液体二氧化硫产品品质提升研究探析

　　摘要：液体二氧化硫产品因其生产工艺特性，成品中硫酸酸雾、SO3细粉等杂质易造成残渣和水份含量较高，影响产品品质和生产成本。通过对工艺技改，提升产品品质、拓展销售渠道，降低成本，提升效益。

　　关键词：液体二氧化硫 品质 提升 除雾器 氟硅油

　　1 液体二氧化硫及生产工艺简介

　　河南某公司拥有一套年产4.5万度的液体二氧化硫装置，采用纯氧燃烧法工艺。以硫磺固体为原料，先用蒸汽将固体硫磺融化成液体硫磺，采用纯氧在液体硫磺中低温鼓泡燃烧制取二氧化硫气体，然后炉气进行一系列的净化，除去炉气中的游离硫磺，并用硫磺氧化器和酸洗除去气溶胶状单质硫，后冷凝为液体二氧化硫。

　　450-550℃，主反应方程式：S + O2 =========== SO2

　　2 目前生产现状分析

　　2.1 我公司液硫二氧化硫生产工艺流程

　　硫磺与纯氧燃烧后生产的气相二氧化硫经过废热锅炉与脱盐水经过换热降温产出副产蒸汽，再经过硫磺分离器脱除夹带的硫磺。之后二氧化硫气体与SO3转化器产生的SO3进行反应，将硫单质氧化成SO2。再经过硫酸吸收塔将过剩的SO3和微量水分进行吸收后，冷凝为液体SO2成品。

　　2.2 液体二氧化硫产品质量标准及初期产品质量

　　2.2.1 质量国家标准

　　2.2.2 初期液体二氧化硫品质与国家标准的比较，该公司初期生产的SO2品质与国标优等品之间差距较大。尤其是残渣和水分偏高较多。因此我公司主要从降低残渣、水分的方向进行提升改造，使上述两项指标达到国标优等品要求。

　　3 液体二氧化硫产品品质提升改造

　　3.1 初步分析及技术改造

　　3.3.1 第一步成分分析及工艺调整

　　通过对液体二氧化硫残渣的成分进行分析，可知成品中的残渣主要成分为硫酸酸雾、少量SO3细粉及其他微量杂质。通过对微量杂质进一步分析，发现其成分与我公司使用的一次水及其管道夹带的杂质成分基本一致。因此对工艺系统进行调整，将硫酸循环槽中调整酸浓的补水由一次水改为脱盐水。并将其酸浓度指标调整控制在95%-98%。

　　同时系统各项指标进行优化，避开液体硫磺峰值粘度对应的温度区间(170-195℃)。调整后成品残渣含量下降至0.058%，较前期残渣降低了27.5%。

　　3.3.2 第二步增加增加除雾器过滤系统

　　为进一步降低产品中残渣和水分的含量，同时借鉴布林克除雾器在硫酸行业和氯气行业脱除水分的经验。选定由纤维床和内外两层同芯筛网组成的除雾器。纤维有玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、陶瓷纤维等制成，外部筛网由金属、玻璃钢等制成。最后定制Φ559mm，高度1883mm，纤维层厚度为70mm的高效除雾器。

　　该玻璃钢纤维床层除雾器加装于二级硫酸吸收塔后进制冷机前。新增除雾器可以捕集气流中的常规雾粒和难以捕捉的亚微米雾粒。含有雾粒的气体水平地通过纤维床，雾粒在纤维床被捕集而集成一层液膜，由于重力的作用而留下。纤维床除雾器安装在容器内，捕集到液体连续从容器排出。从而消除二次夹带。捕集的液体利用重力回流至硫酸循环槽循环使用。

　　此选型除雾器预计可达到过滤出口气体粒径大于1μm的硫酸酸雾浓度不超过8.8mg/实际立方米。粒径小于1μm的硫酸雾收集效率为99%。粒径小于1μm的雾浓度不超过7mg/实际立方米。据此进行测算，残渣含量可降低至≤0.006%。达到优等品指标要求。

　　加装1支试运行期间，运行平均压差1.0-1.3KPa，后稳定在1.3-1.4KPa。液体二氧化硫装置系统阻力基本无上升。产品含量、水分、残渣含量与前期对比如下表3：

　　经过初步改造后，产品质量有了较大幅度的提升，主含量已达到国标优等品指标，水分指标优于国标优等品指标。但残渣含量仍较高。推测为选型除雾器时，对气量及杂质含量计算数据偏低。

　　3.2 二次改造

　　通过对我公司液体二氧化硫装置运行负荷数据进行重新分析、比对，在除雾器原尺寸不变的情况，增加了除雾器的纤维床层厚度，由初次改造的70mm提升至114mm，增加了过滤效率。同时为确保处理效果，采用两根除雾器同时过滤吸附杂质。并对原除雾器装置内预留位置中在增加1支除雾器滤芯。并将两套除雾器装置串、并联。使原除雾器单独运行时即可达到过滤杂质的效果。并联两装置目的实现除雾器一开一备，以便一套除雾器装置检修、清洗时切换至另一套使用。

　　二次改造后，正常并联状态运行情况下，除雾器前后压降初期为2.8-2.9KPa。连续稳定运行半年后，除雾器压降稳定在4.1-4.2KPa。对系统阻力基本无影响。为二次改造后产品品质与国标优等品、原始质量、初步改造质量对比：液体二氧化硫成品从主含量、残渣、水分含量均达到了国标优等品的指标。残渣平均含量为0.004%，最低达到0.002%，最高为0.006%。在装置连续稳定运行的情况下，优等品率可达95%以上。

　　3.3 材质优化

　　在增加两级除雾器后，系统连续运行后发现除雾器纤维滤芯损耗较快，更换频次高。因该型号除雾器滤芯费用高昂，影响装置的整体运行效益。借鉴了国内一种含氟硅油的玻璃纤维棉在硫酸行业捕集酸雾的应用，该种玻璃纤维为新型低表能物质，具有良好的憎水、增酸性能。

　　将该种玻璃纤维棉斜向缠绕4～6层，缠绕厚度原材质相当(100～120mm)，仍然采用并联运行，除雾器压差维持在4～5KPa，与原材质除雾器基本接近。同等条件下，每支滤芯可节约费用70%。在更换滤芯材质和缠绕参数后，液体二氧化硫成品各项指标均达到优等品，并较原除雾器过滤效果进一步提升。残渣平均含量为0.003%，最低达到0.002%，最高为0.004%。在装置连续稳定运行的情况下，优等品率接近100%，在2018年8-11月连续稳定在优等品。

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　　4 总结

　　通过近2年内二次对系统运行情况的分析、比对，进行技术改造，成功是液体二氧化硫成品达到了优等品。满足了医药、农药等行业对液体二氧化硫的品质要求。拓宽了销售渠道，进一步降低了成本。该公司液体二氧化硫装置的产能逐步得到释放，2017年年产突破30000吨，同比增加70.25%。且品质提升后每月可增加钢瓶装销量300吨。年增加销售收入414万元，利润180万元。

　　参考文献

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　　[2]贺黎.采取有效措施 优化氯气处理装置[J]。中国氯碱2012年7月第7期，10-11。

　　[3]BOB GRENDEL.孟莫克废酸再生(SAR)工艺[J]。硫酸工业，2014(3):64-66。

　　作者简介：杜江涛