治废为宝资源循环利用

治废为宝资源循环利用

新疆中泰化学(集团)有限公司乌鲁木齐830009

摘要:氯碱企业废硫酸采用裂解炉高温燃烧裂解技术,实现治废为宝,资源循环利用,解决氯碱企业发展制约因素,构建氯碱循环经济产业链。

关键词:治废为宝;资源;循环经济

一、氯碱企业废硫酸来源

硫酸是一种最活泼的二元无机强酸,能和许多金属发生反应。高浓度的硫酸因其具有强烈的腐蚀性、氧化性和脱水性,是一种重要的工业原料。氯碱企业主要利用浓硫酸的脱水性、氧化性,用于氯气、氯化氢干燥氯、乙炔清静,硫酸浓度由98%降至75%左右;酸浓度降低不能满足生产工艺指标要求排放,这部分废硫酸需按照危险废物管理,委托具有危险废物经营许可证单位处置。

二、废酸处置存在问题

近几年来,经济飞速发展,我国氯碱产能随之扩大,截止2016年底,中国烧碱生产企业为158家,总产能共计3945万吨,较前一年净增加72万吨。从产能分布情况来看,新疆天业烧碱居于首位,产能为116万吨,新疆中泰化学烧碱位居第三,产能为110万吨,。

氯碱生产过程中,吨产品产生废硫酸约15kg,以2016年烧碱产能计算,产生废硫酸59175万吨,需委托具有危险废物废硫酸资质(HW34)单位处置。在废硫酸处置中存在以下问题:

1、以新疆为例,具有危险废物废硫酸资质单位仅有四家,其中三家因环保问题,停止接收处置危险废物;另外一家因其具有危险废物经营资质,由购买废硫酸转变成要求氯碱企业交纳危险废物处置费,下游厂家乘机涨价,市场化运作不规范。

2、下游市场需求有限,废硫酸合规处置越来越困难,已严重制约氯碱企业发展。

3、危险废物废硫酸产生能力与下游接受能力不匹配,出现废硫酸自行处置利用和委托处置成本与市场不接轨。

4、受气候、路况、危险废物经营许可证换证等因素影响,废硫酸不能及时转移利用,废酸大量长期存放增加氯碱企业环境风险。

三、治废为宝废硫酸资源循环利用

(一)工艺技术方案

本工艺采用废硫酸裂解、封闭酸洗净化、“3+2”两转两吸、尾气吸收、余热回收产蒸汽等工艺,主要特点如下:

1.采用废硫酸裂解炉高温燃烧裂解技术,提高废硫酸的分解率。

2.采用封闭酸洗净化,以减少稀酸产出。

3.采用“3+2”五段转化,使SO2总转化率大于99.7%,再用尾气吸收,保证尾气中的SO2在达标的前提下,尽可能低浓度排放。

4.采用93%酸干燥炉气,98%酸吸收SO3。

5.采用中温吸收,以抑制雾粒的形成并增大雾粒粒径以便除雾。

6.在废硫酸裂解炉出口设置余热锅炉,回收余热产中压饱和蒸汽。

(二)工艺流程

废硫酸综合回收装置工艺部分由以下四个工段组成:裂解工段、净化工段、转化工段、干吸及成品工段。

装置工艺流程方框图如下:

1.裂解工段

浓度约为75~80%的废硫酸经过立式泵送入雾化喷枪,与压缩空气充分接触雾化进入裂解炉,在裂解炉内天燃气与经过预热器来,温度达到500℃以上的空气充分燃烧产生高温,使得废硫酸在高达1100~1200℃的高温下完全裂解,废硫酸中的硫全部变成SO2,根据其氧含量对废硫酸裂解炉的硫酸量、天燃气量、压缩空气量进行自调,把温度控制在1150℃左右。

2.净化工段

炉气进入动力波洗涤器,用浓度约2%的稀硫酸除去大部分渣尘,然后进入填料冷却塔,进一步降温除尘。气体温度降至40℃以下,再经一级、二级电除雾器除去酸雾,出口气体中酸雾含量<0.005g/Nm3。经净化后的气体进入干吸工段,在干燥塔前设有安全封。

动力波洗涤器为塔、槽一体结构,采用绝热蒸发,循环酸系统不设冷却器,热量由后面的填料冷却塔稀酸冷却器带走。淋洒酸出塔后,经斜管沉降器沉降,清液回动力波洗涤器塔底的循环槽,进入循环系统循环使用。

填料冷却塔也为塔、槽一体结构,淋洒酸从冷却塔塔底循环槽流出,通过冷却塔循环泵打入冷却塔循环使用。

3.干吸工段

自净化工段来的含SO2炉气,补充一定量空气,进入转化器。气体经干燥后含水份0.1g/Nm3以下,吸入二氧化硫鼓风机。干燥塔系填料塔,塔顶装有金属丝网除雾器。塔内用93%硫酸淋洒,吸水稀释后自塔底流入干燥塔循环槽,槽内配入由吸收塔酸冷却器出口串来的98%硫酸,以维持循环酸的浓度。然后经干燥塔循环泵打入干燥塔酸冷却器冷却后,进入干燥塔循环使用。增多的93%酸全部通过干燥塔循环泵串入一吸塔循环槽。经一次转化后的气体,温度大约为180℃,进入一吸塔,吸收其中的SO3,经塔顶的纤维除雾器除雾后,返回转化系统进行二次转化。经二次转化的转化气,温度大约为156℃,进入二吸塔,吸收其中的SO3,经塔顶的纤维除雾器除雾后,再经过尾气吸收塔进一步吸收残余的SO2,最后的尾气通过烟囱达标排放。

第一吸收塔和第二吸收塔均为填料塔,第一吸收塔和第二吸收塔各有一个酸循环槽,淋洒酸浓度为98%,吸收SO3后的酸自塔底流入吸收塔循环槽混合,加水调节酸浓至98%,然后经吸收塔循环泵打入吸收塔酸冷却器冷却后,进入吸收塔循环使用。增多的98%硫酸,一部分串入干燥塔循环槽,一部分作为成品酸直接输入成品酸贮罐。

4.转化工段

经干燥塔金属丝网除沫器除沫后,炉气进入二氧化硫鼓风机升压后,进入转化器。第一次转化分别经一、二、三段催化剂层反应和I、II、III换热器换热,转化率达到95%,反应换热后的炉气降温至180℃,进入第一吸收塔吸收SO3后,再分别经过第V、第IV和第II换热器换热后,进入转化器四和五段进行第二次转化,总转化率达到99.7%以上,二次转化气经第V换热器换热后,温度降至146℃进入第二吸收塔吸收SO3。

5.原材料、辅助材料和燃料、动力消耗定额

(四)经济评价及效益预测

装置可年产98%硫酸7750吨,中压蒸汽0.8万吨,以硫酸价格900元/吨,天然气2.29元/Nm3,电0.23元/kWh、循环水0.13元/t,脱盐水10.14元/t计算:

1、废酸裂解装置运行费用:

原料消耗及费用:(206.25x2.29+193.75x0.23+400x.0.13+1.125x10.14)x0.8=464.22万元

2、产品销售收入:

98%硫酸+中压蒸汽销售收入:(7750x900+8000x100)/10000=777.5万元

扣除人工成本前收入:777.5-464.22=313.28万元

四、结论

废硫酸是一种强腐蚀性且难以处理的危险废物,同时也是一种潜在的硫资源,随着国内硫资源紧缺和环保要求的日益严格,废硫酸合规处置将会严重制约氯碱企业的发展,对废硫酸进行资源化利用将成为必然选择。

氯碱企业废硫酸采用裂解炉高温燃烧裂解技术,实现治废为宝,资源循环利用,解决氯碱企业发展制约因素,构建氯碱循环经济产业链,实现氯碱企业治废为宝资源循环利用的可持续发展,达到经济与环境持续协调发展的“双赢”的理想状态。既从源头消减,通过源头消减废物产生、减少资源消耗,提高企业原料利用率和生产效率;在降低生产成本的同时提高了企业市场竞争力。从而实现氯碱企业经济的可持续发展,为保护好环境起到极为重要的作用。

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