碱渣吸收硫酸尾气工艺设计与研究

    4 产品质量状况分析

    4. 1 生产溶液规格产品质量可行

    虽然原料碱渣中的氯化钠杂质有可能带入亚硫酸氢钠产品之中，但其溶液产品质量指标中没有与氯化钠相关的考核指标。

    虽然原料尾气中的三氧化硫杂质有可能使亚硫酸氢钠产品带硫酸盐，但其产品质量指标中也没有与硫酸盐相关的考核指标，并且这项杂质的来由与使用碱渣原料无关。无论是使用何种吸收剂，只要是以尾气为原料生产的亚硫酸氢钠产品都难免要夹带硫酸盐杂质。

    当然，固体产品亚硫酸氢钠，考核氯化物很严格 (0. 01% 以下) ，同时对总杂质含量的控制要求也较高(4% 以下)。

    亚硫酸氢钠溶液产品和固体产品的质量指标见表1 和表2。

    4. 2 碱渣原料带入杂质数据分析

    如果原料碱渣的氯化钠杂质全部带入到亚硫酸氢钠溶液产品中，其含量为1%。已知碱渣中总碱折碳酸钠为32. 3% ，杂质氯化钠为1. 5% ，38% 规格亚硫酸氢钠溶液产品至少含SO2 为24. 5% ; 设吸收 24. 5 g SO2 的同时也按其含量比吸收SO3 为2. 23 g，二氧化硫和三氧化硫分别消耗碳酸钠x1 和x2 ，合计 x，x 碳酸钠折碱渣消耗y;则38% 规格亚硫酸氢钠溶液产品每百克中所含杂质NaCl 的克数z 的计算过程如下:

    106∶ 128 = x1 ∶ 24. 5 x1 = 20. 29( g)

    106∶ 80 = x2 ∶ 2. 23 x2 = 2. 955( g)

    y = (20. 29 + 2. 955) ÷ 32. 3% = 71. 966( g)

    z = 71. 966 × 1. 5% = 1. 08( g)

    4. 3 原料尾气带入杂质数据分析

    针对株化硫酸尾气来讲，如果其中的SO3 是与 SO2 按比例吸收并全部转化为硫酸钠带入到亚硫酸氢钠溶液产品中，杂质Na2 SO4 的含量为3. 96%。已知尾气中含SO2 为5. 5 g /m3 ，含SO3 为0. 5 g /m3 ， 38% 规格亚硫酸氢钠溶液产品含SO2 至少为 24. 5% ;设吸收24. 5 g二氧化硫的同时吸收质量a 的三氧化硫;则质量a 的三氧化硫转化为硫酸钠b，计算过程:

    a = 24. 5 × (0. 5 /5. 5) = 2. 23( g)

    2. 23∶ b = 80∶ 142

    b = 3. 96( g)

    5 消耗定额及成本

    5. 1 碱渣消耗定额

    理论定额:根据产品质量指标数据和前章节计算数据可知，生产1 t 38% 规格NaHSO3 溶液产品至少需要消耗SO2 245 kg，同时也要吸收SO3 22. 3 kg;对应碳酸钠的消耗分别是202. 9 kg和29. 55 kg;即生产 1 t38% 规格NaHSO3 溶液产品的碳酸钠理论消耗定额为232. 45 kg。如果用碱渣代替纯碱，则含Na2CO3 为32. 3% 的碱渣的理论定额是0. 71966 t / t。

    设计定额:如果以参考资料［1］为依据结合尾气原料实际情况设计实物碱渣消耗定额，可定为每吨 38% 规格亚硫酸氢钠溶液产品消耗含碳酸钠32. 3% 的碱渣为0. 75 t。

    5. 2 其他消耗定额

    生产方法类同的纯碱吸收范例［1］，电消耗定额是56 kw·h，因此碱渣吸收法生产1 t 38% 规格亚硫酸氢钠溶液产品的电耗定额可设计为60 kW·h / t。如果制酸尾气中SO2 被看作是一种资源，则计算考核其消耗定额也有实际意义。根据产品质量标准可知，每吨38% 规格亚硫酸氢钠溶液产品中至少含二氧化硫245 kg。如果吸收率取90% ，则SO2 的消耗是272 kg，折原料制酸尾气是5 万m3。

    5. 3 成本预测

    如果含Na2CO3 32. 3% 的碱渣价格以每吨300 元计，工业电按0. 6 元/ ( kW·h) 计;则碱渣定额0. 75 所对应的消耗成本是225 元，电耗定额是60 所对应的消耗成本是36 元。其余还有折旧大修、包装、工资等成本项目，不包括管理项目在内的这些成本项目，根据资料［1］估计，可控制在每吨200 多元的水平。以上五个成本项目合计总额可控制在500 元/ t 以下。工业纯碱98% 规格每吨为1400 元，如果吸收剂全用纯碱，则吸收剂的消耗成本为346. 1 元，比用碱渣多121. 1 元。

    根据已知数据计算，每个班即8 h 的设计吸收 SO2 为3 326 kg，设计38% 规格亚硫酸氢钠溶液产品的班产量为13. 6 t，设计碱渣班消耗量为10. 2 t，设计碱渣班消耗成本为3 060 元。显然，比原来每班消耗 2. 5 t液氨相比，每班减少吸收剂消耗成本4 440 元。至于原来株化亚硫酸铵盐产品，为何氨定额那么高，有待调查分析。