WSA濕法制酸設(shè)備腐蝕問(wèn)題研究

肖華

摘要：WSA制酸工藝中設(shè)備、管道大多為碳鋼或不銹鋼材質(zhì)，雖不易被高溫氣態(tài)的含硫煙氣腐蝕，但容易被系統(tǒng)中的煙氣結(jié)露腐蝕，本文分析了影響煙氣結(jié)露腐蝕的主要因素以及國(guó)內(nèi)外一些最新的防腐技術(shù)和措施。

關(guān)鍵詞:濕法制酸;腐蝕;露點(diǎn);過(guò)量空氣系數(shù);熱塑性

Absract: In the wet sulfuric acid process,equipments and pipelines are mostly for carbon steel or stainless steel material,although not easily by high temperature of gaseous sulfur smoke corrosion,but easy system of flue gas condensation,this paper analyzed the main factors that result in gas condensation and corrosion,and some latest dometic and foreign anticorrosion technology and measures.

Key words: Wet sulfuric acid; corrosion; Dew point; Excess air coefficient; thermoplasticity

1引言：

目前，丹麥托普索公司開發(fā)的濕法制酸工藝在全球得到了廣泛的應(yīng)用，這套工藝也因其設(shè)備少、占地少、投資小、自動(dòng)化程度高和環(huán)保等優(yōu)勢(shì)贏得了廣大客戶的認(rèn)可，然而在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，因煙氣成分復(fù)雜和操作人員水平高低等因素的影響，容易造成工藝控制失誤，煙氣在設(shè)備、管道中結(jié)露形成液態(tài)稀酸，進(jìn)而造成設(shè)備管道腐蝕。因此，采取有效的措施，防止煙氣結(jié)露對(duì)設(shè)備的影響才是預(yù)防腐蝕的關(guān)鍵。

2影響煙氣結(jié)露腐蝕的主要因素：

2.1含硫量的高低

從SO3含量和煙氣露點(diǎn)曲線上得知，煙氣中的含硫量越高，煙氣的露點(diǎn)也越高。因此，在工藝控制中要盡量減少易腐蝕設(shè)備中氣體中SO3的含量，比如E109中玻璃管破裂過(guò)多要及時(shí)更換，適當(dāng)提高工藝氣側(cè)和冷卻空氣側(cè)壓差，加大冷卻風(fēng)量等。

2.2溫度

從2.2.1中我們知道，煙氣中SO3含量越高，露點(diǎn)越高。當(dāng)壓力一定時(shí)，SO2向SO3轉(zhuǎn)化的平衡曲線如下圖1所示

圖1 SO2 SO3轉(zhuǎn)化平衡曲線

從中可以看出，低溫時(shí)對(duì)于SO2向SO3轉(zhuǎn)化有利，在800度以上時(shí)，SO3含量很低，在溫度相同時(shí)，壓力增加會(huì)提高向SO3的轉(zhuǎn)化。因此為了減少煙氣凈化段和轉(zhuǎn)化塔前設(shè)備的腐蝕，可適當(dāng)提高上游焙燒爐溫度并保持爐內(nèi)負(fù)壓。

2.3雜質(zhì)

為減少原料氣中SO3含量，緩解對(duì)制酸設(shè)備E101、X102、E104、H105等設(shè)備的結(jié)露腐蝕，雜質(zhì)的催化轉(zhuǎn)化因素也不可忽略。我們知道，SO2向SO3轉(zhuǎn)化需要的為活潑的原子氧，原子氧越多，轉(zhuǎn)化越容易進(jìn)行。在焙燒爐內(nèi)部由于原料中雜質(zhì)的氧化積聚，容易形成Fe2O3、煙塵、SIO2等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)將促使?fàn)t內(nèi)產(chǎn)生更多的原子氧，最終形成SO3,增加爐氣中硫酸煙氣的含量。這些煙氣由于含有較高的硫量，容易在干式電收塵、旋風(fēng)收塵和保溫措施不好的地方結(jié)露腐蝕。所以，在焙燒過(guò)程中應(yīng)選擇雜質(zhì)含量好的原料，并禁止在爐內(nèi)任意焚燒木棍、廢物垃圾等，含碳、氫物質(zhì)燃燒釋放原子氧公式為

CO+O2→CO2+O

H＋O２→OH＋O

2.4過(guò)量空氣系數(shù)

煙氣中含氧量越高，越利于SO3的生成，所以，在焙燒爐內(nèi)部應(yīng)在保證充分氧化的同時(shí)盡可能的減少過(guò)量空氣的進(jìn)入，降低過(guò)量空氣系數(shù)。

2.5水蒸氣含量

水汽含量與煙氣露點(diǎn)曲線見圖2

圖2在汽相中硫酸濃度和酸露點(diǎn)之間的關(guān)系

在總分壓一定的情況下，水汽分壓濃度越高，露點(diǎn)越高?？偡謮涸礁?，硫酸露點(diǎn)越高。Muller在1959年曾經(jīng)用熱力學(xué)原理計(jì)算出了低濃度煙氣的硫酸露點(diǎn)，并繪制了Muller曲線。在實(shí)際操作中我們可以通過(guò)曲線查出各濃度點(diǎn)的露點(diǎn)，指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。所以，要嚴(yán)格控制煙氣中的總壓力，同時(shí)，適當(dāng)?shù)臏p少水氣含量，降低硫酸露點(diǎn)。（水氣含量過(guò)低，不利于硫酸煙氣的冷凝，影響尾氣達(dá)標(biāo)排放）。

2.6其他因素

硫酸結(jié)露腐蝕還與硫酸和金屬表面接觸面積、壓力有關(guān)，另外，保溫措施不好，溫度場(chǎng)分布不均，頻繁開停車、過(guò)早切氣，以及檢修過(guò)程中煙氣置換不完全都會(huì)導(dǎo)致煙氣結(jié)露腐蝕。輕者腐蝕管道儀表，重者會(huì)腐蝕熔鹽管道，造成熔鹽泄露，甚至腐蝕轉(zhuǎn)化塔內(nèi)催化劑篩架，導(dǎo)致催化劑床坍塌……

3防腐措施和技術(shù)

3.1嚴(yán)格生產(chǎn)工藝，避免煙氣結(jié)露

從第二部分我們知道，防止腐蝕最關(guān)鍵的就是要避免煙氣結(jié)露造成與金屬的直接接觸腐蝕，在平時(shí)的生產(chǎn)操作中，要分析好生產(chǎn)系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的煙氣含量，嚴(yán)格控制好所有含硫煙氣管道和設(shè)備中的溫度，保證各點(diǎn)溫度高于煙氣露點(diǎn)溫度，并盡可能的減少煙氣中的硫含量。

3.2采用玻璃鋼管道和設(shè)備

盡管在煙氣進(jìn)化中大部分采用了玻璃鋼材質(zhì)的設(shè)備和管道閥門等，但由于玻璃鋼在生產(chǎn)過(guò)程中容易產(chǎn)生加工缺陷，如氣泡、裂紋等，可靠性不行，同時(shí)，其使用溫度也受限。

3.3采用非金屬材料襯里

由于整體設(shè)備采用不銹鋼材料成本很高，所以以碳鋼為基體，采用價(jià)格相對(duì)便宜的非金屬材料作為襯里，是當(dāng)前防腐的主要手段，具有很好的實(shí)用性。

3.3.1合成橡膠襯里

合成橡膠襯里技術(shù)是當(dāng)前所有硫酸生產(chǎn)中煙氣凈化工序中主要的防腐技術(shù)之一。其材料已納入煙氣脫硫的防腐蝕技術(shù)規(guī)范。實(shí)踐證明，橡膠襯里可以長(zhǎng)時(shí)間的適應(yīng)煙氣凈化的腐蝕環(huán)境。橡膠襯里的突出優(yōu)點(diǎn)就是與鋼鐵的結(jié)合力強(qiáng)，襯層致密，無(wú)針孔氣泡，抗?jié)B性強(qiáng)；其次是有一定的彈性，抗沖擊性強(qiáng)。但并不是所有的合成橡膠都適用于煙氣凈化系統(tǒng)，國(guó)外和國(guó)內(nèi)的實(shí)踐證明，以氧丁橡膠為襯里的抗?jié)B性能不是很強(qiáng)，所以采用了丁基橡膠，用來(lái)克服這一缺陷，但相應(yīng)的成本也在增加。

3.3.2鱗片樹脂襯里

此項(xiàng)技術(shù)是在70年代末至80年代初發(fā)展起來(lái)的，其耐腐耐高溫，抗?jié)B性也較單純的樹脂有了很大的提高，我國(guó)在80年代末也開始大面積使用。

3.3.3PTFE襯里

由于這類材料有很好的耐腐性，抗?jié)B性，其最高可耐320度的高溫，因此，近來(lái)的硫酸管道襯里，拓普索的冷凝器里以及雷達(dá)、超聲波液位計(jì)等儀表中得以廣泛應(yīng)用。尤其是像拓普索的冷凝器里面，采用耐酸磚加PTFE襯里，效果更佳。

3.3.4熱塑性彈性體為代表的新型材料

熱塑性彈性體TPE/TPR，又稱人造橡膠或合成橡膠。其產(chǎn)品既具備傳統(tǒng)交聯(lián)硫化橡膠的高彈性、耐老化、耐油性各項(xiàng)優(yōu)異性能，同時(shí)又具備普通塑料加工方便、加工方式廣的特點(diǎn)。近兩年來(lái)，以馬來(lái)酸酐接枝熱塑性彈性體制得的新型材料，增強(qiáng)了其與鋼鐵的結(jié)合力，具有很好的耐腐性、抗高溫性、抗?jié)B性，將來(lái)可成為良好的襯里材料。

4 結(jié)論

WSA濕法制酸工藝因其煙氣中含有較高的水汽含量，所以，在生產(chǎn)過(guò)程中必須重視煙氣結(jié)露對(duì)設(shè)備、管道、儀表的腐蝕問(wèn)題。在煙氣凈化系統(tǒng)直至進(jìn)入轉(zhuǎn)化塔之前的設(shè)備中，因人為操作或溫度場(chǎng)分布不均等問(wèn)題的存在，可能會(huì)出現(xiàn)低于煙氣露點(diǎn)的溫度，我們必須以Muller曲線為指導(dǎo)，從影響煙氣結(jié)露的因素綜合考慮，避免出現(xiàn)煙氣結(jié)露。同時(shí)，跟蹤最新的防腐技術(shù)，及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行更新和改造。

參考文獻(xiàn)

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2 賀愛(ài)華等馬來(lái)酸酐接枝熱塑性彈性體在PP/PA6共混物中的作用 【高分子學(xué)報(bào)】 2004年4期

3俞志興WSA工藝在酸性氣體中的應(yīng)用及問(wèn)題探討 【硫酸工業(yè)】2006年第6期