1.背景概述

近年來，硫黃制酸生產過程中氣體的排放是國家嚴格控制與要求的項目。隨著國家新一輪環保標準的制定，對硫黃制酸生產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，嚴重將導致換熱設備腐蝕、總轉化率下降，隨之破壞安全的生產環境，更是給環境帶來了壓力[1]。基于此，本文對硫黃制酸工藝中余熱回收塔產生的酸霧對設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的原因進行了探討，最后結合具體的原因，提出了相應的優化解決策略，以有效降低硫黃制酸余熱回收塔酸霧超標的情況，更好的實現裝置安、穩、長、滿、優健康運行。

2.酸霧超標對裝置的影響

2.1腐蝕換熱管、抑制二轉轉化率

換熱器殼程的煙氣主要來自余熱回收塔，當余熱回收塔內部的除霧器出現花板穿孔、酸杯液封失效、纖維床層出現短路等情況導致除霧效率下降，或分酸器出現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，形成較多的細小霧滴，或吸收酸的濃度、溫度、入塔煙氣溫度異常導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附近的管板、管束、筒體等部位產生腐蝕[2]。隨著時間的累積，最終造成管束腐蝕破損,并且有大量酸泥產生增加殼層阻力[3]。對于這種結構形式的換熱器，其泄漏點一般在靠近冷煙氣進口側，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。而酸霧超標又會導致部分 SO3 煙氣短路進入轉化器四段，影響二次轉化的轉化率，導致二吸塔出口的 SO2 濃度上升、尾氣處理成本增加、裝置產能不達標等問題。

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鍵因素，同時也會對煙霧粒子帶來影響。在酸溫度偏低的環境中，塔內部分區域的煙氣發生冷凝，產生冷凝酸，進而形成過飽和的酸蒸氣壓，伴有明顯的酸霧現象，同時產生的煙霧粒子的粒徑普遍較小，捕沫器難以全方位攔截，從而顯現出一定規格的酸沫。

3.2除霧器健康問題

根據前文所述，當余熱回收塔內部的除霧器出現花板穿孔、酸杯液封失效、纖維床層出現短路等情況導致除霧效率下降時，會影響除霧效率下降，以至于吸收后爐氣中SO3濃度較高，形成較多的細小霧滴。因此，在實際生產過程中要及時檢測除霧器是否處于健康穩定的運行狀態。

4.技術建議

4.1 控制燥干塔出口水分和分酸情況

進入余熱回收塔內的轉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；或者在干燥塔出口、風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是否存在分酸不均勻。

4.2準確控制工藝參數

導致余熱回收塔出口酸霧超標的主要原因是一二級吸收的循環酸濃度和二級吸收酸的溫度。為了更好地準確控制好酸濃度，需要做好如下幾個方面的工作:首先，對余熱回收系統的一級酸濃度、循環泵出口酸濃度測量準確，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裝置負荷變化對加水量的控制。其次，對二級吸收酸溫度的控制，當負荷發生變化后從一級進入二級的負荷隨著發生變化，當采用固定流量或者酸溫時，當負荷變低二級吸收酸到達一級分酸槽位置時酸溫若＞104℃，給酸霧的產生創造了良好條件，同時產生的煙霧粒子的粒徑普遍較小，除霧器難以攔截，從而顯現出酸霧超標。因此二級吸收循環酸要隨負荷調整酸量和酸溫，確保二級吸收酸到達一級時溫度<104℃。

4.3酸霧狀態監測

由于酸霧的特殊性，當前還沒有針對硫酸工業開發專用酸霧檢測儀器，普遍采用6連球吸收人工測量酸霧是否存在超標，而每次測量酸霧需要較長時間，因此無法滿足生產的實時性。當酸霧超標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生大顆粒硫酸，沉積到管道底部。因此可以實時監測這段管道產生冷凝酸的量來間接判斷酸霧是否超標。可采用冷凝酸排放器實時監測冷凝酸產生速率，并進行數據分析，當冷凝酸出現異常時可發出報警，及時排查酸霧超標原因，保護冷熱換熱器免受腐蝕和轉化率下降。

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,2002(5):23-25.

[2]江寧.硫酸裝置爐氣露點對余熱回收系統設計的影響[J].硫磷設計與粉體工程,2013(5):17-19.

[3]劉少武,齊焉,趙樹起,等,硫酸生產技術[M].南京:東南大學出版社,1993:586.