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摘要：介绍冶炼制酸系统随着熔炼系统的技术改造，更新改造老系统，尝试运用新工艺、新技术、新材料，达到“节能、减排、环保”的目的，是硫酸生产技术发展的必然趋势。
关键词：铜冶炼制酸；新技术；节能；减排；应用
一、前言
中色集团抚顺红透山矿业公司冶炼厂，原处理密闭鼓风炉富氧熔炼、连续吹炼炉烟气的制酸系统，已运行十八年，由于系统装置陈旧、设备老化、工艺落后，尾气二氧化硫排放达不到国家标准，制约冶炼厂的发展。为配合冶炼“氧气底吹炉+连续吹炼炉”的新型配套技术改造，制酸系统大胆尝试适用范围广、操作弹性大、适应性强的硫酸生产技术，收到良好的效果。
制酸系统的改造包括净化、转化、干吸等工序，在工艺、设备配置，运用新的设计元素，突出了“节能、减排、环保”的理念。采用了新工艺、新技术、新材料的管理模式，优化整体设计。
二、技术特点：
1.净化工序
a.采用高效洗涤器净化技术
高效洗涤器的主要核心部分由逆喷管、大孔径喷咀、溢流堰、循环泵组成，烟气由塔项进入，沿着进口管向下流动，吸收液向上喷入进口管，与烟气流向相反，烟气和吸收液在进口管中的充分混合，在烟气与吸收液动量平衡的地方，吸收液转向。然后落到塔体底部。进口管中的烟气转弯，沿塔体垂直向上流动，从而实现酸气吸收、烟气急冷、粉尘脱除、内部氧化四种功能。典型特征：
大口径耐蚀耐磨材料制成无堵塞喷头，独特的敞开式设计、即使吸收液含固量高达20%也不堵塞。该技术适应能力强，除尘效率可保持在95%以上。
b.采用板式换热器冷却稀酸
传热系数高，两种流体采用逆流流动方式，冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面、无旁流，因此使得板式换热器的末端温差小。
占地面积小，板式换热器结构紧凑，容易改变换热面积或流程组合，只要增加或减少几张板，即可达到增加或减少换热面积的目的。
重量轻，板式换热器的板片厚度仅为0.4～0.8mm，容易清洗，框架式板式换热器只要松动压紧螺栓，即可松开板束，卸下板片进行机械清洗，十分方便。
2、干吸工序
a.干吸塔结构特点
干吸塔的设计突出传质效率高、喷淋密度大，空塔气速快的三个不同的工艺要求进行，以降低填料层高度，减少设备阻力，增加单位面积分酸点，提高填料的润湿率，实现高效、节能。
干燥塔回酸管口设在干燥循环槽封头底部，可缓解流体对内衬耐酸瓷砖的冲刷，更有利于循环槽内酸浓度的均匀混合。
采用内衬F4混酸器，与一吸回酸管弯头处连接，酸、水在回酸管内充分混合后，进入循环槽，解决酸、水混合不均，酸蒸气腐蚀槽体的问题。
一、二吸收塔支撑结构部分采用传统的内衬耐酸瓷砖砌筑，填料层部分的内衬，全部采用新型DS钢衬里材料，具有塔体的重量轻，安装周期短，设备投资少等做优势。
一、二吸塔出口设有高效纤维除沫器，解决了五换的腐蚀问题，并有效地控制酸雾的生成。
b.干吸循环槽的特点
与传统的子母槽的立式循环槽相比，卧式循环槽具有很高的热膨胀系数，且受力均匀，避免由于化学反应造成砌筑与壳体的分离，消除循环泵体振动对防腐砌筑的影响。
d.管线配置特点
干燥酸冷却器采用泵后板式换热器冷却流程，由于配置紧凑，占地体积小，换热效率高。
一、二吸收塔两槽连通的方式，节省一、二吸收泵槽间的相互串酸管线及控制回路。
产酸管线、干吸循环酸回酸管线均采用304不锈钢材质，管线连接除必须采用法兰连接外，均采用焊接，缩短了管道预制周期，降低了安装难度，减少管线上跑、冒、漏的概率。
采用干燥循环槽溢流产酸，产酸泵自动启动的控制方式。提高干燥循环泵的利用率，降低了能源消耗。
3、转化工序
a.转化器的配置特点
转化器壳体采用普通碳钢制作，在内部结构、材质选择等方面结构上与传统的转化器有着不同之处。
采用大蓄热量转化器，可以有效储存气体热量、提高热稳定性。转化器共分五层，每层自上而下依次为催化剂、耐酸瓷球、不锈钢丝网、箅子板、支撑梁、立柱，层与层之间的距离为3.65～3.85m。转化器共用耐火砖97.84t，耐火胶泥3.06t，石棉板2.06t，瓷球16.38t，催化剂93.84t，构成了大畜热量的特性，提高了转化器的热稳定性。
为确保转化率达到99.5%，尾气排放符合国家标准，触媒采用活性高，抗毒性强，机械强度大、寿命长、压降低的容尘量高的环状触媒，满足严格的环保要求。
b.换热器配置特點
采用高效换热器。设计采用中明（湛江）化机有限工程公司高效旋流网板（空心环），急扩加速流缩放管管壳式换热器，该换热器的传热系数高，设备规格小。
各换热器均设有旁路，通过调整旁路管线，可实现对转化各段温度的控制。各换热器的材质均为碳钢，并且做了渗铝处理，防止碳钢壳体内表面高温氧化。有效地控制换热器的高温氧化腐蚀。
c.管道配置特点
考虑到制酸的转化工序处于高温运行状态，且设备、管线直径较大，刚性强、热膨胀应力大的特点。设计时根据不同情况，在一、二段转化进口的烟气管线上，采用不锈钢补偿器、弹簧支撑及拉杆结构，保证在运行及开停车过程中设备、管道及焊缝不会被拉裂。
三、遵循节能减排的设计理念
“节能、减排、环保”的理念工程从设计到施工，在确保系统质量及安全稳定运行的基础上，始终贯穿着“节能、减排、环保”的理念。确保系统顺利投产，安全稳定运行，在设备选型、工艺配置和自动化控制上进行了合理优化。
采用西门子公司的S7-300冶炼烟气制酸工艺流程，实现了完善的电仪一体化自动测控。
DCS控制系统，对冶炼过程进行全程监测和调节，制酸与冶炼控制系统相得益障，实现信息共享。及时掌握冶炼系统的运行状态，并及早作出控制。在系统的设计中增加一些控制回路，如净化一级高效洗涤器循环泵与主风机的自动联锁，干吸循环酸浓、循环槽液位的自动串酸，一级高效洗涤器溢流堰稀酸流量控制连锁、事故高位槽液位控制及现溢流堰稀酸流量连锁，通过控制回路，使系统运行更加安全、稳定，管理更加科学化。
四、投产运行情况
红透山富氧底吹炉改造，主要的宗旨“节能、减排、环保”，提高系统的装备能力，彻底解决环保问题，为进一步提升、发展打基础。
该制酸系统设计处理烟气量为46000 Nm3/h，年产硫酸14万吨。主要工艺采用高效洗涤净化技术、纤维除沫技术、两转两吸为主体的生产工艺流程，通过生产运行，系统设备运行正常，技术性能稳定，二氧化硫转化率达到99. 5%以上；三氧化硫吸收率达到99.95以上；二氧化硫、酸雾含量低于国家排放标准。
五、结束语
随着“氧气底吹炉+连续吹炼炉”的新型冶金技术的应用，冶炼硫酸生产的技术也随之发生变革，在设计的过程中，着重强调人性化的设计理念，得到进一步体现，“节能、减排、环保”的措施更加完善，科学合理、先进配置技术更加成熟，也将是硫酸生产技术发展的必然趋势。
关键词：铜冶炼制酸；新技术；节能；减排；应用
一、前言
中色集团抚顺红透山矿业公司冶炼厂，原处理密闭鼓风炉富氧熔炼、连续吹炼炉烟气的制酸系统，已运行十八年，由于系统装置陈旧、设备老化、工艺落后，尾气二氧化硫排放达不到国家标准，制约冶炼厂的发展。为配合冶炼“氧气底吹炉+连续吹炼炉”的新型配套技术改造，制酸系统大胆尝试适用范围广、操作弹性大、适应性强的硫酸生产技术，收到良好的效果。
制酸系统的改造包括净化、转化、干吸等工序，在工艺、设备配置，运用新的设计元素，突出了“节能、减排、环保”的理念。采用了新工艺、新技术、新材料的管理模式，优化整体设计。
二、技术特点：
1.净化工序
a.采用高效洗涤器净化技术
高效洗涤器的主要核心部分由逆喷管、大孔径喷咀、溢流堰、循环泵组成，烟气由塔项进入，沿着进口管向下流动，吸收液向上喷入进口管，与烟气流向相反，烟气和吸收液在进口管中的充分混合，在烟气与吸收液动量平衡的地方，吸收液转向。然后落到塔体底部。进口管中的烟气转弯，沿塔体垂直向上流动，从而实现酸气吸收、烟气急冷、粉尘脱除、内部氧化四种功能。典型特征：
大口径耐蚀耐磨材料制成无堵塞喷头，独特的敞开式设计、即使吸收液含固量高达20%也不堵塞。该技术适应能力强，除尘效率可保持在95%以上。
b.采用板式换热器冷却稀酸
传热系数高，两种流体采用逆流流动方式，冷、热流体在板式换热器内的流动平行于换热面、无旁流，因此使得板式换热器的末端温差小。
占地面积小，板式换热器结构紧凑，容易改变换热面积或流程组合，只要增加或减少几张板，即可达到增加或减少换热面积的目的。
重量轻，板式换热器的板片厚度仅为0.4～0.8mm，容易清洗，框架式板式换热器只要松动压紧螺栓，即可松开板束，卸下板片进行机械清洗，十分方便。
2、干吸工序
a.干吸塔结构特点
干吸塔的设计突出传质效率高、喷淋密度大，空塔气速快的三个不同的工艺要求进行，以降低填料层高度，减少设备阻力，增加单位面积分酸点，提高填料的润湿率，实现高效、节能。
干燥塔回酸管口设在干燥循环槽封头底部，可缓解流体对内衬耐酸瓷砖的冲刷，更有利于循环槽内酸浓度的均匀混合。
采用内衬F4混酸器，与一吸回酸管弯头处连接，酸、水在回酸管内充分混合后，进入循环槽，解决酸、水混合不均，酸蒸气腐蚀槽体的问题。
一、二吸收塔支撑结构部分采用传统的内衬耐酸瓷砖砌筑，填料层部分的内衬，全部采用新型DS钢衬里材料，具有塔体的重量轻，安装周期短，设备投资少等做优势。
一、二吸塔出口设有高效纤维除沫器，解决了五换的腐蚀问题，并有效地控制酸雾的生成。
b.干吸循环槽的特点
与传统的子母槽的立式循环槽相比，卧式循环槽具有很高的热膨胀系数，且受力均匀，避免由于化学反应造成砌筑与壳体的分离，消除循环泵体振动对防腐砌筑的影响。
d.管线配置特点
干燥酸冷却器采用泵后板式换热器冷却流程，由于配置紧凑，占地体积小，换热效率高。
一、二吸收塔两槽连通的方式，节省一、二吸收泵槽间的相互串酸管线及控制回路。
产酸管线、干吸循环酸回酸管线均采用304不锈钢材质，管线连接除必须采用法兰连接外，均采用焊接，缩短了管道预制周期，降低了安装难度，减少管线上跑、冒、漏的概率。
采用干燥循环槽溢流产酸，产酸泵自动启动的控制方式。提高干燥循环泵的利用率，降低了能源消耗。
3、转化工序
a.转化器的配置特点
转化器壳体采用普通碳钢制作，在内部结构、材质选择等方面结构上与传统的转化器有着不同之处。
采用大蓄热量转化器，可以有效储存气体热量、提高热稳定性。转化器共分五层，每层自上而下依次为催化剂、耐酸瓷球、不锈钢丝网、箅子板、支撑梁、立柱，层与层之间的距离为3.65～3.85m。转化器共用耐火砖97.84t，耐火胶泥3.06t，石棉板2.06t，瓷球16.38t，催化剂93.84t，构成了大畜热量的特性，提高了转化器的热稳定性。
为确保转化率达到99.5%，尾气排放符合国家标准，触媒采用活性高，抗毒性强，机械强度大、寿命长、压降低的容尘量高的环状触媒，满足严格的环保要求。
b.换热器配置特點
采用高效换热器。设计采用中明（湛江）化机有限工程公司高效旋流网板（空心环），急扩加速流缩放管管壳式换热器，该换热器的传热系数高，设备规格小。
各换热器均设有旁路，通过调整旁路管线，可实现对转化各段温度的控制。各换热器的材质均为碳钢，并且做了渗铝处理，防止碳钢壳体内表面高温氧化。有效地控制换热器的高温氧化腐蚀。
c.管道配置特点
考虑到制酸的转化工序处于高温运行状态，且设备、管线直径较大，刚性强、热膨胀应力大的特点。设计时根据不同情况，在一、二段转化进口的烟气管线上，采用不锈钢补偿器、弹簧支撑及拉杆结构，保证在运行及开停车过程中设备、管道及焊缝不会被拉裂。
三、遵循节能减排的设计理念
“节能、减排、环保”的理念工程从设计到施工，在确保系统质量及安全稳定运行的基础上，始终贯穿着“节能、减排、环保”的理念。确保系统顺利投产，安全稳定运行，在设备选型、工艺配置和自动化控制上进行了合理优化。
采用西门子公司的S7-300冶炼烟气制酸工艺流程，实现了完善的电仪一体化自动测控。
DCS控制系统，对冶炼过程进行全程监测和调节，制酸与冶炼控制系统相得益障，实现信息共享。及时掌握冶炼系统的运行状态，并及早作出控制。在系统的设计中增加一些控制回路，如净化一级高效洗涤器循环泵与主风机的自动联锁，干吸循环酸浓、循环槽液位的自动串酸，一级高效洗涤器溢流堰稀酸流量控制连锁、事故高位槽液位控制及现溢流堰稀酸流量连锁，通过控制回路，使系统运行更加安全、稳定，管理更加科学化。
四、投产运行情况
红透山富氧底吹炉改造，主要的宗旨“节能、减排、环保”，提高系统的装备能力，彻底解决环保问题，为进一步提升、发展打基础。
该制酸系统设计处理烟气量为46000 Nm3/h，年产硫酸14万吨。主要工艺采用高效洗涤净化技术、纤维除沫技术、两转两吸为主体的生产工艺流程，通过生产运行，系统设备运行正常，技术性能稳定，二氧化硫转化率达到99. 5%以上；三氧化硫吸收率达到99.95以上；二氧化硫、酸雾含量低于国家排放标准。
五、结束语
随着“氧气底吹炉+连续吹炼炉”的新型冶金技术的应用，冶炼硫酸生产的技术也随之发生变革，在设计的过程中，着重强调人性化的设计理念，得到进一步体现，“节能、减排、环保”的措施更加完善，科学合理、先进配置技术更加成熟，也将是硫酸生产技术发展的必然趋势。