从循环经济角度看工业废硫酸的资源化利用

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介绍了我国废硫酸主要来源及资源化利用现状,研究了真空浓缩、裂解再生、生产化工产品等资源化利用技术进展,探讨了未来我国废硫酸资源化利用的新趋势.2020年我国废硫酸产生量约40 Mt,主要来自钛白粉、酸洗净化、钢材及金属酸洗、染料、硝化、石油炼制等领域.将废硫酸资源化利用率提高到50%,相当于节约硫资源量6.5 Mt.
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简要阐述了变压吸附制氧的基本原理和主要特点,结合某钢铁公司建设案例,重点分析了高炉富氧喷煤的经济效益.认为:①与深冷空分法制氧相比,变压吸附法制氧具有设备总投资少、制氧能耗低、设备运行稳定可靠、保养维修方便等优点,非常适合配套高炉富氧喷煤工艺;②某钢铁公司建设的4套7500 m3/h变压吸附制氧装置,纯氧单位生产成本仅0.22元/m3,4座450m3高炉和1座850m3高炉,在提升高炉富氧喷煤强度后,预计可获得年收益21203万元/a.
通过单因素试验分别考察温度、停留时间对双氧水脱除率的影响.在单因素研究的基础上,通过Box-Behnken Design实验设计方法,采用Design-Expert软件建立温度、停留时间、酸质量分数3个因素对双氧水脱除率影响的响应曲面图,并通过方差分析回归建立数学模型,模型的拟合程度较高.验证试验结果与模型计算结果较接近,模型可以为硫酸脱双氧水工艺条件的提供参考.
介绍了一种新型双联换热低浓度SO2烟气制酸工艺及装置的应用情况.采用两段式转化器使SO2烟气经过两次转化,转化率可达95%以上;配套使用的双联换热装置,充分回收利用转化反应热以解决低浓度SO2烟气制酸的热平衡问题.对φ(SO2)在2.0%~3.3%的低浓度SO2烟气制酸的适用性强,解决了常规烟气制酸工艺对φ(SO2)低于4.0%的SO2烟气无法有效转化的难题.该制酸工艺及装置具有转化效率高、设备投资少、运行费用低等优点,实现了低浓度SO2烟气制酸工艺的技术突破.
介绍了废硫酸裂解设计优化及甄选的实践经验.为提高废硫酸裂解的SO2生成率,提出将裂解炉的裂解温度控制在1030~1080℃,稳妥的炉气停留时间在6.0~7.0 s,出口炉气中的干基φ(O2)在2.5%~3.0%较好;论述了助燃空气的预热温度、裂解温度、出口炉气中的含氧量、设备散热等因素对燃料气消耗的影响;简述了裂解炉的低氮燃烧技术;对制酸系统的净化、干吸、转化、尾气吸收等工序的设计优化提出了方案与思路.
浙江石油化工有限公司550 kt/a烷基化装置至废酸再生装置的废酸管线在停用一个月后,再次投用时发生管线堵塞问题,处理管线时发现大量固化物质,对该固化物形成原因进行分析试验,试验数据表明:当废酸温度在65℃以下时,恒温静置15 d不会产生固化现象,当废酸温度在75℃以上时,恒温静置7 d会产生固化现象.通过对管线管理提出合理要求,避免再次发生管线堵塞问题.
对汉钢2号高炉降料面停炉操作进行了总结.停炉前在安全措施、设备保障及炉料调整等方面进行了充分准备,并对停炉料进行了核算.降料面过程中风量、风温、炉顶压力等操作参数及炉顶雾化打水量匹配得当,炉顶温度及煤气成分控制合理,历时16 h9 min顺利将料面降到了炉缸风口区域,基本上是全程回收煤气,减少了对环境的污染,共打水865.6t;残铁放完后,从炉顶热成像可清晰看到料面已到风口以下,28个风口全部已露出,实现了快速、安全、环保停炉.
介绍了湿法制酸催化剂在烷基化废酸再生装置中的应用情况.装置运行过程中对催化剂床层温升、尾气中SO2浓度及产品浓硫酸质量等方面进行考察,结果表明,该湿法制酸催化剂使用性能良好,装置运行稳定,产品酸w(H2SO4)为98.57%,排放尾气中ρ(SO2)<10 mg/m3,达到环保要求.
介绍了设置低温位热回收系统和未设置低温位热回收系统2种类型的硫酸装置干吸工序共6种串酸流程,分别计算了6种不同串酸流程的最终吸收塔出口烟气和成品酸中的SO2浓度.计算结果表明:采取设置SO2脱吸塔的串酸流程可以有效降低最终吸收塔出口烟气和成品酸中的SO2浓度,是较为经济合理的串酸流程.
将氧化和氨法技术相结合对硅冶炼烟气同时脱硫脱硝,得到的副产物中主要含有硫酸铵和硝酸铵.通过试验考察了硫酸铵和硝酸铵在溶液中共存时结晶过程的影响因素,并利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对硫酸铵晶体的粒径分布、形貌结构和晶体晶型进行分析.试验结果表明:在pH=6、结晶温度为60℃的条件下得到的硫酸铵晶体粒径分布更加均匀,晶体形态更为规整;混合结晶硫酸铵晶体的粒径随着硝酸铵含量的增加而减小,且变得更为规整,棱角更为分明.
介绍了锌精矿焙烧制酸系统排放尾气中氮氧化物的来源、产生机理和生产过程中氮氧化物的排放情况,并结合生产经验提出了氮氧化物排放管控措施.实践证明,在不具备脱硝设备的条件下,锌冶炼企业可通过采取减少投料量和鼓风量、降低焙烧炉温度等工艺控制措施降低尾气的氮氧化物浓度;采用臭氧氧化脱硝技术对尾气进行处理,可使排放尾气的氮氧化物浓度得到有效控制.