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，或操作不當造成設備腐蝕、系統漏氣，都會引起系統酸霧增多，造成尾氣酸霧排放超標、大氣環境污染等。

一、生產過程中酸霧產生的原因分析

1.1干燥塔水分超標影響

濕空氣進入干燥塔干燥后，若干燥效率達不到指標，含少量水分的干空氣（>0.1g/Nm₃）進入焚硫爐內，隨著煙氣一同進入轉化器中與SO₃反應生成硫酸蒸氣，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，造成轉化氣體短路，高三氧化硫濃度煙氣進入后段，增加了二吸塔的負荷，若泄漏量較大，二吸塔吸收SO₃不完全，大量的SO₃帶入尾吸系統而無法完全吸收，造成尾氣煙囪冒煙，酸霧超標。

1.3 系統中煙氣溫度變化的影響

在硫磺制酸過程中，當煙氣溫度過高時，會導致酸溫升高，液面上的SO₃、 H2O及H₂SO₄蒸汽平衡分壓增高，推動力減小，SO₃的吸收效率降低，導致大量的酸霧形成。當煙氣溫度降低時，尤其是低于硫酸蒸氣的露點溫度以下時，會發生露點腐蝕‌，因硫酸蒸汽會在低于其露點的部位凝結成冷凝酸進而腐蝕設備。

1.4吸收酸溫度的影響

當吸收酸溫升高時，液面上的SO₃、H₂O及H₂SO₄蒸汽平衡分壓增高，吸收推動力減小，吸收率降低，氣相中的SO₃和水蒸氣更容易結合生成酸霧。因此，高酸溫會進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，而SO3與水反應是放熱反應，會放出大量的熱而導致局部溫度升高，但如果整體吸收酸溫度過低，部分區域仍可能低于露點溫度，使得SO₃未能完全轉化為硫酸而是形成酸霧，這些酸霧會隨氣流帶走，無法有效被吸收，從而還會降低吸收效率。‌

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。當酸濃過高時，吸收推動力下降，氣相中的SO?難以被吸收，導致SO₃濃度升高，而SO₃易與水蒸氣結合形成酸霧。同樣，當酸濃過低時，而氣相中的水蒸氣含量增加，導致SO₃吸收不完全，容易與SO₃結合形成酸霧。

1.6硫磺內有機物多，造成一段進口水分升高的影響

硫磺內含有一定量的有機物，有機物燃燒后產生水分，有資料報道[1]，原料硫磺中的有機物質量分數每增加0.1%，爐氣中的ρ( H2O)就增加0.2575g/m³。因此，可造成一段進口水分與酸霧增多。酸霧含量的計算公式為：

參數說明：

[H₂O]：代表干燥塔后氣體水分含量（ppm）

K：代表工藝常數（典型值0.1~0.5）

α：代表斜率系數（約0.02~0.05）

臨界點‌：當水分>50 ppm時，酸霧顯著上升（指數增長）　　

酸霧含量與水分簡圖如下所示。

二、生產過程中酸霧的控制

2.1實時監測干燥塔水份

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，同時定期檢測管道法蘭、閥門密封性，重點排查干燥塔出口至風機段泄漏點。此外，在干燥塔出口安裝在線濕度分析儀，及時調整工藝參數等。

2.2預防冷熱換熱管腐蝕穿孔

選擇耐硫酸腐蝕的材料是預防換熱管腐蝕的關鍵。例如，可以選用哈氏合金，這種材料對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溫度，避免冷凝酸的生成。此外，及時排出冷凝酸，避免其在換熱器內積聚腐蝕設備等。

2.3 合理控制系統中煙氣溫度

合理控制煙氣溫度是減少酸霧產生和設備腐蝕的關鍵。通常需要將煙氣溫度控制在合適的范圍內，避免過高或過低。例如，在吸收塔進口處，煙氣溫度應略高于硫酸的露點溫度，為了防止露點腐蝕影響煙道、吸收塔及相關設備的壽命。

2.4 合理控制吸收酸溫度

維持酸溫穩定，優化吸收效率，需調節干燥及吸收塔酸冷卻器循環水量及水溫，可確保吸收酸溫處于安全范圍內。通常干燥塔循環酸的酸溫經過酸冷卻器后，一般不超過60℃，一吸塔和二吸塔的酸溫經過酸冷卻器后，通常控制在70℃左右，此溫度范圍內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、產生酸霧要少，需時常對酸濃進行控制和檢測，使其濃度控制在98.3%。因當酸濃大于98.3%時，吸收推動力下降，吸收率下降。而酸濃小于98.3%時，吸收易生成酸霧冒白煙，濃度越低，吸收SO₃越不完全。所以，濃度過高或過低會都會導致液面上的（PSO₃、PH₂SO₄、PH₂O）平衡分壓增高，易形成酸霧，阻礙吸收過程。只有當酸濃為98.3%時，液面上的PSO₃、PH₂SO₄、PH₂O最低，吸收效率最高。

2.6 定期維護和檢查除霧器

除霧器在硫磺制酸中起著關鍵的作用，通過定期檢查和維護除霧器，可以及時發現和解決除霧器運行過程中存在的問題，確保除霧器高效運行，降低酸霧，防止尾氣超標排放，保護環境，同時也有助于提高生產系統的穩定性和設備的使用壽命。

2.7控制硫磺質量

表１為有機物對參數影響對照表，實際生產中需控制硫磺中水分含量及酸度，水分過高會促進SO₃轉化為酸霧，而酸度超標將加速設備腐蝕。

需限制烴類含量和其他雜質，有機物燃燒不完全會產生碳黑污染系統，并導致尾氣SO₂產生波動。

表1 有機物對參數影響對照表

參考文獻：

[1] 湯桂華, 硫酸生產對原料硫磺的質量要求[J]. 硫磷設計, 1999, 13-17.