查轴承润滑油位是否正常、正常情况为润滑油在液位视镜的中间位置。（4）打开冷却水的开关，直至出液管有清水流出，清水流出时用PH试纸检测其酸碱度，中性时为正常。如果显酸性，说明轴封位置有泄露，要做设备维护和修理。（5）对P902A的开关进行点动，确认泵不反转后打开开关。（6）观察泵出口的压力表，压力表显示正常无波动后，缓慢打开出口蝶阀，直至全开。4.4成品酸泵P901的关闭（1）现场手动停止P901泵。（2）关闭P902A进出口的蝶阀。（3）通过PH试纸检测冷却水的出口酸碱度，正常后关闭冷却水。4.5PLC控制系统的启动安装调试完毕，程序调试完毕后编制。4.6变频器的启动安装调试完毕后编制启动规程第五章 安全与劳动保护进入脱硫系统需要注意、酸腐蚀、噪声、电击、高空坠落、转动机械损伤、掉入人孔溺水等危险。5.1危险标识（1）腐蚀 硫酸环境，稀酸腐蚀（2）电击 配