2019年硫酸行业年会，奥格利发布“酸酸换热器在硫铁矿及冶炼烟气制酸低温余热回收系统中的应用”

中国硫酸工业协会于2019年6月11日下午在贵阳召开“2019年硫酸行业年会”，我司常务副总经理、总工程师 孙正东同志代表上台作技术交流，主题“酸酸换热器在硫铁矿及冶炼烟气制酸低温余热回收系统中的应用”。

低温余热回收在矿石及冶炼烟气制酸中的应用

一、前言

        随着经济的发展，工业生产中的节能减排越来越受到人们的重视。在硫酸生产中，低温余热回收技术作为节能减排的标志技术之一，也已经被广泛接受。尤其是在被誉为能源工厂的硫磺制酸装置中，与其配套的低温余热回收技术已作为标配。而在硫酸生产中占据更大比重的冶炼烟气及矿石制酸中，其配套的低温余热回收技术才方兴未艾。

二、矿石及冶炼烟气制酸的工艺特点

        众所周知，硫酸生产中，不管使用哪种原料，水分在工艺过程中的控制都是非常重要的。烟气中的水分需要控制在0.1g/Nm3以下，如果超标将会影响工艺控制指标、触媒的活性及寿命，严重的还会造成下游装置的腐蚀、损坏以及尾气排放指标。通常，烟气中的水分是通过干燥系统来去除。而干燥系统中，干燥剂一般使用93%~98.5%的浓硫酸，循环使用，并通过与一吸系统串酸来维持酸浓。那么进入干燥系统的水分多寡就会影响到干吸系统的水平衡。

        相对于硫磺制酸工艺，矿石及冶炼制酸工艺的最大特点就是为了洗涤进入转化系统的烟气而配置的净化工艺。烟气在净化过程中，会被水汽饱和；这些水分通过干燥系统进入干吸工段后，会给干吸系统的水平衡带来非常大的压力。通常都是使用循环冷却水来控制净化工段出口的烟气温度，从而控制进入干吸工段的水量，以保持干吸工段的水平衡。

三、低温余热回收在矿石及烟气制酸中的工艺解决方案

        根据矿石及冶炼烟气制酸的工艺特点，以及低温余热回收在硫磺制酸中的应用经验，就可以得到一个清晰的在矿石及冶炼烟气制酸中应用低温余热回收的工艺解决方案。（见附图1.）

        我们在矿石或冶炼烟气制酸装置中建立一个与硫磺制酸配套低温余热回收系统相同的低温余热回收系统，用以替代矿石或冶炼烟气制酸中的一吸系统，并在模拟系统中使其运行。我们就会发现如下几个问题：

        1. 串酸问题。原来的干吸系统是一吸系统与干燥系统相互串酸，二吸系统独立。将一吸系统替换成低温余热回收系统后，二吸系统需要向低温余热回收系统串酸，作为低温余热回收系统的二级喷淋酸；那么相应的，低温余热回收系统也需要回串同样多的酸给二吸系统，以保持二吸系统的液位平衡。同时，低温余热回收系统也需要向干燥系统串酸，以保证干燥系统的酸浓。

        2. 水平衡问题。在低温余热回收系统中，通过加入工艺水来维持系统内循环酸的酸浓。而原一吸系统是通过干燥系统串酸和工艺水共同控制酸浓，所以干燥系统必须向低温余热回收系统串酸，减少低温余热回收系统所加的工艺水量，以保持干吸系统的水平衡，否则会影响产品硫酸的浓度指标。

        3. 低温余热回收蒸汽产量的问题。干燥系统到低温余热回收系统的串酸，在低温余热回收系统中提浓至循环酸浓一致需要吸热，等量的串酸传回干燥系统，因其温度被提高也会带走大量的热；再加上低温余热回收系统加水量减少，由水带入的显热也会减少。相对于硫磺制酸配套低温余热回收系统来说，矿石或冶炼烟气制酸配套的低温余热回收系统蒸汽产量会有所降低。

        低温余热回收系统的产酸一般控制在99.6%左右，二吸系统与低温余热回收系统串酸后，如果二吸系统继续单独运行，就需要加入更多的工艺水量来维持酸浓。如果把二吸系统的工艺水量转移至低温余热回收系统中的话，就可以减少干燥系统与低温余热回收系统的串酸，从而提高低温余热回收系统的产汽量。因此，我们将二吸系统的工艺水用干燥系统的串酸来替代。但是干燥系统的酸溶解有饱和状态的二氧化硫，如果干燥串酸直接串入二吸系统的话，将会影响尾气指标。为了解决这个问题，我们设置了一个二氧化硫脱气塔，用干燥系统的补充空气作为脱气塔的气相介质，脱除干燥串酸溶解的二氧化硫后再串入二吸系统，就可以保证原来的尾气指标了。

        4. 低温余热回收系统产酸热量回收问题。因为有干燥串酸的加入，相对于硫磺制酸配套的低温余热回收系统来说，产酸量要增加；再加上蒸汽产量要比硫磺制酸配套低温余热回收系统少，所以原来配置的除盐水预热器和除氧水预热器不足以将低温余热系统的产酸温度降至合理的范围。因此我们设置了一台酸酸换热器，用低温余热回收系统的产酸来预热干燥来的串酸，降低产酸温度，即降低干燥串酸进出低温余热回收系统的温差，减少干燥串酸带走的热量，从而提高低温余热回收系统的蒸汽产量。

四、低温余热回收在矿石及烟气制酸中的工程实例

        1. 四川龙蟒钛业股份有限公司1100t/d硫磺掺烧亚铁制酸配套低温余热回收装置于2018年10月份开始投入商业运营。

四川龙蟒低温余热回收系统吸收塔

除氧水预热器

酸酸换热器

        2. 云南驰宏资源综合利用有限公司650MTPD锌精矿制酸低温余热回收装置于2018年12月份开始商业运营。

五、附图

附图1：