我国硫酸生产现状与废酸处理方法

一、硫酸生产现状

目前,世界上大多数国家主要以硫磺、硫铁矿为主要原料生产硫酸,其他生产原料还有石膏、硫化氢、炼厂烟气和废硫酸等物质。我国是世界上硫消耗量大国,国内硫的储量较小,硫的开采量和产量均较小,硫磺进口量较大,对外依存度较高。我国采用硫磺和硫铁矿制取硫酸的量约占硫酸总产量的77.5%,冶炼烟气制取硫酸占21.2%,其他原料制取硫酸占1.3%。我国硫酸原料分布如图1所示。

图1我国硫酸生产原料分布图

我国目前有600多个硫酸生产厂家,2003年以前,我国硫酸产量在世界上一直处于第二的地位,比美国硫酸产量略低。2003年我国硫酸产量已经达到3371多万吨,超过了美国2003年3050万吨的硫酸产量而达到世界第一的产能。2015年,我国硫酸产量达8975.7万吨的峰值,2016年产量为8889万吨,产量略有回落,但仍维持较高水平。2004-2013年的十年时间里,我国硫酸产能年均增长率在10%以上,硫酸产量年均增长率在8%。可见,近年来我国硫酸的产能和产量均呈现出快速增长的趋势。2002-2016年我国硫酸产量和增长率变化趋势图如图2所示。2013-2016年硫酸产量和增长率变化趋缓,波动开始逐年减小,2016年硫酸产量呈现出负增长的趋势。硫酸产能较高的省份主要集中在云南、贵州、湖北、江苏、安徽、四川和山东七个省份。目前硫酸生产装置大型化趋势明显,节能减排效果显著,技术装备水平不断提高。(见图2)

图2我国硫酸产量和增长率变化趋势图

二、硫酸回收的意义

硫酸在化工、冶炼等行业应用非常广泛。在许多工业企业生产过程中,硫酸利用率均呈现出较低的利用水平,数量较大的废硫酸随同含酸废水排放到自然环境中。这些含酸废水如不经过环保处理而排放,不仅会造成大面积水体或土壤酸化,进而危害自然生态环境,而且还会造成大量的资源浪费,不利于节能减排。工业企业生产过程中产生的大量废硫酸和硫酸废水除了具有普遍的酸性外,还有大量的工业杂质掺杂在其中,这为废硫酸的再利用或环保处理带来新的难题。例如,工业生产氯甲烷过程中,一般采用浓硫酸对氯甲烷气体进行干燥,浓硫酸的原料纯度一般为98%以上,干燥后硫酸浓度一般在70%以上。干燥后的废硫酸一般为黑色,如果无法对这些废硫酸进行脱色处理,则基本无法在后续工业化生产中进行再利用,进而造成自然资源的严重浪费。在脱色之前应该先检验废硫酸中杂质颜色的来源。由于废硫酸是在生产氯甲烷时用于干燥氯甲烷气体而产生,故应该考虑有可能由氯甲烷带出的杂质。干燥之前的氯甲烷中含有甲醚、氯化氢、氯化锌、甲醇、水等杂质。经初步分析,甲醚和甲醇是导致硫酸变色的根源,因为甲醇和甲醚遇到浓硫酸时都极容易脱水生成炭黑。

在资源日趋紧张的今天,通过浓硫酸废液的处理能起到保护环境,而且能解决能源回收利用的效果,增强硫酸的重复使用效率,降低生产成本,节省资源,为保护环境和实现可持续发展作出一定贡献。

三、国内外硫酸回收研究的现状与发展趋势

废硫酸在国内外的治理可分为:回收再用、综合利用、中和处理、点解法、冷冻法、热解法、渗析法、气提法(其中前三种方法应用较广泛)。其中再回收包括浓缩法(高温浓缩法、低温浓缩法简称WCG法)、氧化法、萃取法、结晶法;综合利用法在国外应用比较广泛,如印度的Mokanty、Bibhu-pada等人利用洗涤剂厂的含硫酸废水在反应塔中与铜粒和铜屑反应制硫酸铜晶体,匈牙利Toth、Andras等人尝试用炼油厂的硫酸废水与褐煤飞灰混合反应,再加入水后与卜兰特水泥混合,生产具有一定强度的混凝土,可用于铺路及建筑行业;中和处理法一般应用于硫酸浓度较低的含硫酸废水的处理。

在我国研究较多的是蒽醌生产所产生的废硫酸,钛白粉生产所产生的废硫酸,芳烃硝化所产生的废硫酸,染料生产所产生的废硫酸,钢铁酸洗所产生的废硫酸,烷基化反应所产生的废硫酸,氢氟酸、氢气、氯化氢、氯甲烷等干燥所产生的废硫酸,甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯等生产中所产生的废硫酸,蓄电池废酸,磺化反应所产生的废硫酸等废酸的治理。一般废硫酸中含有大量的有机物,色度很高,如果将其直接排放不仅会造成资源浪费,还会引起极大的污染。目前对这些过程产生的废硫酸的再生处理主要是脱除其中引起色度的有机物,常用的方法有活性炭吸附法、裂解氧化法、浓缩法和萃取法等,脱色后再进一步进行浓缩以备使用。在氯甲烷生产过程中会产生大量的含二甲醚等有机杂质的废硫酸,这些废硫酸的浓度为

90%~95%以上,此类废硫酸的回收方法一般有萃取法、水蒸气蒸馏法、活性炭吸附法、耐酸树脂吸附法等。

四、结语

废硫酸是一种有腐蚀性且难以处理的工业废物,同时也是一种潜在的硫资源。硫酸回收过程中应注意回收率问题,硫酸回收需满足后续使用技术指标的问题,回收工艺产生的二次污染物处理问题,回收工艺设备的耐腐蚀性问题等。废硫酸资源化将成为废硫酸回收利用发展的新趋势。

大家都在关注的热门

2018H1环保上市公司业绩预超55亿:危废增速NO.1

您可能还会对下面的文章感兴趣: