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 SO 2总转化率大于 99.7%，再用尾气吸收，保证尾气中的 SO 2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 SO 2 ，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 SO 2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/Nm 3 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 SO 3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。
论文作者:林冠重
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/6
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