张媛，黄锐
[科洋环境工程（上海）有限公司，上海200233]
［摘 要］ 硫化氢（H2S）属典型的恶臭类气体，具有污染范围广、影响大的特点，是一种日益引起重视的大气污染公害，对含H2S的酸性气进行治理并加以回收利用，既是资源综合利用的需要，又符合环境保护的要求。介绍科洋环境工程（上海）有限公司开发的ECOSA®湿法制酸成套技术的研发过程、关键技术攻关和技术特点、示范项目运行情况等。工业化应用实践表明，ECOSA®湿法制酸装置运行稳定，兼具环保效益和经济效益，完全可以满足煤化工装置硫回收的需要。本国产化湿法制酸工艺的成功开发，对推动我国煤化工、石油化工、天然气净化等领域的循环经济、绿色工业和节能减排具有积极的意义。
［关键词］ WSA工艺；ECOSA®湿法制酸工艺；H2S；关键技术；硫酸蒸气冷凝器；研发；工业化应用
［中图分类号］ TQ111.14［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2018）04-0023-03
0 引 言
硫化氢（H2S）产生于天然气净化、石油炼制以及制煤气、制革、制药、造纸、合成化学纤维等生产过程，是大气主要污染物之一，不仅危害人体健康，还会严重腐蚀设备等。近年来，我国石油需求量增长较快，每年需进口大量原油，大部分为中东高含硫原油，加工过程中必然会产生大量含H2S的酸性气；而且，我国天然气产量逐年增加，天然气脱硫所产生的含H2S酸性气量也大大增加［1］；另外，煤化工行业蓬勃发展，也会产生大量含H2S的酸性气。因此，对含H2S酸性气进行处理并加以利用，既是资源综合利用的需要，又是环境保护的要求。为此，科洋环境工程（上海）有限公司（以下简称科洋公司）着眼市场需求、瞄准发展目标、统筹战略布局，立足关键在于技术的理念，下大力气在环保产业主战场上开拓创新，研发出对国内环保行业具有重大意义的ECOSA®湿法制酸成套技术。
1 湿法制酸工艺路线［2］
湿法制酸工艺（WSA工艺）由国外引进，其工艺流程为：将酸性气和煤气及加热过的空气送入焚烧炉内燃烧，H2S经燃烧后生成SO2，SO2经WSA催化剂催化氧化生成SO3，SO3与水反应生成硫酸，再经WSA冷凝器将气态硫酸冷凝成液态硫酸，含有微量SO2和酸雾的尾气处理达标后经烟囱排放。
2 ECOSA®湿法制酸工艺概况
2009年起，科洋公司组织力量进行研发，经多年攻关，开发出了具有自主知识产权的酸性气制硫酸工艺——ECOSA®湿法制酸工艺，实现了湿法制酸工艺的国产化；与国外的WSA工艺相比，在工艺方面有了较大的改进。
ECOSA®湿法制酸工艺中的核心设备——硫酸蒸气冷凝器，可达到较高的硫酸酸雾捕集率，保证尾气的达标排放。
ECOSA®湿法制酸工艺取消了WSA工艺中燃烧硅油制造凝结核的操作，该操作的目的是创造凝结核，增强硫酸蒸气冷凝，降低尾气中硫酸气溶胶的浓度。但实际操作中，限于操作人员对工艺的理解和操作水平，难以掌控硅油的燃烧强度，很难利用硅油燃烧产生合适浓度的凝结核，导致凝结核不是偏多就是偏少，无法达到理想的硫酸蒸气冷凝效果。ECOSA®湿法制酸工艺取消了该燃烧步骤，通过高效纤维除雾器物理捕集的方法实现对酸雾的高效处理。目前高效纤维除雾器已应用在多个项目中，ECOSA®湿法制酸装置运行实践表明，硫酸蒸气经高效纤维除雾器捕集后，放空尾气中基本不含酸雾。
ECOSA®湿法制酸工艺硫回收率高达99.8%，排放尾气中SO2浓度在200 mg/m3以下，远优于《硫酸工业污染物排放标准》（GB 26132—2010）要求的小于400 mg/m3的新标准；硫酸产品浓度达到97%～98%（质量分数），不含杂质，清澈透明，其质量达到《工业硫酸》（GB/T 534—2014）优等品标准。
3 ECOSA®湿法制酸关键技术的研发
3.1 关键技术
湿法制酸工艺的核心在于硫酸蒸气冷凝器的设计。该设备是硫酸冷凝、水合、浓缩的场所，其操作的好坏直接关系到硫酸的浓度和尾气中酸雾的含量。ECOSA®湿法制酸工艺中的硫酸蒸气冷凝器使用横置玻璃换热管，正三角形布置，可增加气体湍流强制换热效果；设置纤维除雾板，外置高效纤维除雾器除去气体中夹带的硫酸雾沫，可达到较高的酸雾捕集率，保证尾气中酸雾的达标排放。该设备堪称设计巧妙、独具匠心。而且，通过工业化中试，科洋公司改进了硫酸蒸气冷凝器的机械设计，使其结构更加合理，便于制造安装和后期维护保养，并在此基础上完成了成套工艺包和施工图的工程设计。
在技术工业化的道路上确定了核心设备的制造工艺后，科洋公司完全立足核心设备的国内生产加工，并积累了成熟的国产设备及特殊部件供应商。
3.2 硫酸蒸气冷凝器的工作过程
280 ℃的工艺气进入硫酸蒸气冷凝器，沿壳程自下而上流动，管程内送入的空气作为冷介质与热工艺气交换热量而降低热工艺气的温度至93 ℃，伴随热工艺气温度的降低，硫酸蒸气逐步冷凝于玻璃换热管上，后结成液滴，靠重力作用滴落到硫酸蒸气冷凝器的底部。空气是由冷却风机提压后送至硫酸蒸气冷凝器的，先进入其管箱的顶部，管箱分左、右两端，分别通过内部隔板分割为多段，空气进入管箱后，沿管箱内部的隔板横向进入玻璃换热管
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