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)格控制與要求的項目。隨著國家新一輪環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的制定，對硫黃制酸生產(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]?；诖耍疚膶α螯S制酸工藝中余熱回收塔產(chǎn)生的酸霧對設(shè)備的影響進行了解析，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，更好的實現(xiàn)裝置安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)健康運行。

2.酸霧超標(biāo)對裝置的影響

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，煙氣攜帶的酸霧會在冷換熱器殼程處冷凝，對冷換熱器冷煙氣進口側(cè)附近的管板、管束、筒體等部位產(chǎn)生腐蝕[2]。隨著時間的累積，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]。對于這種結(jié)構(gòu)形式的換熱器，其泄漏點一般在靠近冷煙氣進口側(cè)，管程的SO3煙氣泄漏進殼程與吸收塔來的冷煙氣接觸形成冷凝酸，進而加速換熱器的腐蝕。而酸霧超標(biāo)又會導(dǎo)致部分 SO3 煙氣短路進入轉(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，同時也會對煙霧粒子帶來影響。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，進而形成過飽和的酸蒸氣壓，伴有明顯的酸霧現(xiàn)象，同時產(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，會影響除霧效率下降，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，在實際生產(chǎn)過程中要及時檢測除霧器是否處于健康穩(wěn)定的運行狀態(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吸收的循環(huán)酸濃度和二級吸收酸的溫度。為了更好地準(zhǔn)確控制好酸濃度，需要做好如下幾個方面的工作:首先，對余熱回收系統(tǒng)的一級酸濃度、循環(huán)泵出口酸濃度測量準(zhǔn)確，并對一級酸濃度加水控制采用PID自動控制，而非手動控制，因為手動控制不能及時響應(yīng)裝置負(fù)荷變化對加水量的控制。其次，對二級吸收酸溫度的控制，當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化后從一級進入二級的負(fù)荷隨著發(fā)生變化，當(dāng)采用固定流量或者酸溫時，當(dāng)負(fù)荷變低二級吸收酸到達一級分酸槽位置時酸溫若＞104℃，給酸霧的產(chǎn)生創(chuàng)造了良好條件，同時產(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)。因此二級吸收循環(huán)酸要隨負(fù)荷調(diào)整酸量和酸溫，確保二級吸收酸到達一級時溫度<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間，因此無法滿足生產(chǎn)的實時性。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因為露點溫度和酸霧顆粒碰撞產(chǎn)生大顆粒硫酸，沉積到管道底部。因此可以實時監(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)?？刹捎美淠崤欧牌鲗崟r監(jiān)測冷凝酸產(chǎn)生速率，并進行數(shù)據(jù)分析，當(dāng)冷凝酸出現(xiàn)異常時可發(fā)出報警，及時排查酸霧超標(biāo)原因，保護冷熱換熱器免受腐蝕和轉(zhuǎn)化率下降。

參考文獻：

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

[2]江寧.硫酸裝置爐氣露點對余熱回收系統(tǒng)設(shè)計的影響[J].硫磷設(shè)計與粉體工程,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.