山西中条山有色金属废气源深度脱硫项目3-创新性说明书.docx
山西中条山有色金属废气源深度脱硫项目创新性说明书
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目录
TOC\o1-3\h\z\u第一章清洁生产技术创新 -1-
1.1原料清洁 -1-
1.2生产清洁 -1-
1.3环境清洁 -2-
第二章过程节能技术创新 -3-
2.1热集成 -3-
2.2脱除硫的资源化利用技术-烟气循环供热 -3-
第三章深度脱硫技术创新 -4-
3.1高效新工艺 -4-
3.2高效分离新技术-污酸处理 -4-
第四章新型过程设备应用技术创新 -5-
4.1新型结构反应器——四段床层反应器 -5-
4.2输送设备结构创新 -6-
4.3换热设备结构创新 -8-
第一章清洁生产技术创新
1.1原料清洁
在原料选择方面，我们在使用冶炼厂产出的烟气作为生产原料，将其他厂中需要处理的废物利用起来，实现了对整个地区生态环境保护，达到了清洁生产的目的，从原料来源做到清洁生产。
1.2生产清洁
在工艺选择上，我们注重清洁生产，力求原料的最大利用率，在尽可能少地损失原料的前提下进行操作，在工艺模拟中，我们采用了烟气循环供热，用高温烟气将还未进反应器的烟气预热，既能够使烟气进入反应器即可反应，又可以使一二段床层烟气温度不至于过高，始终沿着最佳温度曲线进行反应，达到催化剂消耗量减少的目的。同时通过工艺路线优化，得到了物料的最大利用话。各主要循环物料的损失率都在0.1%以下，做到了工艺流程清洁化。
此外，在活性焦吸附脱硫工段，使用过的活性焦我们通过加热使其再生(再生率90%以上)，大大进而达到碳排放减少的目的，加上通过烟气循环供热能够每年累计减少240千吨标准煤的热量
表1-1循环物质损失量
损失物质
损失量
低浓度硫酸
0.08%
失效活性焦
10%
循环烟气
0.001kmol/hr
1.3环境清洁
在三废处理方面，由于工艺流程的清洁化，本工艺只产生两股废水、砷废水是本工艺产生的两种主要废水之一。杂质含量较少，不具备回收价值，达到国家一级废水排放标准，可纳管，送往总厂，作为优良的废水资源中和稀释其他废水。
含钒废水是本工艺产生的两种主要废水之一，钒含量为0.731mg/L，未达到直接排放标准，故废水需送往总厂山西中条山有色金属公司污水处理装置进行处理。经多年实际运行证明，该工艺的达标排放是完全可靠。；而废气中转化工段的含硫尾气通入活性焦脱硫塔，活性焦脱硫塔通过催化剂在移动床上对含硫气体进行吸收，使废气符合国家标准。固体废料存在四段床层的失活钒催化剂，再生塔无法再生的活性焦，将送回母厂作为燃料；与污酸处理后的硫化砷固体，因其高含砷量，可作为提取砷的原料使用。
在废物利用和三废排放中做到了环境清洁。
第二章过程节能技术创新
2.1热集成
本项目使用了加点分析和热集成节能技术，运用了AspenEnergyAnalyzerV8.6软件，实现了较大能量回用的换热网络设计。使厂区内的冷热物流在合理范围内自己换热，从而达到节省能量的目的。相较不采用热集成技术直接用公用工程进行换热的换热网络，能量回收率（节能率）达到51.8%。
详细热集成过程见《初步设计说明书附录三：能量回收的换热网络设计》。
2.2脱除硫的资源化利用技术-烟气循环供热
由SO2氧化的热力学、动力学可知，从气体混合物中移去产物，会提高平衡转化率和反应速率。因此，在第一次吸收后进行第二次转化，由于反应气体中不含SO3，使O2浓度与SO2浓度比值增高，平衡转化率明显提高。
通过第一次转化前，冷炉气与出3-1段催化床热转化气换热升温；第二次转化前冷气体与出4-2段催化床转化气换热升温。这样不但可以节约换热面积减少损失热量，还对开车、平稳操作及调节都很有利。
图2-1四段床层转化塔烟气换热示意图
第三章深度脱硫技术创新
3.1高效新工艺
我们在原有的制硫酸两转两吸的工艺基础下，通过利用活性焦吸附的方法将尾气中的SO2含量降到最低。两转两吸工艺可以使SO2通过转化器后达到99%以上的超高转化率，但是同时反应掉辅助原料空气中的氧气也会使反应器出口的气体中未反应的SO2含量仍然达到10%-15%，不符合国家排放尾气标准。
而作为一种全新的工艺，我们在转化工段之后利用活性焦吸附的方法，可将尾气中的SO2基本完全吸附，脱硫塔出口气体SO2含量远小于0.5%，进而减少对环境大气的危害。
3.2高效分离新技术-污酸处理
由于我们选择冶炼烟气作为脱硫原料，故烟气存在一定量的砷。相比传统的石灰法分离砷，我们所采用的硫化钠分离方法不产生石膏，不产生二次污染，处理后的废水可作为净化系统或干燥吸收系统补充水