一种有色冶炼烟气生产食品添加剂硫酸的方法与流程

本发明涉及一种有色冶炼烟气生产食品添加剂硫酸的方法，属于食品添加剂硫酸生产技术领域。

背景技术：

食品添加剂硫酸为无色油状透明液体，具有氧化性和腐蚀性，可溶于水或乙醇。食品添加剂硫酸通常作为加工助剂，如啤酒加工、淀粉加工、乳制品加工、发酵工艺，还具有对食品工具或设备洗涤的作用。有色冶炼烟气为冶炼行业的副产品，主要成分为so2，因烟气含有多种杂质和氮氧化物，通常仅用来生产工业级硫酸，有色冶炼企业生产工业级硫酸成本较高，但其应用较为局限，并且价格较低，销售困难。目前国内外食品及医药用硫酸市场对食品添加剂硫酸需求较大，对产品质量要求较严格，食品添加剂硫酸经济价值较高，大大拓展企业硫酸销售市场。目前有色冶炼行业产生烟气企业仅能生产工业级硫酸，因此用有色冶炼烟气生产食品添加剂硫酸具有一定的社会效益和经济效益。

技术实现要素：

本发明提供了一种有色冶炼烟气生产食品添加剂硫酸的方法，最终产出符合食品添加剂质量要求不同浓度的浓硫酸产品，拓宽了有色冶炼烟气应用范围。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种有色冶炼烟气生产食品添加剂硫酸的方法，包括以下步骤：

（1）净化：由熔炼炉产出1200℃左右的烟气，经过余热锅炉、电收尘后，烟气温度在300℃左右进入净化处理。经一级动力波洗涤器、循环泵设备，气液逆向充分接触洗涤降温、除尘，控制技术指标：喷淋酸量1500m³/h左右、循环酸浓度8-10%、循环液温度55-70℃，定期开路部分稀酸，维持循环酸的工艺指标，将烟气温度降至70℃以下、烟气尘≦3mg/nm³、cl≦5ppm、f≦2mg/nm³、as≦2mg/nm³；通过气体冷却塔、循环泵，循环液通过板式换热器通入循环水除热，进入气体冷却塔内气液逆向通过填料层充分接触洗涤降温，控制指标：循环酸浓度6-8%、循环液温度35-40℃，多出的液串到一级动力波洗涤器内，维持循环酸的工艺指标，进一步将烟气温度控制在40℃以下，控制板式换热器进水温度25-28℃，出水温度在33-38℃；通过二级动力波洗涤器、循环泵设备，气液逆向充分接触洗涤降温、除尘，控制指标：循环酸浓度4-6%、f^-≦100ppm、循环液温度35-37℃，多出的液串到气体冷却塔内，维持循环酸的工艺指标，将烟气温度降至37℃以下、含尘量≦2mg/nm³、cl≦5ppm、f≦1mg/nm³、as≦1mg/nm³；经过降温除尘的烟气由气体冷却塔出来的湿烟气虽然温度已降低，尘氟砷二氧化硫等杂质除去已达到要求，但酸雾大含水多，故需电除雾器进行除雾操作。通过整流机组高压电流电场的作用下，使气体从底部进入，上部出去，阳极为导电玻璃钢管、阴极为铅线，气体发生电离，获得负电荷的酸雾粒子，在电场的作用下，移向管壁阳极管，将电荷传给阳极失去电性，再管壁汇集而下，从而除去酸雾，除雾的同时细尘氟砷等有害杂质一并除去。一级电除雾器控制二次电压55kv、二次电流控制在200-400ma、出口酸雾控制在0.03g/nm3以下，二级电除雾器控制二次电压55-60kv、二次电流控制在300-500ma、出口酸雾控制在0.005g/nm3以下；,通过调节稀释风阀门开度将o2质量分数控制在14.3%，so2质量分数控制在12.6%。控制so2风机出口w(o2):w(so2)=1.1-1.3:1。与此同时，洗涤后含有一定酸度和杂质的废酸定期进行开路进一步处理回收、利用。

（2）干燥：主要设备：干燥塔、循环槽、循环泵、阳极保护器；利用浓硫酸具有吸水性的特点，主要控制：经过降温、除尘、除雾后的烟气，进入干燥塔内，气液在填料层内逆向充分接触，通过干燥和一吸的酸浓互串，干燥酸酸浓控制在93.5-95%、循环酸上塔温度控制在40℃以下、出塔烟气温度控制在40℃以下，最终实现烟气水分控制在小于0.1g/nm3以下。

（3）转化：干燥净化后的烟气经so2离心风机，控制风机入口负压不超过-10kpa、出口正压不超过40kpa，通过进口导叶控制风量在150000-170000nm³/h，送至转化系统内，经过两次转化后，so2转化率达到99.95%以上。主要设备：二氧化硫离心风机、转化器（内部装填钒触媒、耐火瓷球）、换热器、热管锅炉；主要反应：so2+o2=so3+q；具体控制如下：控制入转化的so2浓度在13%左右，经过转化器一层烟气进口温度控制在390-400℃，触媒温度控制在590-630℃；转化器二层烟气进口温度控制在440-450℃，触媒温度控制在490-530℃；转化器三层烟气进口温度控制在440-450℃，触媒温度控制在455-475℃，完成一次转化，控制转化率在95%以上，通过热管锅炉控制烟气温度180-240℃之间，进入一吸塔内进行吸收；由一吸塔出来的烟气，经过转化器四层烟气进口温度控制在420-425℃，触媒温度控制在430-446℃；转化五层烟气进口温度控制在415-416℃，触媒温度控制在416-417℃，通过换热器控制烟气温度在180-240℃之间，进入二吸塔内进行吸收，完成二次转化，总转化率控制在99.95%以上。转化一层上部为vk59型铯触媒，一层下部vk38钒触媒，二层vk38钒触媒，三层vk48钒触媒，四层vk38钒触媒，五层vk38钒触媒。

（4）吸收：经过两次转化后生成的so3，再经两次吸收；主要控制反应：so3+h2o=h2so4+q；主要设备：一吸塔、二吸塔、循环槽、循环泵、阳极保护器。一次转化后的烟气进入一吸塔内，气液在填料层内逆向充分接触吸收，通过循环槽内加水量控制循环酸浓度98-98.8%、循环酸上塔温度控制在75℃左右、进塔烟气温度控制在180-240℃之间、出塔烟气温度控制在65℃左右，循环酸加水产生的多余的热量通过阳极保护器循环水带走；二次转化后的烟气进入二吸塔内，气液在填料层内逆向充分接触吸收，通过循环槽内加水量控制循环酸浓度98-98.8%、循环酸上塔温度控制在75℃、进塔烟气温度控制180-240℃之间、出塔烟气温度控制在65℃左右，循环酸加水产生的多余的热量通过阳极保护器循环水带走；一吸和二吸循环酸浓控制98-98.8%，干燥可与一吸、二吸进行相互串酸，并可通过加水调控酸浓，产出一定浓度的92.5%和98%硫酸产品。

（5）脱吸：成品酸以后必须经过脱吸塔、填料塔、循环槽进行脱吸处理，主要设备：脱吸塔、鼓风机、填料塔、循环槽、循环泵、地下计量槽、阳极保护器。主要反应：so3+h2o=h2so4+q；控制指标具体如下：生产98%浓度硫酸，通过一吸上塔酸管道分支一路，通过自动阀门、并控制一定的流量，进入脱吸塔内，底部鼓入空气，气液在填料层内逆向充分接触，脱除酸内的还原性和nox等杂质，达到还原性物质合格、硝酸盐小于0.001%，控制循环酸浓度98-98.8%、循环酸温度75℃左右，出塔酸进入地下计量槽，产出98%浓度食品添加剂质量要求的硫酸；生产92.5%浓度硫酸，通过一吸产酸进入循环槽内，通过加水控制循环酸浓度93.5-94%、循环酸温度45℃左右，通过循环泵液体硫酸在填料塔填料层内逆向充分接触，在填料塔上塔酸管道分支一路，通过自动阀门、并控制一定的流量，进入脱吸塔内，底部鼓入空气，气液在填料层内逆向充分接触，脱除酸内的还原性和nox等杂质，达到还原性物质合格、硝酸盐小于0.001%，控制循环酸浓度93-94%、循环酸加水产生的多余的热量通过阳极保护器循环水带走；出塔酸进入地下计量槽，产出92.5%浓度食品添加剂质量要求的硫酸，通过上述工艺设备和操作控制最终产出符合食品添加剂质量要求不同浓度的浓硫酸产品。

所述步骤（2）干燥酸酸浓控制在93.5-94.5%，干燥入口酸温控制在40℃以下；干燥塔、一吸塔、二吸塔上部增加捕集酸的相关装置，收集烟气冷过程中形成的亚硝基硫酸微小悬浮颗粒，从捕集器中单独引出来，降低循环酸中的硝酸盐。具体如下：干燥塔上部丝网除雾器上下层安装收集酸的槽子、负压定期排放、一吸塔和二吸塔上部除雾器接酸杯的收集酸单独接管引出来，捕集器收集的酸全部单独引出来进行集中处理外售。

所述步骤（5）成品酸以后必须经过脱吸塔、填料塔、循环槽进行脱吸处理，并控制一定的流量。主要设备：脱吸塔、鼓风机、填料塔、循环槽、循环泵、地下计量槽、阳极保护器。主要反应：so3+h2o=h2so4+q；控制指标具体如下：生产98%浓度硫酸，通过一吸上塔酸管道分支一路，通过自动阀门、并控制一定的流量，进入脱吸塔内，底部鼓入空气，气液在填料层内逆向接触，脱除酸内的还原性和nox等杂质，达到还原性物质合格、硝酸盐小于0.001%，控制循环酸浓度98-98.8%、循环酸温度75℃左右，出塔酸进入地下计量槽，产出98%浓度食品添加剂质量要求的硫酸；生产93%浓度硫酸，通过一吸产酸进入三吸循环槽内，通过加水控制循环酸浓度93.5-94%、循环酸温度45℃左右，通过循环泵液体硫酸在填料塔填料层内逆向充分接触吸收，填料塔上塔酸管道分支一路，通过自动阀门、并控制一定的流量，进入脱吸塔内，底部鼓入空气，气液在填料层内逆向接触，脱除酸中的还原性物质及硝酸盐，达到还原性物质合格、硝酸盐小于0.001%，控制循环酸浓度93-94%、循环酸加水产生的多余的热量通过阳极保护器循环水带走；出塔酸进入地下计量槽，产出93%浓度食品添加剂质量要求的硫酸，通过上述工艺设备和操作控制最终产出符合食品添加剂质量要求不同浓度的浓硫酸产品。

所述有色冶炼烟气生产食品添加剂硫酸的方法，净化污酸排污量控制在一定范围，一级动力波酸浓控制在8-10%，二级动力波酸浓控制在4-6%。

所述步骤（1）净化：净化工段主要采用一级、气体冷却塔、二级动力波高效洗涤，主要目的是除去烟气杂质，并对其进行降温，并添加水玻璃将氟离子浓度控制在50mg/l以下，净化后的烟气经过两级电除雾除去酸雾。

所述步骤（2）干燥：经过除酸雾的烟气，通过调节稀释风阀门控制氧硫比，控制so2风机出口w(o2):w(so2)=1.1-1.3:1，烟气进入干燥塔进行干燥，控制烟气水分小于0.1g/nm³以下。

所述步骤（3）转化：干燥后的烟气进入转化工段进行转化，将so2转化为so3，转化器主要为五层，具体分为两次转化，经过换热器换热控制温度。转化器一层烟气进口温度控制在390-400℃，触媒温度控制在590-630℃；转化器二层烟气进口温度控制在440-450℃，触媒温度控制在490-530℃；转化器三层烟气进口温度控制在440-450℃，触媒温度控制在455-475℃；转化器四层烟气进口温度控制在420-425℃，触媒温度控制在430-446℃；转化五层烟气进口温度控制在415-416℃，触媒温度控制在416-417℃。

所述步骤（3）转化一层上部为vk59型铯触媒，一层下部为vk38钒触媒，二层为vk38钒触媒，三层为vk48钒触媒，四层为vk38钒触媒，五层为vk38钒触媒。

所述步骤（4）吸收：转化出来的烟气主要分为两段吸收，吸收主要分为一吸和二吸，酸浓均控制在98-98.8%，转化一次转化烟气主要进入一吸塔吸收，二次转化烟气进入二吸塔吸收；干燥、一吸和二吸循环槽酸可进行相互串酸，一吸、二吸可通过加水，维持酸浓平衡。

所述步骤（5）脱吸：成品酸以后必须经过特定的塔槽进行脱吸处理，并控制一定的流量。主要设备：脱吸塔、鼓风机、填料塔、循环槽、循环泵、地下计量槽、阳极保护器。主要反应：so3+h2o=h2so4+q；控制指标具体如下：生产98%浓度硫酸，通过一吸上塔酸管道分支一路，通过自动阀门、并控制一定的流量，进入脱吸塔内，底部鼓入空气，气液在填料层内逆向接触，脱除酸内的还原性和nox等杂质，达到还原性物质合格、硝酸盐小于0.001%，控制循环酸浓度98-98.8%、循环酸温度75℃左右，出塔酸进入地下计量槽，产出98%浓度食品添加剂质量要求的硫酸；生产93%浓度硫酸，通过一吸产酸进入循环槽内，通过加水控制循环酸浓度93.5-94%、循环酸温度45℃左右，通过循环泵液体硫酸在填料塔填料层内逆向充分接触，填料塔上塔酸管道分支一路，通过自动阀门、并控制一定的流量，进入脱吸塔内，底部鼓入空气，气液在填料层内逆向接触，脱除酸内的还原性和nox等杂质，达到还原性物质合格、硝酸盐小于0.001%，控制循环酸浓度93-94%、循环酸加水产生的多余的热量通过阳极保护器循环水带走；出塔酸进入地下计量槽，产出93%浓度食品添加剂质量要求的硫酸，通过上述工艺设备和操作控制最终产出符合食品添加剂质量要求不同浓度的浓硫酸产品。

本发明的有益效果是：本发明的最大突破是解决了有色冶炼烟气无法正常生产出食品添加剂硫酸的难题，开拓了有色冶炼烟气的应用渠道，具有一定的社会效益和经济效益。对于企业硫酸由单一品种增加了食品级品种，拓展了市场竞争渠道，从根本上彻底解决了企业由于产品单一库存增加造成系统减产或停产的被动局面，潜在的经济效益巨大。

附图说明

图1为本发明的生产流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细的说明。

一种有色冶炼烟气生产食品添加剂硫酸的方法，具体实施步骤如下：

（1）净化：由熔炼炉产出1200℃左右的烟气，经过余热锅炉、电收尘后，烟气温度在300℃左右进入净化处理。经一级动力波洗涤器、循环泵设备，气液逆向充分接触洗涤降温、除尘，控制技术指标：喷淋酸量1500m³/h左右、循环酸浓度8-10%、循环液温度55-70℃，定期开路部分稀酸，维持循环酸的工艺指标，将烟气温度降至70℃以下、烟气尘≦3mg/nm³、cl≦5ppm、f≦2mg/nm³、as≦2mg/nm³；通过气体冷却塔、循环泵，循环液通过板式换热器通入循环水除热，进入气体冷却塔内气液逆向通过填料层充分接触洗涤降温，控制指标：循环酸浓度6-8%、循环液温度35-40℃，多出的液串到一级动力波洗涤器内，维持循环酸的工艺指标，进一步将烟气温度控制在40℃以下，控制板式换热器进水温度25-28℃，出水温度在33-38℃；通过二级动力波洗涤器、循环泵设备，气液逆向充分接触洗涤降温、除尘，控制指标：循环酸浓度4-6%、f^-≦100ppm、循环液温度35-37℃，多出的液串到气体冷却塔内，维持循环酸的工艺指标，将烟气温度降至37℃以下、含尘量≦2mg/nm³、cl≦5ppm、f≦1mg/nm³、as≦1mg/nm³；经过降温除尘的烟气由气体冷却塔出来的湿烟气虽然温度已降低，尘氟砷二氧化硫等杂质除去已达到要求，但酸雾大含水多，故需电除雾器进行除雾操作。通过整流机组高压电流电场的作用下，使气体从底部进入，上部出去，阳极为导电玻璃钢管、阴极为铅线，气体发生电离，获得负电荷的酸雾粒子，在电场的作用下，移向管壁阳极管，将电荷传给阳极失去电性，再管壁汇集而下，从而除去酸雾，除雾的同时细尘氟砷等有害杂质一并除去。一级电除雾器控制二次电压55kv、二次电流控制在200-400ma、出口酸雾控制在0.03g/nm3以下，二级电除雾器控制二次电压55-60kv、二次电流控制在300-500ma、出口酸雾控制在0.005g/nm3以下；,通过调节稀释风阀门开度将o2质量分数控制在14.3%，so2质量分数控制在12.6%。控制so2风机出口w(o2):w(so2)=1.1-1.3:1。与此同时，洗涤后含有一定酸度和杂质的废酸定期进行开路进一步处理回收、利用。

（2）干燥：主要设备：干燥塔、循环槽、循环泵、阳极保护器；利用浓硫酸具有吸水性的特点，主要控制：经过降温、除尘、除雾后的烟气，进入干燥塔内，气液在填料层内逆向充分接触，通过干燥和一吸的酸浓互串，干燥酸酸浓控制在93.5-95%、循环酸上塔温度控制在40℃以下、出塔烟气温度控制在40℃以下，最终实现烟气水分控制在小于0.1g/nm3以下。

（3）转化：干燥净化后的烟气经so2离心风机，控制风机入口负压不超过-10kpa、出口正压不超过40kpa，通过进口导叶控制风量在150000-170000nm³/h，送至转化系统内，经过两次转化后，so2转化率达到99.95%以上。主要设备：二氧化硫离心风机、转化器（内部装填钒触媒、耐火瓷球）、换热器、热管锅炉；主要反应：so2+o2=so3+q；具体控制如下：控制入转化的so2浓度在13%左右，经过转化器一层烟气进口温度控制在390-400℃，触媒温度控制在590-630℃；转化器二层烟气进口温度控制在440-450℃，触媒温度控制在490-530℃；转化器三层烟气进口温度控制在440-450℃，触媒温度控制在455-475℃，完成一次转化，控制转化率在95%以上，通过热管锅炉控制烟气温度180-240℃之间，进入一吸塔内进行吸收；由一吸塔出来的烟气，经过转化器四层烟气进口温度控制在420-425℃，触媒温度控制在430-446℃；转化五层烟气进口温度控制在415-416℃，触媒温度控制在416-417℃，通过换热器控制烟气温度在180-240℃之间，进入二吸塔内进行吸收，完成二次转化，总转化率控制在99.95%以上。转化一层上部为vk59型铯触媒，一层下部vk38钒触媒，二层vk38钒触媒，三层vk48钒触媒，四层vk38钒触媒，五层vk38钒触媒。

（4）吸收：经过两次转化后生成的so3，再经两次吸收；主要控制反应：so3+h2o=h2so4+q；主要设备：一吸塔、二吸塔、循环槽、循环泵、阳极保护器。一次转化后的烟气进入一吸塔内，气液在填料层内逆向充分接触吸收，通过循环槽内加水量控制循环酸浓度98-98.8%、循环酸上塔温度控制在75℃左右、进塔烟气温度控制在180-240℃之间、出塔烟气温度控制在65℃左右，循环酸加水产生的多余的热量通过阳极保护器循环水带走；二次转化后的烟气进入二吸塔内，气液在填料层内逆向充分接触吸收，通过循环槽内加水量控制循环酸浓度98-98.8%、循环酸上塔温度控制在75℃、进塔烟气温度控制180-240℃之间、出塔烟气温度控制在65℃左右，循环酸加水产生的多余的热量通过阳极保护器循环水带走；一吸和二吸循环酸浓控制98-98.8%，干燥可与一吸、二吸进行相互串酸，并可通过加水调控酸浓，产出一定浓度的92.5%和98%硫酸产品。

（5）脱吸：成品酸以后必须经过脱吸塔、填料塔、循环槽进行脱吸处理，主要设备：脱吸塔、鼓风机、填料塔、循环槽、循环泵、地下计量槽、阳极保护器。主要反应：so3+h2o=h2so4+q；控制指标具体如下：生产98%浓度硫酸，通过一吸上塔酸管道分支一路，通过自动阀门、并控制一定的流量，进入脱吸塔内，底部鼓入空气，气液在填料层内逆向充分接触，脱除酸内的还原性和nox等杂质，达到还原性物质合格、硝酸盐小于0.001%，控制循环酸浓度98-98.8%、循环酸温度75℃左右，出塔酸进入地下计量槽，产出98%浓度食品添加剂质量要求的硫酸；生产92.5%浓度硫酸，通过一吸产酸进入循环槽内，通过加水控制循环酸浓度93.5-94%、循环酸温度45℃左右，通过循环泵液体硫酸在填料塔填料层内逆向充分接触，在填料塔上塔酸管道分支一路，通过自动阀门、并控制一定的流量，进入脱吸塔内，底部鼓入空气，气液在填料层内逆向充分接触，脱除酸内的还原性和nox等杂质，达到还原性物质合格、硝酸盐小于0.001%，控制循环酸浓度93-94%、循环酸加水产生的多余的热量通过阳极保护器循环水带走；出塔酸进入地下计量槽，产出92.5%浓度食品添加剂质量要求的硫酸，通过上述工艺设备和操作控制最终产出符合食品添加剂质量要求不同浓度的浓硫酸产品。

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