專利名稱：鉛底吹爐煙氣五段觸媒兩轉兩吸制硫酸的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于有色金屬冶煉行業(yè)，尤其涉及一種在使用鉛底吹爐對鉛硫化礦煉鉛時，對氧化脫硫生成的含SO2的煙氣采用五段觸媒兩轉兩吸制取硫酸的方法。
背景技術：
用鉛硫化礦煉鉛時，需要氧化脫硫，生成含SO2的煙氣，傳統(tǒng)的燒結鍋-鼓風爐煉鉛工藝產生的煙氣，SO2濃度很低而且波動大，不能用來制酸；采用此工藝的企業(yè)，均將煙氣直接排空，嚴重污染環(huán)境。傳統(tǒng)的燒結機-鼓風爐煉鉛工藝產生的煙氣，SO2濃度為1-3.5％，也不能采用常規(guī)方法制酸，只能采用非穩(wěn)態(tài)轉化或托普索法制酸，非穩(wěn)態(tài)轉化制酸只能一轉一吸，制酸后的尾氣仍然達不到國家環(huán)保標準要求，污染環(huán)境。托普索法雖能使尾氣達標，但該法為丹麥專利，引進和設備投資巨大，一般冶煉企業(yè)難以承受。在此背景下，國內最近研究并建成了“氧氣底吹爐氧化-鼓風爐還原煉鉛新工藝”的工業(yè)化裝置。鉛硫化礦在氧氣底吹爐中可以產出含SO215％左右的煙氣，該煙氣溫度高達1000℃左右，含煙塵高達250g/Nm3以上，另外，還含有15％左右的水汽和0.3％以上的SO3。該煙氣經特殊設計的余熱鍋爐和電收塵器降溫除塵后，成份大致如下電收塵器出口煙氣成份(V％)
SO2SO3CO2N2O2H2O8.950.281.68 62.56 14.29 12.28煙氣溫度280-290℃以下(設計值)煙氣含塵250mg/Nm3左右煙氣含AS0.68g/Nm3左右煙氣含F(xiàn)0.40g/Nm3左右由于鉛冶煉煙氣中煙塵性質特殊，余熱鍋爐和電收塵的降溫，收塵效果不穩(wěn)定，實測的電收塵出口煙氣溫度和含塵濃度與設計值相差較大，分別為煙氣溫度320-350℃煙氣含塵0.15-10g/Nm3對這樣的煙氣，可以采用常規(guī)設計的凈化和四段觸媒，兩轉兩吸制酸，即凈化采用空塔-填料塔-間冷器-一級電除霧-二級電除霧流程，轉化采用四段觸媒，一般采用III+I流程，也有采用II+II流程的，但效果不如III+I流程好。這種常規(guī)流程，對鉛底吹爐煙氣，存在如下問題1、含塵量波動太大，在含塵高時，難以保證鼓風機出口含塵小于0.002g/Nm3的要求，造成對觸媒的損害。2、容易造成常規(guī)凈化設備中的空塔噴頭、填料塔、間冷器等的堵塞，進而造成系統(tǒng)運行不正常，甚至停產清理。3、由于氣濃較高，采用四段觸媒，兩轉兩吸制酸的尾氣，仍難達到環(huán)保標準小于850mg/Nm3的要求，要想達到環(huán)保標準要求，則需采用進口觸媒。
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的不足而提供一種針對氧氣底吹爐產生的鉛冶煉煙氣經余熱鍋爐和電收塵器降溫除塵后的特性，進行有效凈化后，采用五段觸媒，兩轉兩吸制酸，確保制酸后尾氣達到國家環(huán)保標準的要求的五段觸媒兩轉兩吸制取硫酸的方法。
本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的鉛底吹爐煙氣經除塵、降溫后，進入高效洗滌器內，與來自循環(huán)泵的循環(huán)液充分接觸進行除塵、降溫，由高效洗滌器排出的煙氣又進入填料塔，與來自循環(huán)泵經稀酸板式換熱器冷卻的循環(huán)液逆流接觸，進一步降溫、除塵，填料塔排出的煙氣進入電除霧器，除去酸霧及其它有害雜質后，送往干燥塔，干燥后的煙氣依次通過換熱器及轉化器進行五段觸媒兩轉兩吸后送入吸收塔進行吸收、制酸。
本發(fā)明具有如下積極效果1、能適應氧氣底吹爐煉鉛的煙氣經余熱鍋爐和電收塵器降溫收后性能的波動。即使溫高達320-350℃，含塵濃度達10g/Nm3左右，也能保證凈化系統(tǒng)的正常運行；保證鼓風機出口煙氣達到硫酸生產工藝的要求。避免了常規(guī)凈化易發(fā)生設備堵塞和鼓風機出口煙氣含達不到工藝要求的問題。
2、實現(xiàn)了觸媒國產化，而且確保轉化率達99.6％以上。根據(jù)環(huán)保部門監(jiān)測，硫酸尾氣中SO2含量低于100mg/Nm3。比國家環(huán)保標準850mg/Nm3還低得多?？纱蟠鬁p少鉛冶煉廠煙氣對環(huán)境的污染，為鉛冶煉廠實現(xiàn)清潔生產創(chuàng)造了條件。
3、電收塵器出口至高效洗滌器進口采用足夠長度的適當保溫的人字管，不僅可保證高效洗滌器入口煙氣溫度的要求，而且避免了管道腐蝕。
4、通過高位水箱向高效洗滌器溢流堰供水，即使突發(fā)停電事故，也可保證高效洗滌器不受損壞。
5、由于減少了設備故障率，使得包括底吹爐在內的整個系統(tǒng)的作業(yè)率提高，勞動條件得到改善，勞動強度降低，進而大幅度提高企業(yè)的經濟效益。


圖1為本發(fā)明的凈化工藝流程圖。
圖2為本發(fā)明的III+II型五段觸媒兩轉兩吸工藝流程圖。
圖3為本發(fā)明的IV+I型五段觸媒兩轉兩吸工藝流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明由電收塵器出口的320-350℃煙氣經足夠長度的人字管降溫至280℃以下，人字管及其灰斗均需一定厚度的保溫材料保溫，保溫層厚度應保證管內壁溫度高于煙氣露點。
人字管降溫后的煙氣進入高效洗滌器1，與來自循環(huán)泵的循環(huán)液充分接觸，發(fā)生除塵、降溫作用，煙氣中的煙塵90％以上進入循環(huán)液，煙氣溫度降到80℃以下，從高效洗滌器1的下部排出的循環(huán)液進入沉降槽沉降，上清液由循環(huán)泵打入循環(huán)使用；為保護高效洗滌器1由供水泵向高位水箱6供水，再由高位水箱6向高效洗滌器1溢流堰供水，高位水箱6的容積應保證突然停電時，高位水箱6的存水繼續(xù)向高效洗滌器1的溢流堰供水，直至煙氣不再進入高效洗滌器1。
由高效洗滌器1的上部排出的煙氣進入填料塔2的下部，與來自循環(huán)泵經稀酸板式換熱器5冷卻的循環(huán)液逆流接觸，進一步降溫、除塵，要求煙氣溫度降到36℃以下，填料塔2的下部排出的循環(huán)液進循環(huán)槽，循環(huán)槽的上清液由循環(huán)泵打入板式換熱器5，降溫至34℃以下，進入填料塔2的上部，循環(huán)使用；來自冷卻水循環(huán)泵的冷卻水經過板式換熱器5后，吸收了循環(huán)液的熱量，需要去冷卻塔降溫后循環(huán)使用。填料塔2的中下部裝填不易堵塞的直徑75海爾環(huán)，上部裝填較常規(guī)多一倍的直徑25的矩鞍環(huán)。
由填料塔2上部排出的煙氣依次通過常規(guī)凈化的第一級電除霧器和第二級電除霧器，除去酸霧及其它有害雜質后，送往干燥塔。
針對電收塵器出口煙氣含塵濃度不穩(wěn)定，有時較高，易造成常規(guī)設計中的空塔噴咀、填料塔及間冷器堵塞的缺點，用高效洗滌器取代常規(guī)設計的空塔；填料塔中、下部裝填不易堵塞的填料；取消間冷器，用稀酸板式換熱器冷卻填料塔的循環(huán)液，從而使干燥塔進口的煙氣溫度降到符合工藝要求。
高效洗滌器是一種氣體凈化設備，它允許循環(huán)液中的固體含量高達20％左右，而不堵塞噴咀。即使煙氣中的含塵濃度高達10g/Nm3左右，也不會造成它的噴咀堵塞，可以長期穩(wěn)定地運行。
高效洗滌器的除塵、降溫性能特別好，其除塵效率高達90％以上，相應的空塔的除塵效率只有30-40％，280℃的煙氣經過高效洗滌器后，就可降到80℃以下。
由于高效洗滌器已將大部分塵除去，填料塔的中、下部再填入不易堵塞的大直徑海爾環(huán)，可以有效地防止填料塔的堵塞。
填料塔的循環(huán)液中含塵本已不高，在循環(huán)槽中稍做沉降，上清液用泵打入稀酸板式換熱器5中冷卻到34℃，再從填料塔上部淋下，與煙氣逆流直接接觸換熱，從而保證填料塔出口煙氣在取消間冷器的情況下，降到36℃以下，滿足生產工藝要求。
由于高效洗滌器內部防腐材料的要求，高效洗滌器入口煙氣溫度應低于280℃，電收塵器出口煙氣溫度為320-350℃，需要再降低40-70℃，才能進入高效洗滌器，由于煙氣中含較多的水和三氧化硫，煙氣的露點較高，所以電收塵器出口至高效洗滌器入口的煙氣管道需要一定厚度的保溫，否則，管道內壁將生成冷凝酸而腐蝕管道，既要保溫，又要散熱，就要求管道有足夠的長度，考慮到電收塵出口煙氣含塵有時很高，易引起管道積灰，該段管道作成人字管，在人字管下部設置有灰斗，這樣做，即可以在有限距離內增加管道長度，又可避免管道積灰。
如圖2所示，本發(fā)明所述的五段觸媒兩轉兩吸是指采用III+II型五段觸媒兩轉兩吸工藝，具體為來自干燥塔的煙氣依次經過四個換熱器7、8、9、10的管間，溫度升高到410℃左右后，從轉化器的上部進入轉化器的觸媒室，在轉化器中，從上到下，依次為五段觸媒，每相鄰兩段觸媒間有隔板分開，煙氣經過第一段觸媒11后，進入換熱器10的管內，換熱器10的換熱管又與第二段觸媒12相連通，煙氣降溫后進入第二段觸媒12中，煙氣經第二段觸媒12后，進入換熱器16的管內，換熱器16的換熱管又與第三段觸媒13相連通，煙氣經第三段觸媒13后，依次進入換熱器17、18的管內，溫度降到180℃以下，送到第一吸收塔進行第一次吸收；來自第一吸收塔的經過第一次吸收的煙氣，依次經過換熱器18、17、16的管間，溫度升至400℃以上，進入轉化器的第四段觸媒14，經過第四段觸媒14后，進入換熱器9的管內，降溫后進入第五段觸媒15，煙氣經第五段觸媒15后，依次進入換熱器8、7的管內，溫度降到140℃以下，送到第二吸收塔進行第二次吸收，第二次吸收后的尾氣排空。
如圖3所示，本發(fā)明所述的五段觸媒兩轉兩吸也可以采用IV+I型五段觸媒兩轉兩吸工藝，具體為來自干燥塔的煙氣依次經過四個換熱器7、8、9、10的管間，溫度升高到410℃左右后，從轉化器的上部進入轉化器，煙氣經過第一段觸媒11后，進入換熱器10的管內，換熱器10的換熱管與又第二段觸媒12相連通，煙氣經第二段觸媒12后，進入換熱器16的管內，換熱器16的換熱管又與第三段觸媒13相連通，煙氣經第三段觸媒13后，進入換熱器9的管內，降溫后送到第四段觸媒14，進入第四段觸媒14后，在依次經過換熱器17、18的管內，溫度降到180℃以下，送到第一吸收塔進行第一次吸收；來自第一吸收塔的經過第一次吸收的煙氣，依次經過換熱器18、17、16的管間，溫度升至400℃以上，進入轉化器的第五段觸媒15，經過第五段觸媒15后，依次進入換熱器8、7的管內，溫度降到140℃以下，送到第二吸收塔進行第二次吸收，第二次吸收后的尾氣排空。
權利要求
1.一種鉛底吹爐煙氣五段觸媒兩轉兩吸制硫酸的方法，其特征在于a、鉛底吹爐煙氣經除塵、降溫后，進入高效洗滌器(1)內，與來自循環(huán)泵的循環(huán)液充分接觸進行除塵、降溫，由高效洗滌器(1)排出的煙氣又進入填料塔(2)，與來自循環(huán)泵經稀酸板式換熱器(5)冷卻的循環(huán)液逆流接觸，進一步降溫、除塵，填料塔(2)排出的煙氣進入電除霧器(3)、(4)，除去酸霧及其它有害雜質后，送往干燥塔，b、干燥后的煙氣依次通過換熱器及轉化器進行五段觸媒兩轉兩吸后送入吸收塔進行吸收、制酸。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種鉛底吹爐煙氣五段觸媒兩轉兩吸制硫酸的方法，其特征在于所述的五段觸媒兩轉兩吸是指采用III+II型五段觸媒兩轉兩吸工藝，具體為來自干燥塔的煙氣依次經過四個換熱器(7)、(8)、(9)、(10)的管間，溫度升高到410℃左右后，從轉化器的上部進入轉化器，煙氣經過第一段觸媒(11)后，進入換熱器(10)的管內，換熱器(10)的換熱管又與第二段觸媒(12)相連通，煙氣降溫后進入第二段觸媒(12)，煙氣經第二段觸媒(12)后，進入換熱器(16)的管內，換熱器(16)的換熱管又與第三段觸媒(13)相連通，煙氣經第三段觸媒(13)后，依次進入換熱器(17)、(18)的管內，溫度降到180℃以下，送到第一吸收塔進行第一次吸收；來自第一吸收塔的經過第一次吸收的煙氣，依次經過換熱器(18)、(17)、(16)的管間，溫度升至400℃以上，進入轉化器的第四段觸媒(14)，經過第四段觸媒(14)后，進入換熱器(9)的管內，降溫后進入第五段觸媒(15)，煙氣經第五段觸媒(15)后，依次進入換熱器(8)、(7)的管內，溫度降到140℃以下，送到第二吸收塔進行第二次吸收，第二次吸收后的尾氣排空。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種鉛底吹爐煙氣五段觸媒兩轉兩吸制硫酸的方法，其特征在于所述的五段觸媒兩轉兩吸也可以采用IV+I型五段觸媒兩轉兩吸工藝，具體為來自干燥塔的煙氣依次經過四個換熱器(7)、(8)、(9)、(10)的管間，溫度升高到410℃左右后，從轉化器的上部進入轉化器，煙氣經過第一段觸媒(11)后，進入換熱器(10)的管內，換熱器(10)的換熱管與又第二段觸媒(12)相連通，煙氣經第二段觸媒(12)后，進入換熱器(16)的管內，換熱器(16)的換熱管又與第三段觸媒(13)相連通，煙氣經第三段觸媒(13)后，進入換熱器(9)的管內，降溫后送到第四段觸媒(14)，進入第四段觸媒(14)后，在依次經過換熱器(17)、(18)的管內，溫度降到180℃以下，送到第一吸收塔進行第一次吸收來自第一吸收塔的經過第一次吸收的煙氣，依次經過換熱器(18)、(17)、(16)的管間，溫度升至400℃以上，進入轉化器的第五段觸媒(15)，經過第五段觸媒(15)后，依次進入換熱器(8)、(7)的管內，溫度降到140℃以下，送到第二吸收塔進行第二次吸收，第二次吸收后的尾氣排空。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種鉛底吹爐煙氣五段觸媒兩轉兩吸制硫酸的方法，其特征在于在鉛底吹爐煙氣經電收器除塵、降溫進入高效洗滌器(1)之前，需經過人字形管道降溫至280℃以下。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種鉛底吹爐煙氣五段觸媒兩轉兩吸制硫酸的方法，其特征在于在高效洗滌器(1)上方還設置有高位水箱(6)，高位水箱(6)通過循環(huán)泵與高效洗滌器(1)的沉降槽相連接，高效洗滌器(1)內器壁四周設置有溢流堰，人字管降溫后的煙氣進入高效洗滌器1，與來自循環(huán)泵的循環(huán)液充分接觸，進行除塵、降溫，控制煙氣中的煙塵90％以上進入循環(huán)液，煙氣溫度降到80□以下，從高效洗滌器1的下部排出的循環(huán)液進入沉降槽沉降，上清液由循環(huán)泵打入循環(huán)使用，高位槽6的容積應保證突然停電時，高位槽6的存水繼續(xù)向高效洗滌器1的溢流堰供水，直至煙氣不再進入高效洗滌器1。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種鉛底吹爐煙氣五段觸媒兩轉兩吸制硫酸的方法，其特征在于由高效洗滌器1的上部排出的煙氣進入填料塔2的下部，與來自循環(huán)泵經稀酸板式換熱器5冷卻的循環(huán)液逆流接觸，進一步降溫、除塵，要求煙氣溫度降到36口以下，填料塔2的下部排出的循環(huán)液進循環(huán)槽，循環(huán)槽的上清液由循環(huán)泵打入板式換熱器5，降溫至34□以下，進入填料塔2的上部，循環(huán)使用，來自冷卻水循環(huán)泵的冷卻水經過板式換熱器5后，吸收了循環(huán)液的熱量，需要去冷卻塔降溫后循環(huán)使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在使用鉛底吹爐對鉛硫化礦煉鉛時，對氧化脫硫生成的含SO
文檔編號C01B17/76GK1482057SQ0312617
公開日2004年3月17日 申請日期2003年5月16日 優(yōu)先權日2003年5月16日
發(fā)明者趙傳和, 李東波, 張和平 申請人:河南豫光金鉛股份有限公司