来源:中国化工信息网 2008年2月21日 |
| 上海硫酸厂(简称上硫厂)硫酸生产原采用矿石。制酸工艺，装置生产能力为年产15万t硫酸。原料硫铁矿来自广东、安徽、江西等矿区，经提取矿中有效成分硫元素后，产出的大量矿渣部分处理到钢铁厂作为炼铁原料，大部分作为水泥厂生产中的添加料，以调整水泥原料成分，增加水泥强度。 矿石制酸工艺存在的最大问题是对环境污染大，大量的污水、粉尘及矿渣严重影响着周围环境；另外操作环境恶劣、操作强度高。同时能耗也高，环保费用无法承受。而在人们对环境质量要求越来越高，政府对环境整治决心越来越大的现状下，上硫厂的硫酸生产到了非采取“行动”不可的时候了。是保留原生产工艺——矿石制酸，而加大环保治理投入，还是选择从工艺流程上改进措施，从根本上解决问题?经过认真深入的分析研究，最终上硫厂选择了工艺改进的方案，由矿石制酸改为硫磺制酸工艺，即以液体硫磺为原料来生产硫酸，从根本上解决了矿石制酸生产时产出的大量污水、粉尘、矿渣对环境的污染问题。使上硫厂从沉重的环保困境中得以解脱，使生产经营步入良性循环。 1 矿石制酸工艺流程 1.1 工艺流程 1.2 过程分析 (1)矿料 矿料为硫铁矿，主要成分为FeS2。矿料平均含硫为30%，各矿区的含硫量波动大，且含有砷、氟元素。因为生产1t硫酸需耗1t矿料，故矿料需求量大。由此造成运输量巨大，运输费用高，且堆放场地大的问题。 (2)粉碎 因为进厂的矿料大小不一，且有部分块料。在进入沸腾炉焙烧之前必须进行破碎，以达到3.5min×3.5mm以下的要求。大块料采用腭式破碎机破碎，再用反击式破碎机进一步破碎。在此过程中产生大量粉尘，对环境污染相当严重，能耗也大。 (3)焙烧 破碎合格的矿料投入沸腾炉焙烧，二硫化铁与空气中的氧反应生成二氧化硫。 4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3+3305.36kJ 生产1mol SO2产生0.25mol Fe2O3 S的原子转化率为100%，O的原子转化率为72.7%。 (4)水洗净化 沸腾炉出口二氧化硫气体中含有固体悬浮物和气体组分：矿尘、二氧化硫、氧、三氧化二砷、氟化氢等。需要的是二氧化硫和氧，二氧化硫和氧在转化器内转化为三氧化硫，三氧化硫通过吸收塔生成硫酸。而其他的杂质均应除去，否则影响生产。 炉气中矿尘浓度高达150-300g／m3，将使管道堵塞、触媒结块失去活性、转化器阻力上升。三氧化二砷使钒触媒中毒。氟化氢引起触媒粉化，活性下降。因为对气体状态的砷、氟，目前工业上尚不能进行干法净化法将它们从炉气中分离出来，故仍须用水洗涤来进行分离，将砷、氟化合物吸收溶解到洗涤、水中，达到二氧化硫气体净化目标。故在这一过程中需用大量水洗涤，从而产出大量污水，平均每吨酸产出污水10-15t。从沸腾炉出来的二氧化硫气体温度在900℃左右，通过除尘、水洗净化后，二氧化硫气体温度降到40℃左右。在这一过程中大量的能量被消耗，没有被很好地利用，且要增加许多动力设备，增加能耗。 (5)干燥以后工序变化不大。 2 硫磺制酸工艺流程 2.1 液硫 来自日本石油工业提炼后的液体硫磺纯度高，含量达99.9%，无其他杂质。储存场地小，运输量小，硫磺约5万t/a。 2.2 焙烧 S+O2=SO2+热量 生产1mol SO2产生零废物，S、O的原子转化率都为100%，这样就提高了提高原子转化率。 3 硫磺制酸与矿石制酸工艺比较 3.1 减少工序，消除污染源 硫磺制酸工艺少了粉碎、水洗净化两道复杂的工序，同时也消除了三大污染源——粉尘、污水、矿渣。 3.2 能源消耗下降 (1)工艺过程改进后，动力设备投用量大幅减少，动力消耗明显下降。矿石制酸电耗为110kWh／t，硫磺制酸为70kW·h/t，下降了36%；深井水用量从100万t/a，下降到20万t／a。 (2)硫磺制酸工艺能源利用更加合理。硫磺炉出口的1000℃温度的二氧化硫气体经中压锅炉、过热器、省煤器充分利用热量后，二氧化硫气体降温至420℃进入转化器。 3.3 生产场地缩小，为企业提供了发展空间 由于工艺过程改进后，工艺路线大幅缩短，生产用地大幅缩小，现生产装置占地仅不到原装置的十分之一，且节省了大量矿料和矿渣堆场，这对企业的发展和充分利用土地资源极为重要。 3.4 效果 工艺改造前后的效果见表1。 表1 工艺改造前后的效果
4 结论 上硫厂工艺的改进，确实是选择了一条清洁生产的工艺，只有这样才能使化工企业生存和发展得更好。 |
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shenxirong2006 (2008-11-16 18:18:39)