活性炭法尾氣脫硫培訓(xùn)材料

1、大冶有色金屬股份有限公司硫酸三系改造硫酸裝置尾氣處理工程理論培訓(xùn)材料16第一章 脫硫系統(tǒng)工藝介紹1.1前言大冶有色金屬有色公司硫酸裝置在生產(chǎn)過程中，排放的尾氣含有一定濃度的二氧化硫。二氧化硫（SO2）是一種酸性氣體，進(jìn)入大氣環(huán)境后對(duì)人體呼吸道會(huì)造成直接的傷害，動(dòng)植物直接接觸也會(huì)發(fā)生中毒反應(yīng)。二氧化硫與空氣中的氧氣（O2）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變成三氧化硫（SO3）。三氧化硫溶于水成為硫酸是酸雨的主要成分，對(duì)設(shè)備、建筑物等造成腐蝕。因此我國在十二五期間加大了環(huán)境保護(hù)的力度，必須嚴(yán)格控制二氧化硫的排放。大冶有色金屬有限公司硫酸生產(chǎn)車間四系統(tǒng)每小時(shí)產(chǎn)生含硫煙氣14萬標(biāo)方，每天排放二氧化硫3.4噸左右，為了達(dá)到

2、國家排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)達(dá)到節(jié)能減排的目的。大冶有色金屬有限公司采用四川大學(xué)國家煙氣脫硫中心與中國化學(xué)第六建設(shè)有限公司的新型催化劑法煙氣脫硫技術(shù)對(duì)硫酸尾氣進(jìn)行處理即達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)又能回收副產(chǎn)物硫酸。凈化了環(huán)境又提高了硫酸的產(chǎn)量。1.2硫酸尾氣的特點(diǎn)大冶有色金屬有限公司硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)的煙氣通過煙管引入脫硫系統(tǒng)，其中四系統(tǒng)煙氣量為140000Nm3/h，三系統(tǒng)（在建）為200000Nm3/h，總煙氣量為340000Nm3/h。煙氣主要設(shè)計(jì)指標(biāo)如下：煙氣SO2含量：約1000mg/Nm3；煙氣溫度：60-80；煙氣含水量：0%；煙氣O2含量：6%。粉塵含量：0%四系統(tǒng)尾氣至脫硫塔進(jìn)口壓力：大于3000Pa

3、；三系統(tǒng)設(shè)計(jì)尾氣至脫硫塔進(jìn)口壓力：大于3000Pa。兩條生產(chǎn)線硫酸尾氣利用脫硫系統(tǒng)余壓分別進(jìn)入2個(gè)獨(dú)立脫硫塔，經(jīng)脫硫處理后，由煙管集中引至煙囪達(dá)標(biāo)排放。 1.3新型催化法脫硫原理活性炭吸附SO2既有物理吸附又有化學(xué)吸附。當(dāng)煙氣中沒有氧和水蒸汽存在時(shí)，活性炭吸附SO2僅為物理吸附，吸附量較小，而當(dāng)煙氣中有氧和水蒸汽存在時(shí)，在物理吸附過程中還發(fā)生化學(xué)吸附。當(dāng)SO2通過物理吸附到達(dá)活性炭表面上時(shí)，由于活性炭表面具有催化作用，會(huì)把SO2氧化成SO3，而當(dāng)有水蒸氣存在時(shí)就會(huì)變成H2SO4，從而利于這個(gè)吸附反應(yīng)連續(xù)的除去SO2。有氧和水蒸汽存在時(shí)，活性炭吸附SO2的吸收過程可表示為：（*表示為吸附于活性炭

4、表面的分子）前三個(gè)為物理吸附，后兩個(gè)均為化學(xué)吸附?；瘜W(xué)反應(yīng)總反應(yīng)式為：我們將整個(gè)脫硫過程分為三個(gè)部分，示意圖如下：吸附富集催化氧化洗滌制酸SO2被吸附富集起來SO2被催化氧化為SO3水吸收SO3生成硫酸，釋放活性位1.4新型催化法脫硫工藝的特點(diǎn)脫硫和產(chǎn)酸是新型催化法脫硫工藝的兩個(gè)主要特點(diǎn)。1.為了滿足催化反應(yīng)新型催化法脫硫工藝對(duì)煙氣的成分有一定的要求，本次脫硫工藝采用對(duì)煙氣進(jìn)行預(yù)處理以達(dá)到新型催化法脫硫反應(yīng)的條件。2.硫酸作為一種脫硫副產(chǎn)品，產(chǎn)量、濃度和雜質(zhì)含量影響因素歸納如下：（1） 煙氣量和煙氣中二氧化硫濃度二氧化硫總量越大，可以得到的硫酸量越多。（2） 再生程序和再生用水量在滿足脫硫效率

5、，催化劑再生完全的情況下，合理的再生方式和較少的用水量可以得到更高濃度的硫酸。（3） 脫硫后煙氣二氧化硫濃度排放要求排放要求越高，兩次再生之間的間隔時(shí)間越短，硫酸濃度越低。1.5脫硫劑的組成1.6工藝和設(shè)備大冶有色金屬硫酸裝置脫硫工藝流程如下圖1所示。圖中只包含了主要功能部分。實(shí)際脫硫工藝包含煙氣收集系統(tǒng)，煙氣增濕調(diào)質(zhì)系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、再生系統(tǒng)和排氣煙囪五個(gè)部分。1.6.1煙氣收集系統(tǒng)硫酸三系統(tǒng)和四系統(tǒng)的煙氣在進(jìn)入原有煙囪之前通過煙管引入調(diào)質(zhì)增濕系統(tǒng)。新增玻璃鋼煙囪，煙氣經(jīng)脫硫凈化后引至玻璃鋼煙囪。煙囪脫硫塔再生液池成品酸池含硫尾氣增濕系統(tǒng)蒸汽管道圖1 脫硫工藝框圖1.6.2調(diào)質(zhì)增濕系統(tǒng)調(diào)質(zhì)增濕

6、系統(tǒng)功能主要是向干煙氣中噴入一定量的蒸汽，以達(dá)到新型催化法工藝要求，保證脫硫塔內(nèi)脫硫進(jìn)程的順利進(jìn)行。 1.6.3脫硫系統(tǒng)脫硫產(chǎn)酸系統(tǒng)示意圖如下圖2所示。煙氣經(jīng)過調(diào)質(zhì)增濕處理后進(jìn)入脫硫塔。此時(shí)煙氣溫度、濕度均達(dá)到工藝要求。煙氣從脫硫塔頂部進(jìn)入，自上而下通過脫硫劑，脫硫后從塔底排出去，通過玻璃鋼煙囪排放。增濕后煙氣去煙囪圖2 脫硫系統(tǒng)示意圖1.6.4再生系統(tǒng)再生液為稀硫酸及清水。脫硫劑經(jīng)過一段時(shí)間的脫硫，效率下降。為了保證較高的脫硫效率，脫硫劑需要再生，此時(shí)進(jìn)入脫硫塔的煙氣通過電動(dòng)碟閥截?cái)?。再生液自脫硫塔頂噴入，自上而下流?jīng)脫硫劑，從脫硫塔下部排液口排去。由于脫硫塔橫截面積較大，為了保證噴淋密度，

7、脫硫塔分為三個(gè)區(qū)，對(duì)每個(gè)區(qū)單獨(dú)輪流。為了提高脫硫劑再生效果和提高硫酸濃度，需要將再生液多次循環(huán)，并控制成品酸外運(yùn)量。再生液池液位需要控制在一定高度范圍，低于設(shè)定液位需要補(bǔ)充自來水。投用再生瀝干圖3 脫硫塔循環(huán)使用示意圖泵成品酸外運(yùn)再生液池補(bǔ)充自來水圖4 再生系統(tǒng)示意圖大冶有色金屬硫酸尾氣脫硫項(xiàng)目脫硫塔共八個(gè)，四個(gè)8米直徑塔，四個(gè)9米直徑塔，每個(gè)塔為三個(gè)分區(qū)。前期8米塔運(yùn)行時(shí)四個(gè)塔有三個(gè)塔在脫硫，一個(gè)塔在再生或者靜置，脫硫期間可根據(jù)工藝實(shí)現(xiàn)任意幾個(gè)塔的組合，根據(jù)PLC程序可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。再生酸池設(shè)置四個(gè)（如圖5所示），四個(gè)酸池內(nèi)硫酸濃度依次增加。設(shè)置一個(gè)成品酸池（V905），最高濃度的硫酸存儲(chǔ)在

8、成品酸池。這樣通過多級(jí)洗滌再生，可以獲得較高的硫酸濃度，并獲得較好的脫硫劑再生效果。圖5 四級(jí)洗滌再生圖6 脫硫系統(tǒng)平面布置圖(具體設(shè)備號(hào)見現(xiàn)場標(biāo)志牌)如圖6所示，再生系統(tǒng)配置兩臺(tái)離心泵（P902A/B），一開一備，Q=500m³/hH=80m P=220KW；濃酸泵一臺(tái)(P901), Q=20m³/h，H=30m，P=5.5KW 。主要使用的設(shè)備如表1-1所示。表1-1主要設(shè)備清單序號(hào)設(shè)備位號(hào)設(shè)備名稱技術(shù)規(guī)格臺(tái)數(shù)材質(zhì)1P901成品酸泵Q=20m³/h,H=30m,P=5.5KW1工程塑料2P902 A/B循環(huán)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襯玻璃鋼6V902稀酸槽二10000mm*5000mm*4000mm1襯玻璃鋼7V903稀酸槽三10000mm*5000mm*4000mm1襯玻璃鋼8V904稀酸槽四10000mm*5000mm*4000mm1襯玻璃鋼9V905成品酸槽10000mm*5000mm*4000mm1襯玻璃鋼10T901脫硫塔8000mm×4000mm4玻璃鋼11T902脫硫塔9000mm×4350mm4玻璃鋼12S101煙囪1玻璃鋼第二章 采樣和分

10、析化驗(yàn)針對(duì)實(shí)際情況，為滿足本次硫酸裝置尾氣處理工程需要，煙氣采樣主要是針對(duì)脫硫裝置進(jìn)出口煙氣成分的測定，包括煙氣的SO2含量、O2含量、H2O含量、粉塵含量、溫度、壓力。其中SO2和含量為本次脫硫工程驗(yàn)收的重點(diǎn)，檢測頻率較高。SO2含量的測定分為儀器法和化學(xué)法。儀器法可采用便攜式煙氣檢測儀，需要的條件為便攜式煙氣檢測儀主機(jī)、煙槍、附件、220V交流電源。化學(xué)法見標(biāo)準(zhǔn)。O2含量、H2O含量、粉塵含量的測定可通過便攜式煙氣檢測儀檢測，變化幅度不是很大，檢測頻率不需很高。溫度和壓力在PLC上有顯示，做記錄即可。分析主要針對(duì)稀硫酸產(chǎn)品，主要檢測稀硫酸的酸度，硫酸根濃度，雜質(zhì)含量。硫酸的酸度主要通過酸堿

11、滴定來測量，指示劑為酚酞。硫酸根濃度主要通過分光光度計(jì)測量。雜質(zhì)含量通過過濾來測量。2.1 SO2濃度的測定SO2濃度的測定有很多種方法，其中，國標(biāo)法有固定污染源排氣中二氧化硫的測定碘量法（HJ/T 56-2000），固定污染源排氣中SO2的測定定電位電解法（HJ/T 57-2000），環(huán)境空氣SO2的測定 甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法（HJ 482-2009），四氯汞鹽吸收-副玫瑰苯胺分光光度法（HJ 483-2009）。其中四氯汞鹽吸收-副玫瑰苯胺分光光度法，由于四氯汞鉀溶液為劇毒物質(zhì)，防護(hù)要求很高；定電位電解法測定范圍為15mg/m314300mg/m3；碘量法測定范圍在1006000

12、mg/m3，在工廠使用較多。具體操作步驟見附表。除了國標(biāo)法外，實(shí)驗(yàn)室也采用了溴甲酚綠-甲基紅作指示劑，通過酸堿滴定測其濃度。取100ml 3%濃度的雙氧水于吸收瓶，加入3-4滴溴甲酚綠-甲基紅指示劑，此時(shí)溶液呈現(xiàn)淡綠色。通過濕式氣體流量計(jì)，往吸收瓶里通入一定體積（常取1L氣體）的煙氣，若煙氣含有SO2，則SO2被雙氧水氧化為SO3被水吸收生成硫酸，指示劑顏色突變?yōu)榧t色。變紅后，取下吸收瓶用標(biāo)準(zhǔn)堿液滴定，使得指示劑從紅色恢復(fù)為淡綠色為終點(diǎn)，通過計(jì)算得出SO2濃度。2.1.1指示劑的配制GB/T 6032002中規(guī)定如下：溴甲酚綠甲基紅指示液溶液：稱取0.1g溴甲酚綠，溶于乙醇(95%)，用乙醇(

13、95%)稀釋至100 mL。溶液：稱取0.1g甲基紅，溶于乙醇(95%)，用乙醉(95%)稀釋至100 ml,取30mL溶液,10mL溶液，混勻。2.1.2氧化劑的配制用蒸餾水稀釋雙氧水，制得3%濃度的雙氧水。2.2硫酸根離子濃度的測定硫酸根離子濃度的測定方法采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)法：水質(zhì) 硫酸鹽的測定 鉻酸鋇分光光度法（HJ/T 342-2007）。操作過程中，要掌握好鉻酸鋇懸濁液的配制，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。具體操作步驟見附表。第三章 控制參數(shù)和控制點(diǎn)3.1脫硫系統(tǒng)的參數(shù)硫酸尾氣處理工程總流程圖詳見圖號(hào)SH1001-900-B-101，系統(tǒng)需要控制的參數(shù)有脫硫塔的工作順序、再生池（V901、V902、V90

14、3、V904、V905）的液位，蒸汽的流量、清水的補(bǔ)給量，成品硫酸的外運(yùn)量、再生液的流量和洗滌時(shí)間，其他參數(shù)有煙氣的流量、溫度、壓力，這些參數(shù)生產(chǎn)過程中要做以記錄。3.2脫硫系統(tǒng)的控制點(diǎn)脫硫系統(tǒng)每一條需要控制參數(shù)的調(diào)整都對(duì)應(yīng)有一定的控制點(diǎn)，下面就針對(duì)控制參數(shù)鎖對(duì)應(yīng)的控制點(diǎn)做以介紹，其中提到的閥門位號(hào)對(duì)照流程圖。3.3脫硫塔的工作順序。脫硫塔的工作順序主要通過控制脫硫塔進(jìn)口閥門關(guān)閉和再生液進(jìn)出口關(guān)閉來實(shí)現(xiàn)，涉及到的閥門有KV101-1至KV101-20，KV102-1至KV102-20。脫硫塔順序前期調(diào)整主要通過手動(dòng)來調(diào)整，脫硫塔的脫硫時(shí)間滿足工藝要求即可切換到自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。3.4再生池的液位再

15、生池的液位主要通過再生泵(P902A/B)輸送液體、控制再生池進(jìn)出口閥門的關(guān)閉來實(shí)現(xiàn)，涉及到閥門有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為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。手動(dòng)控制主要通過調(diào)節(jié)蒸汽閥組的閘閥的開度來實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)控制通過蒸汽調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)，涉及的閥門有FV101、FV102。3.6清水的補(bǔ)給清水的補(bǔ)給主要通過生產(chǎn)用水總管的閥門來控制。3.7成品酸的外運(yùn)量成品酸的外運(yùn)量主要通過成品酸泵P901的輸送和運(yùn)行時(shí)間確定。3.8再生液的流量和清洗時(shí)間再生液的流量主要通過變

16、頻器控制再生泵P902A/B的頻率來實(shí)現(xiàn)，清洗時(shí)間主要通過改變脫硫塔再生液進(jìn)出口閥門的開閉時(shí)間來控制。整個(gè)脫硫系統(tǒng)的控制點(diǎn)中，脫硫塔的工作順序、再生液的流量和清洗時(shí)間為前期調(diào)試的重點(diǎn)，實(shí)際操作要根據(jù)現(xiàn)場煙氣實(shí)際條件手動(dòng)調(diào)整，達(dá)到新型催化法的工藝要求時(shí)可切換到自動(dòng)運(yùn)行程序。 第四章 重要設(shè)備的啟動(dòng)和停車4.1再生泵P902A/B的啟動(dòng)（一個(gè)單元再生開始）再生泵為兩臺(tái)，一用一備，生產(chǎn)過程中只用其中一臺(tái)即可，以P902A為例，啟動(dòng)程序如下：（1）按照程序通過PLC手動(dòng)打開脫硫塔進(jìn)出口，再生池進(jìn)出口的閥門。手動(dòng)打開需要啟動(dòng)的離心泵的進(jìn)口閥門。（2）手動(dòng)打開離心泵P902A的進(jìn)口閥門。同時(shí)檢查P902B

17、的進(jìn)口閥門，確保為關(guān)死狀態(tài)。（3）檢查離心泵的出口蝶閥為關(guān)閉狀態(tài)，指針指向關(guān)閉位置時(shí)再向關(guān)閉方向轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)輪不能動(dòng)為止。（4）檢查軸承潤滑油位是否正常、正常情況為潤滑油在液位視鏡的中間位置。（5）打開冷卻水的開關(guān)，直至出液管有清水流出，清水流出時(shí)用PH試紙檢測其酸堿度，中性時(shí)為正常。如果顯酸性，說明軸封位置有泄露，要做設(shè)備維護(hù)和修理。（6）對(duì)P902A的開關(guān)進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)，確認(rèn)泵不反轉(zhuǎn)后打開開關(guān)。（7）觀察泵出口的壓力表，壓力表顯示正常無波動(dòng)后，緩慢打開出口蝶閥，直至全開。（8）通過PLC調(diào)節(jié)泵的頻率，使泵的流量達(dá)到工藝要求的流量。4.2再生泵P902A/B的關(guān)閉（一個(gè)單元再生結(jié)束）以P902

18、A為例，說明泵的關(guān)閉。（1） 通過PLC或者現(xiàn)場手動(dòng)停止P902A泵。（2） 根據(jù)程序要求調(diào)整脫硫塔進(jìn)出口、再生池進(jìn)出口的閥門關(guān)閉狀態(tài)。（3） 關(guān)閉P902A進(jìn)出口的蝶閥。（4） 通過PH試紙檢測冷卻水的出口酸堿度，正常后關(guān)閉冷卻水。4.3成品酸泵P901的啟動(dòng)（1） 打開P901泵的進(jìn)口閥門。（2） 關(guān)閉P901的出口閥門。（3）檢查軸承潤滑油位是否正常、正常情況為潤滑油在液位視鏡的中間位置。（4）打開冷卻水的開關(guān)，直至出液管有清水流出，清水流出時(shí)用PH試紙檢測其酸堿度，中性時(shí)為正常。如果顯酸性，說明軸封位置有泄露，要做設(shè)備維護(hù)和修理。（5）對(duì)P902A的開關(guān)進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)，確認(rèn)泵不反轉(zhuǎn)后打開開關(guān)。（6）觀察泵出口的壓力表，壓力表顯示正常無波動(dòng)后，緩慢打開出口蝶閥，直至全開。4.4成品酸泵P901的關(guān)閉（1）現(xiàn)場手動(dòng)停止P901泵。（2）關(guān)閉P902A進(jìn)出口的蝶閥。（3）通過PH試紙檢測冷卻水的出口酸堿度，正常后關(guān)閉冷卻水。4.5PLC控制系統(tǒng)的啟動(dòng)安裝調(diào)試完畢，程序調(diào)試完畢后編制。4.6變頻器的啟動(dòng)安裝調(diào)試完畢后編制啟動(dòng)規(guī)程第五章 安全與勞動(dòng)保護(hù)進(jìn)入脫硫系統(tǒng)需要注意、酸腐蝕、噪聲、電擊、高空墜落、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械損傷、掉入人孔溺水等危險(xiǎn)。5.1危險(xiǎn)標(biāo)識(shí)（1）腐蝕 硫酸環(huán)境，稀酸腐蝕（2）電擊 配