前言

硫磺制酸裝置越來越大型化，一旦因酸濃、酸溫、水分控制不準(zhǔn)，或操作不當(dāng)造成設(shè)備腐蝕、系統(tǒng)漏氣，都會(huì)引起系統(tǒng)酸霧增多，造成尾氣酸霧排放超標(biāo)、大氣環(huán)境污染等。

一、生產(chǎn)過程中酸霧產(chǎn)生的原因分析

1.1干燥塔水分超標(biāo)影響

濕空氣進(jìn)入干燥塔干燥后，若干燥效率達(dá)不到指標(biāo)，含少量水分的干空氣（>0.1g/Nm₃）進(jìn)入焚硫爐內(nèi)，隨著煙氣一同進(jìn)入轉(zhuǎn)化器中與SO₃反應(yīng)生成硫酸蒸氣，在煙氣管線或冷熱換熱器遇冷形成酸霧。

1.2冷熱換熱器管腐蝕穿孔影響

冷熱換熱器換熱管容易被冷凝酸腐蝕，造成轉(zhuǎn)化氣體短路，高三氧化硫濃度煙氣進(jìn)入后段，增加了二吸塔的負(fù)荷，若泄漏量較大，二吸塔吸收SO₃不完全，大量的SO₃帶入尾吸系統(tǒng)而無法完全吸收，造成尾氣煙囪冒煙，酸霧超標(biāo)。

1.3 系統(tǒng)中煙氣溫度變化的影響

在硫磺制酸過程中，當(dāng)煙氣溫度過高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致酸溫升高，液面上的SO₃、 H2O及H₂SO₄蒸汽平衡分壓增高，推動(dòng)力減小，SO₃的吸收效率降低，導(dǎo)致大量的酸霧形成。當(dāng)煙氣溫度降低時(shí)，尤其是低于硫酸蒸氣的露點(diǎn)溫度以下時(shí)，會(huì)發(fā)生露點(diǎn)腐蝕‌，因硫酸蒸汽會(huì)在低于其露點(diǎn)的部位凝結(jié)成冷凝酸進(jìn)而腐蝕設(shè)備。

1.4吸收酸溫度的影響

當(dāng)吸收酸溫升高時(shí)，液面上的SO₃、H₂O及H₂SO₄蒸汽平衡分壓增高，吸收推動(dòng)力減小，吸收率降低，氣相中的SO₃和水蒸氣更容易結(jié)合生成酸霧。因此，高酸溫會(huì)進(jìn)一步加劇酸霧的生成。所以，酸溫越低，吸收率越高，但并不是酸溫越低越好，如酸溫過低，有可能使局部溫度低于露點(diǎn)，而SO3與水反應(yīng)是放熱反應(yīng)，會(huì)放出大量的熱而導(dǎo)致局部溫度升高，但如果整體吸收酸溫度過低，部分區(qū)域仍可能低于露點(diǎn)溫度，使得SO₃未能完全轉(zhuǎn)化為硫酸而是形成酸霧，這些酸霧會(huì)隨氣流帶走，無法有效被吸收，從而還會(huì)降低吸收效率。‌

1.5吸收酸濃度的影響

吸收酸的濃度直接影響SO₃吸收效率和酸霧形成。當(dāng)酸濃過高時(shí)，吸收推動(dòng)力下降，氣相中的SO?難以被吸收，導(dǎo)致SO₃濃度升高，而SO₃易與水蒸氣結(jié)合形成酸霧。同樣，當(dāng)酸濃過低時(shí)，而氣相中的水蒸氣含量增加，導(dǎo)致SO₃吸收不完全，容易與SO₃結(jié)合形成酸霧。

1.6硫磺內(nèi)有機(jī)物多，造成一段進(jìn)口水分升高的影響

硫磺內(nèi)含有一定量的有機(jī)物，有機(jī)物燃燒后產(chǎn)生水分，有資料報(bào)道[1]，原料硫磺中的有機(jī)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)每增加0.1%，爐氣中的ρ( H2O)就增加0.2575g/m³。因此，可造成一段進(jìn)口水分與酸霧增多。酸霧含量的計(jì)算公式為：

參數(shù)說明：

[H₂O]：代表干燥塔后氣體水分含量（ppm）

K：代表工藝常數(shù)（典型值0.1~0.5）

α：代表斜率系數(shù)（約0.02~0.05）

臨界點(diǎn)‌：當(dāng)水分>50 ppm時(shí)，酸霧顯著上升（指數(shù)增長）　　

酸霧含量與水分簡圖如下所示。

二、生產(chǎn)過程中酸霧的控制

2.1實(shí)時(shí)監(jiān)測干燥塔水份

為了控制干燥塔的水分，將干燥塔至焚硫爐段保持一定的壓力（建議0.02 MPa至0.05 MPa之間‌），防止外界濕空氣滲入，同時(shí)定期檢測管道法蘭、閥門密封性，重點(diǎn)排查干燥塔出口至風(fēng)機(jī)段泄漏點(diǎn)。此外，在干燥塔出口安裝在線濕度分析儀，及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)等。

2.2預(yù)防冷熱換熱管腐蝕穿孔

選擇耐硫酸腐蝕的材料是預(yù)防換熱管腐蝕的關(guān)鍵。例如，可以選用哈氏合金，這種材料對(duì)硫酸具有良好的耐腐蝕性，尤其適用于高溫和高濃度硫酸環(huán)境。另外，還需控制冷凝酸的形成，提高換熱管溫度，確保換熱管的溫度高于酸露點(diǎn)溫度，避免冷凝酸的生成。此外，及時(shí)排出冷凝酸，避免其在換熱器內(nèi)積聚腐蝕設(shè)備等。

2.3 合理控制系統(tǒng)中煙氣溫度

合理控制煙氣溫度是減少酸霧產(chǎn)生和設(shè)備腐蝕的關(guān)鍵。通常需要將煙氣溫度控制在合適的范圍內(nèi)，避免過高或過低。例如，在吸收塔進(jìn)口處，煙氣溫度應(yīng)略高于硫酸的露點(diǎn)溫度，為了防止露點(diǎn)腐蝕影響煙道、吸收塔及相關(guān)設(shè)備的壽命。

2.4 合理控制吸收酸溫度

維持酸溫穩(wěn)定，優(yōu)化吸收效率，需調(diào)節(jié)干燥及吸收塔酸冷卻器循環(huán)水量及水溫，可確保吸收酸溫處于安全范圍內(nèi)。通常干燥塔循環(huán)酸的酸溫經(jīng)過酸冷卻器后，一般不超過60℃，一吸塔和二吸塔的酸溫經(jīng)過酸冷卻器后，通?？刂圃?0℃左右，此溫度范圍內(nèi)可以有效減少酸霧的形成。

2.5 合理控制吸收酸濃度

想要SO₃吸收速度快，吸收完全、產(chǎn)生酸霧要少，需時(shí)常對(duì)酸濃進(jìn)行控制和檢測，使其濃度控制在98.3%。因當(dāng)酸濃大于98.3%時(shí)，吸收推動(dòng)力下降，吸收率下降。而酸濃小于98.3%時(shí)，吸收易生成酸霧冒白煙，濃度越低，吸收SO₃越不完全。所以，濃度過高或過低會(huì)都會(huì)導(dǎo)致液面上的（PSO₃、PH₂SO₄、PH₂O）平衡分壓增高，易形成酸霧，阻礙吸收過程。只有當(dāng)酸濃為98.3%時(shí)，液面上的PSO₃、PH₂SO₄、PH₂O最低，吸收效率最高。

2.6 定期維護(hù)和檢查除霧器

除霧器在硫磺制酸中起著關(guān)鍵的作用，通過定期檢查和維護(hù)除霧器，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決除霧器運(yùn)行過程中存在的問題，確保除霧器高效運(yùn)行，降低酸霧，防止尾氣超標(biāo)排放，保護(hù)環(huán)境，同時(shí)也有助于提高生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和設(shè)備的使用壽命。

2.7控制硫磺質(zhì)量

表１為有機(jī)物對(duì)參數(shù)影響對(duì)照表，實(shí)際生產(chǎn)中需控制硫磺中水分含量及酸度，水分過高會(huì)促進(jìn)SO₃轉(zhuǎn)化為酸霧，而酸度超標(biāo)將加速設(shè)備腐蝕。

需限制烴類含量和其他雜質(zhì)，有機(jī)物燃燒不完全會(huì)產(chǎn)生碳黑污染系統(tǒng)，并導(dǎo)致尾氣SO₂產(chǎn)生波動(dòng)。

表1 有機(jī)物對(duì)參數(shù)影響對(duì)照表

參考文獻(xiàn)：

[1] 湯桂華, 硫酸生產(chǎn)對(duì)原料硫磺的質(zhì)量要求[J]. 硫磷設(shè)計(jì), 1999, 13-17.