碱渣吸收硫酸尾气工艺设计与研究

    碱渣是水合肼副产，虽然已有利用，但未充分利用，尤其是利用于硫酸尾气吸收这个新的利用途径更是值得讨论。

    处理硫酸尾气一直是倍受行业关注的问题，要在追求环保达标的同时，使其吸收产品又有经济效益往往是比较困难。以往流行的氨吸收剂因涨价幅度大而使不少厂家被迫放弃。寻找新的吸收剂，尤其是价格较低即吸收成本低，所生产的产品又有市场的这类吸收剂一直是行业的追求。用碱渣替代纯碱，是一种新的尝试。

    该专题研究可以指导人们作出选择，也可以指导人们进行尝试。其次，由于碱渣的主要成分就是碳酸钠，因此其专题研究对使用纯碱作吸收剂的厂家也有一些参考价值。

    1 硫酸尾气数据及分析

    1. 1 原始数据

    正常工况条件下，尾气进塔温度40 ～ 80 ℃;流量 84 000m3 / h，压力3 500 Pa; 成分是N2、O2、SO2、SO3 等，其中SO2 是0. 4% ～ 0. 6% ，酸雾SO3 是 ≤500 mg /m3。株化每班原用吸收剂液氨2. 5 t。

    1. 2 计算数据

    由于以上SO2 数据不能直接使用，因此只有在设定条件下进行数据换算。假定尾气的平均分子量与空气近似也取29，则29 g 尾气在0 ℃ 和101. 325 kPa (1 个大气压) 的标准状况V0 为22. 4 L。如果29 g尾气是在60 ℃ 和105 kPa(1. 035 个大气压) 条件下，则体积V1 为26. 4 L。

    在正常工况条件下进塔尾气为60 ℃ 时，1 000 L 尾气计重1 098. 5 g。

    如果尾气中含SO2 为0. 5% ，则1 000 g尾气中含 SO2 为5 g，即60 ℃ 尾气每立方米含SO2 为5. 5 g。

    株化硫酸尾气含SO2 数据大小居中间水平，大于杭州富春江冶炼厂0. 298% 和金隆铜业有限公司 152 mg /m3 ， 小于江西有色冶炼加工总厂7 500 mg /m3。

    2 原料碱渣数据

    2. 1 原始数据

    株化水合肼副产碱渣日产100 t，主要成分是十水碳酸钠，组成分别是Na2CO3·10H2O、水、NaOH、 NaCl，对应含量分别为80%、15%、2%、1. 5%。

    2. 2 计算数据

    碱渣中的十水碳酸钠组分折计算碳酸钠( 无水) 为29. 65%。

    碱渣中的NaOH 组分按碱当量折算成碳酸钠为2. 65%。

    以上碱渣中的总碱折Na2CO3 为32. 3%

    3 产品方案及基本生产方法

    3. 1 产品方案

    产品方案定为亚硫酸氢钠，是由原料碱渣的主要成分Na2CO3 所决定，如果要进一步生产亚硫酸钠，就得要同时消耗烧碱。产品方案定为亚硫酸氢钠溶液，这是考虑到以尾气和碱渣为原料，产品中的氯化钠和硫酸钠杂质相对较多，生产固体亚硫酸氢钠考核氯化钠比较严格，难以达标，其次是有效含量达96% 也较困难。根据“产品质量状况分析”的数据也不难判断，本溶液产品不经历去除杂质的工艺过程做固体产品，要使总杂质含量控制在4% 以下比较困难。

    3. 2 基本原理与流程

    以制酸尾气为原料，以碱渣代替纯碱作吸收剂，生产亚硫酸氢钠溶液产品，其生产方法与纯碱吸收法相同，参考手册文献［1］，其基本生产原理和基本工艺流程如图1 所示。

    在吸收制酸尾气的过程中，碱渣的有效成分是 Na2CO3 和NaOH。尾气中的SO2 与碱渣溶液发生中和反应生成产物亚硫酸氢钠;尾气中的SO3 也与碱渣溶液发生中和反应生成伴生物硫酸钠。