探讨烟气制酸影响干燥酸浓度之因素.pdf

文章编号 1 0 0 7 0 4 6 X 2 0 1 3 0 3 0 0 2 2 0 3 固废利 用 探讨烟气制酸影响干燥酸浓度之因素 P r o b e in t o E f f e ct o f Acid P r o d u ct io n wit h F lu e Ga s o n Dr y Acid Co n ce n t r a t io n 王少龙 陆 占清 朱丽苹2 1 云南驰宏锌锗股份有限公司曲靖分公司 云南 曲靖6 5 5 0 0 0 2 曲靖师范学院 云南 曲靖6 5 5 0 0 0 摘 要 通过对烟气制酸工艺流程的介绍 主要探讨了烟气带水量 串酸量影响干燥酸浓度的原理 同时分析 了 气液流动速度 气液接触面积 喷淋密度对干燥酸浓度的影响 关键 词 干燥 酸浓度因素 中图分类号 T Q1 1 1 1 6 文献标志码 A Ab s t r a ct Th e p a p e r i n t r o d u ce s a p r o ce s s o f s u l f u r ic a cid p r o d u ct io n wit h fl u e g a s E f f e ct o f wa t e r a mo u n t o f fl u e g a s b e l t a n d s t r i n g a ci d a mo u n t o n d r y a ci d co n ce n t r a t io n wa s p r o b e d An d o t h e r f a ct o r s a f f e ct i n g d r y a cid co n c e n t r a t io n we r e a ls o a n a l y z e d Ke y wo r d s t h e d r y a cid co n ce n t r a t io n f a ct o 0 前 言 硫酸是重要的基础化工原料之一 是化学工业中重要 的产品 主要用于制造无机化学肥料 其次作为基础化工 原料用于有色金属的冶炼 石油精炼和石油化工 纺织印 染 无机盐工业 某些无机酸和有机酸 橡胶工业 油漆 工业以及国防军工 农药医药 制革 炼焦等工业部门 此外还用于钢铁酸洗 生产硫酸的原料主要有硫磺 硫铁矿 有色金属冶炼 烟气 石膏 硫化氢和废硫酸等物质 我国硫酸工业生产 的主要品种是 9 2 5 和 9 8 浓硫酸 以及含游离三氧化 硫2 0 的发烟硫酸 也有少数酸厂生产7 5 稀硫酸 6 5 发烟硫酸 蓄电池硫酸 试剂硫酸 液体三氧化硫 液体 二氧化硫 硫酸铵 亚硫酸铵 亚硫酸氢铵等产品l 2 1 影响干燥酸浓度因素探讨 目前云南驰宏锌锗股份有限公司曲靖分公司有两套烟 气制酸系统 分别处理来自 锌精矿冶炼烟气和铅精矿冶炼 烟气 两流程都引进国外先进工艺和 D C S 系统自动化控制 技术 转化系统采用了四段 3 1 式双接触工艺和 I一 换热流程 其工艺流程图见图 1 2 2 CD 3 2 01 3 铅系统 I J 艾 萨 炉 过 来烟 气 1净 1 1 l 锌系统 l 化f 沸腾炉过来烟气 j 1 厂 污酸 图 l 烟气制酸工艺流程 在该流程中干燥过程对制酸工艺将起到举足轻重的 作用 在干燥塔内进行的理化过程是 使用9 3 9 6 的 硫酸对从净化来的烟气进行干燥 除去烟气中所携带的水 分 从而保证进入转化工段烟气的含水量 3 0 m g m 那么干燥吸水其实质是水溶解于硫酸的过程 该干燥过程 其硫酸的浓度对水的吸水效果就显得尤为重要 下面对能 影响到干燥酸浓度的因素就进行探讨 1 1 烟气带水量 二氧化硫烟气干燥的工艺流程为 从电除雾来的二氧 化硫气体从干燥塔的下部进入干燥塔 同时 从干燥塔的 顶部喷淋适量密度的9 3 的干燥硫酸 气液两相在塔内的 填料表面进行充分接触并传质和传热 在两相充分接触时 由于浓硫酸具有强吸水性 干燥酸将气体中的水分充分吸 穹 一 一 收从而达到干燥水分的目的 经过干燥后的气体被风机送 往转化工段 冶炼烟气经过稀酸洗涤除尘 电除雾器除雾 以后 尘 氟 砷等杂质均达到了规定指标 但冶炼烟气 中的水分却增加了 达到了饱和状态 为了保证烟气中的 水分不影响后续工序的正常运行 就必须对烟气进行干燥 除水 烟气中携带水分量的多少与烟气温度 干燥塔人口操 作压强密切相关 烟气带人到干燥塔内的水分总量满足 以下公式 3 1 8 P H G H20 水在不同温度下的饱和蒸气压强见表 I 表 1 水在不同温度下的饱和蒸气压 温度 饱和蒸气压 温度 饱和蒸气压 温度 饱和蒸气压 e a c k P a c k P a 1 0 1 2 2 8l 2 2 2 6 4 4 7 3 4 5 3 2 2 9 ll 1 3 1 2 9 2 3 2 8 1 04 3 5 5 6 2 6 7 l2 I 4 0 2 7 2 4 2 9 8 5 0 3 6 5 9 4 5 3 1 3 1 4 9 7 9 2 5 3 1 6 9 O 3 7 6 2 7 9 5 1 4 5 9 8 8 2 6 3 3 6 2 9 3 8 6 6 2 9 8 l5 1 7 0 5 6 2 7 3 5 6 7 0 3 9 6 9 9 6 9 1 6 1 8 1 8 5 2 8 3 7 8 1 8 4 0 7 3 8 1 4 1 7 1 9 3 8 0 2 9 4 0 0 7 8 4 l 7 7 8 4 0 1 8 2 0 6 44 3 0 4 2 4 5 5 4 2 8 2 0 5 4 l9 2 1 9 7 8 31 4 4 9 5 3 4 3 8 6 4 6 3 2 0 2 3 3 8 8 3 2 4 7 5 7 8 4 4 9 1 0 7 5 2I 2 4 8 7 7 3 3 5 0 3 3 5 4 5 9 5 8 9 8 实际生产中一般干燥塔入口的温度范围在 2 5 4 0 c c 通过计算 在不同温度 相同操作负压的条件下 每小时 带人干燥塔的水分量见表 2 表 2 烟气在不同温度下带入干燥塔的水量 温度 带入水分量 m3 1 r 温度 带入水分量 m3 h 2 5 0 5 0 3 3 1 3 2 2 6 O 6 2 3 4 1 4 0 2 7 O 7 l 3 5 1 5 3 2 8 0 8 0 3 6 1 6 l 2 9 0 9 1 3 7 1 7 4 3 O 1 0 2 3 8 1 8 2 31 1 1 4 3 9 1 9 0 3 2 1 2 4 4 0 2 0 2 对表 2中的数据进行线性拟合 见图 2 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 4 0 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 温度厂 c 图 2 不同温度下烟气带入水量 1 2 进入干燥循环槽的串酸量 硫酸液面一般有水蒸气 硫酸蒸气和 s 0 三个组分 组分的含量通常以其蒸气压的高低或以g m 来表示 这 三个组分的多少 主要与硫酸浓度和温度有关 浓度低于 8 5 的硫酸在 1 0 0 以下 硫酸液面上的硫酸蒸气和s O 很少 实际上可认为只存在水蒸气 浓度超过 8 5 以后 随着酸浓度的上升 硫酸蒸汽的含量逐渐增加 水蒸气含 量逐渐减少 硫酸液面上的 s 0 要待酸浓度达到9 4 时 温度在 1 0 0 c C的情况下 才有微量显示 从水蒸气分压 越小则吸水性能越强这点来看 硫酸浓度越高越好 但 是硫酸浓度越高 硫酸液面上的硫酸蒸气分压越高 就越 容易生成酸雾 而且生成的酸雾粒子越小 同时酸温越 高 生成的酸雾越多 所以一般把干燥的烟气浓度确定为 9 3 冶炼烟气 人塔温度在 3 5 4 5 c C之间 为了保证干燥效率和控制 酸雾的生成量 必须严格控制干燥酸浓和酸温 泵循环酸 量 4 1 在烟气干燥过程中 硫酸吸收烟气中的水分 其浓度 会逐渐降低 为使循环酸浓度保持在一定范围内 需要不 断补人一定数量的 9 8 硫酸和不断移走部分 9 3 硫酸 补入和移走的数量是由烟气带入的水分量来决定的I 5 干燥塔与吸收塔串酸为干燥串一吸 一吸串干燥 二 吸酸浓仅靠加水控制 干燥循环槽酸浓指标控制在 9 4 9 4 5 之间 在此以9 4 2 5 计算 一吸串干燥酸量为Y 则 0 9 4 2 5 1 2 1 6 7 1 8 Y 注 1 2 1 6 7 是干燥塔内每小时被干燥酸吸收的水量 y 2 8 3 m h 同理可得到干燥串一吸的酸量为 则 z 5 0 9 6 6 2 1 r 1 2 1 6 7 x 1 8 k g h 5 3 1 5 6 2 7 k g h m 3 h 3 0 8 9 m 3 h 1 7 2 1 下转第 3 9页 3 2 0 1 3 粉煤灰 2 3 兰 竺 苎 见 剂 8 竺 誊 竺 3 譬 0 0新8 型 11水 泥2 1基 2 封5 孔 灌 浆 料 的 研 制 J 煤 炭 技 术 后 期 强 度 也 低 消泡剂2 7 9 1 流动度损失大 早期强度低 一 2 0 0 7 4 2 6 1 1 9 1 2 1 后 期 强 度 很 高 I 8 6 1 消 泡 剂 性 能 最 优 异 其 最 佳 掺 量 为 o 6 盛 砉 期 敝 性 4 早强剂碳酸锂效果并不明显 保水剂黏度较大的 5 1桑国臣刘加平 水 泥基 无收 缩复合 灌浆 料的 试验研 究 J 新 型建 筑 纤维素醚不适合灌浆料使用 M H P C S 0 0 P F效果较好 最 6 吴 N 芳 2 刘 0 0 小 7 兵 1 2 冰 泥 1 7 基 无收缩灌浆料试验研究 J 粉煤灰 2 o lo 2 7 1 o 佳量为 0 0 4 7 李英 丁 张 铬 徐迅 硬石 膏与高 铝水 泥掺 量对 无收 缩灌 浆料 性能的 影 II1 J 新型建筑材料 2 0 0 9 3 1 0 1 2 参考文献 郭 路 邓 青 普 通 硅 酸 盐 泥 基 灌 浆 料 的 试 验 研 究 J 江 西 嚣 羹 1的6 要 位 地 江 苏 省 建 材 2 0 0 8 2 6 1 0 一 2 冷达 张雄 沈中林 减水剂和早强剂对水泥基灌浆材料性能的影 收稿日 期 2 0 1 2 年 1 1 月 2 5日 上 接 第2 3 页 液膜变薄 更新快 有利于传质过程的进行 但流速过 从以上数据计算可以看出 在干燥酸吸收烟气中携带 快 流体阻力随之增大 而且还会出现乳化和液泛现象 水分的同时 其硫酸浓度会下降 但是通过从一吸塔串入 2 气液接触面积 增大气液接触面积 即一方面 合适量9 8 硫酸就可以平衡该浓度 从而让干燥酸浓度维 要注意选择表面积大 流体力学性能好的填料 如将拉西 持在正常范围 保证干燥酸的干燥效果 环改为矩鞍形环和阶梯环等 另一方面还要注意改进设备 结构 因气液两相有稳定的界面 气液间接触面积的大 1 3 其他因素 小 主要由 设备结构决定 例如将填充塔改为泡沫塔等 冶炼烟气在干燥塔内进行水分的干燥吸收 遵循双膜 3 喷淋密度 增加喷淋密度或改善喷淋状况 理论 其定义为 在气液两相接触时其间存在着界面 界 提高填料的润湿率 增加有效的接触面积 但要注意防止 面双方又分别存在着一层稳定的气膜和液膜 一切质量和 由此引起的阻力过大和带沫的现象 更要注意不能发生液 热量的传递必须克服气膜和液膜阻力后才可以进行 这就 泛现象 是我们所称的双膜理论 双膜理论的特点有以下 4点 1 相间质的传递 是以 分子扩散方式通过两层膜进 2 结 论 行的 在烟气干燥水分过程中 气体或气体中某些组分通 过气相主体以对流的形式扩散到气膜 然后以分子的扩散 本文对冶炼烟气制酸中干燥酸浓度的影响因素进行了 形式通过气膜到双膜界面而溶解于液膜 然后又以分子的 系统分析和探讨 主要影响因素有 烟气带入干燥塔的水 扩散形式通过液膜 再以对流扩散的方式传递到液相主体 量 从吸收槽串人干燥槽中的吸收酸量 气液流动速度 2 传质速度主要取决于传递的组分在气膜中的分压 气液接触面积 喷淋密度等 通过系统分析可以更好指导 和液膜中的浓度 在气膜组分分压越高 液膜中组分浓度 烟气制酸生产 确保生产顺利进行 6 越低 传质推动力就越大 传质速度越快 反之 传质速 度越慢 参考文献 3 在气液两相的主体中 对流扩散的阻力比分子扩 1 1孟昭 华 蒋继 穆 有 色冶 炼烟 气 制酸工 业 现状及 发 展 J 世 界有色 金 属 散的阻 力小 得多 由 于 传递的阻 力主 要集中 在两种 膜上 2 2曹 0 0庞 0 文 2 周 2 2 伙 2 胜5 大 冶 诺 兰 达 炉 烟 气 制 酸 装 置 运 行 总 结 J 有 色 冶 炼 所以传质的速度决定于在两膜中的扩散速度 用液体吸收 1 9 9 9 5 1 6 1 8 气体的速度 主要取决于气体通过气膜的扩散速度 3 有 色金 属 工业 设 计总 设计 师 手册 编写 组 总 设 计师 手