1.背景概述

近年來，硫黃制酸生產(chǎn)過程中氣體的排放是國家嚴(yán)格控制與要求的項(xiàng)目。隨著國家新一輪環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的制定，對(duì)硫黃制酸生產(chǎn)過程中含硫量提出了更高的要求，而余熱回收塔屬于硫黃制酸中的重要設(shè)施，但在塔出口煙氣管線帶酸的異常狀況下，將滋生諸多安全隱患，嚴(yán)重將導(dǎo)致?lián)Q熱設(shè)備腐蝕、總轉(zhuǎn)化率下降，隨之破壞安全的生產(chǎn)環(huán)境，更是給環(huán)境帶來了壓力[1]。基于此，本文對(duì)硫黃制酸工藝中余熱回收塔產(chǎn)生的酸霧對(duì)設(shè)備的影響進(jìn)行了解析，并就硫黃制酸中余熱回收塔酸霧超標(biāo)的原因進(jìn)行了探討，最后結(jié)合具體的原因，提出了相應(yīng)的優(yōu)化解決策略，以有效降低硫黃制酸余熱回收塔酸霧超標(biāo)的情況，更好的實(shí)現(xiàn)裝置安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)健康運(yùn)行。

2.酸霧超標(biāo)對(duì)裝置的影響

2.1腐蝕換熱管、抑制二轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率

換熱器殼程的煙氣主要來自余熱回收塔，當(dāng)余熱回收塔內(nèi)部的除霧器出現(xiàn)花板穿孔、酸杯液封失效、纖維床層出現(xiàn)短路等情況導(dǎo)致除霧效率下降，或分酸器出現(xiàn)腐蝕降低了余熱回收塔的吸收率，以至于吸收后煙氣中SO3濃度較高，形成較多的細(xì)小霧滴，或吸收酸的濃度、溫度、入塔煙氣溫度異常導(dǎo)致酸霧量超過除霧器的處理能力時(shí)，煙氣攜帶的酸霧會(huì)在冷換熱器殼程處冷凝，對(duì)冷換熱器冷煙氣進(jìn)口側(cè)附近的管板、管束、筒體等部位產(chǎn)生腐蝕[2]。隨著時(shí)間的累積，最終造成管束腐蝕破損,并且有大量酸泥產(chǎn)生增加殼層阻力[3]。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)形式的換熱器，其泄漏點(diǎn)一般在靠近冷煙氣進(jìn)口側(cè)，管程的SO3煙氣泄漏進(jìn)殼程與吸收塔來的冷煙氣接觸形成冷凝酸，進(jìn)而加速換熱器的腐蝕。而酸霧超標(biāo)又會(huì)導(dǎo)致部分 SO3 煙氣短路進(jìn)入轉(zhuǎn)化器四段，影響二次轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化率，導(dǎo)致二吸塔出口的 SO2 濃度上升、尾氣處理成本增加、裝置產(chǎn)能不達(dá)標(biāo)等問題。

3.原因分析

3.1入塔酸溫度、濃度和氣體溫度

酸溫度和濃度是影響吸收率的關(guān)鍵因素，同時(shí)也會(huì)對(duì)煙霧粒子帶來影響。在酸溫度偏低的環(huán)境中，塔內(nèi)部分區(qū)域的煙氣發(fā)生冷凝，產(chǎn)生冷凝酸，進(jìn)而形成過飽和的酸蒸氣壓，伴有明顯的酸霧現(xiàn)象，同時(shí)產(chǎn)生的煙霧粒子的粒徑普遍較小，捕沫器難以全方位攔截，從而顯現(xiàn)出一定規(guī)格的酸沫。

3.2除霧器健康問題

根據(jù)前文所述，當(dāng)余熱回收塔內(nèi)部的除霧器出現(xiàn)花板穿孔、酸杯液封失效、纖維床層出現(xiàn)短路等情況導(dǎo)致除霧效率下降時(shí)，會(huì)影響除霧效率下降，以至于吸收后爐氣中SO3濃度較高，形成較多的細(xì)小霧滴。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中要及時(shí)檢測除霧器是否處于健康穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

4.技術(shù)建議

4.1 控制燥干塔出口水分和分酸情況

進(jìn)入余熱回收塔內(nèi)的轉(zhuǎn)化煙氣中硫酸蒸氣的形成，最主要的原因就是干燥塔出口帶入的水分，水分帶入的越多形成的硫酸蒸氣壓力越高，而蒸汽壓力越高越不利于流體的均勻分隔，易形成酸霧。因此建議在干燥塔出口測量干燥空氣的含水率是否超標(biāo)；或者在干燥塔出口、風(fēng)機(jī)出口安裝冷凝酸排放器，通過冷凝酸量變化判斷干燥塔的干燥效率和分酸狀態(tài)是否存在分酸不均勻。

4.2準(zhǔn)確控制工藝參數(shù)

導(dǎo)致余熱回收塔出口酸霧超標(biāo)的主要原因是一二級(jí)吸收的循環(huán)酸濃度和二級(jí)吸收酸的溫度。為了更好地準(zhǔn)確控制好酸濃度，需要做好如下幾個(gè)方面的工作:首先，對(duì)余熱回收系統(tǒng)的一級(jí)酸濃度、循環(huán)泵出口酸濃度測量準(zhǔn)確，并對(duì)一級(jí)酸濃度加水控制采用PID自動(dòng)控制，而非手動(dòng)控制，因?yàn)槭謩?dòng)控制不能及時(shí)響應(yīng)裝置負(fù)荷變化對(duì)加水量的控制。其次，對(duì)二級(jí)吸收酸溫度的控制，當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化后從一級(jí)進(jìn)入二級(jí)的負(fù)荷隨著發(fā)生變化，當(dāng)采用固定流量或者酸溫時(shí)，當(dāng)負(fù)荷變低二級(jí)吸收酸到達(dá)一級(jí)分酸槽位置時(shí)酸溫若＞104℃，給酸霧的產(chǎn)生創(chuàng)造了良好條件，同時(shí)產(chǎn)生的煙霧粒子的粒徑普遍較小，除霧器難以攔截，從而顯現(xiàn)出酸霧超標(biāo)。因此二級(jí)吸收循環(huán)酸要隨負(fù)荷調(diào)整酸量和酸溫，確保二級(jí)吸收酸到達(dá)一級(jí)時(shí)溫度<104℃。

4.3酸霧狀態(tài)監(jiān)測

由于酸霧的特殊性，當(dāng)前還沒有針對(duì)硫酸工業(yè)開發(fā)專用酸霧檢測儀器，普遍采用6連球吸收人工測量酸霧是否存在超標(biāo)，而每次測量酸霧需要較長時(shí)間，因此無法滿足生產(chǎn)的實(shí)時(shí)性。當(dāng)酸霧超標(biāo)后從塔出口到冷熱換熱器的這段管道上會(huì)因?yàn)槁饵c(diǎn)溫度和酸霧顆粒碰撞產(chǎn)生大顆粒硫酸，沉積到管道底部。因此可以實(shí)時(shí)監(jiān)測這段管道產(chǎn)生冷凝酸的量來間接判斷酸霧是否超標(biāo)。可采用冷凝酸排放器實(shí)時(shí)監(jiān)測冷凝酸產(chǎn)生速率，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，當(dāng)冷凝酸出現(xiàn)異常時(shí)可發(fā)出報(bào)警，及時(shí)排查酸霧超標(biāo)原因，保護(hù)冷熱換熱器免受腐蝕和轉(zhuǎn)化率下降。

參考文獻(xiàn)：

[1]周飚.硫磺制酸裝置露點(diǎn)腐蝕問題的分析[J].硫酸工業(yè),2002(5):23-25.

[2]江寧.硫酸裝置爐氣露點(diǎn)對(duì)余熱回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響[J].硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程,2013(5):17-19.

[3]劉少武,齊焉,趙樹起,等,硫酸生產(chǎn)技術(shù)[M].南京:東南大學(xué)出版社,1993:586.