硫酸尾氣冒煙原因淺析

蔣世國 曾偉（.四川大學(xué)化工學(xué)院 四川成都 60065 .甕?；す?貴州福泉 55050）

硫酸裝置尾氣冒煙是硫酸廠對運行中排放的肉眼可見煙霧的俗稱，其實質(zhì)是排放氣中含有硫酸酸霧或未反應(yīng)的二氧化硫氣體。根據(jù)筆者經(jīng)驗，造成硫酸裝置尾氣冒煙原因有：（1）噴淋酸量不足；（2）吸收溫度的影響；（3）酸濃不正常；（4）凈化出口氣溫過高；（5）轉(zhuǎn)化氣量或負荷過大；（6）塔內(nèi)分酸不均勻；（7）電除霧效率低；（8）除沫器變形或損壞；（9）省煤器內(nèi)漏；（10）轉(zhuǎn)化段間漏氣或換熱器內(nèi)漏。

上述硫酸尾氣冒煙原因，可分為工藝原因和設(shè)備原因。（1）-（5）可認為是工藝原因，后五項則屬于設(shè)備原因。下面就硫酸尾氣冒煙工藝及設(shè)備原因分別談?wù)劰P者的簡單認識。

一、工藝原因

1.噴淋酸量不足

衡量吸收噴淋酸量大小的有噸酸噴淋量（m3/t）和噴淋密度兩個概念。噸酸噴淋量概念的特點是引入了系統(tǒng)產(chǎn)量這一因素。噴淋密度概念主要是以吸收塔單位截面積為基準(zhǔn)，所以又與塔的操作氣速有關(guān)。

為了較完全的吸收三氧化硫，必須有足夠數(shù)量的循環(huán)酸做吸收劑。數(shù)量過多或過少都是不適宜的。若酸量不足，在吸收過程中，酸的濃度、溫度增長的幅度就會很大，當(dāng)超過規(guī)定指標(biāo)后，使吸收率下降。吸收設(shè)備采用填料塔時，由于循環(huán)酸量不足，填料表面不能充分潤濕，傳質(zhì)狀況會顯著惡化；當(dāng)采用泡沫塔吸收時，循環(huán)酸量不足會引起篩板布酸不均及泡沫層高度變低，使傳質(zhì)狀況變壞。循環(huán)酸量過多同樣對提高吸收率無益，而且還會增加流體阻力，增大動力消耗，還會造成帶酸液泛現(xiàn)象。

2.吸收溫度的影響

影響吸收溫度的主要因素是酸溫和氣溫

（1）酸溫

從表一可以看出，任何濃度的硫酸，隨著酸溫的升高，液面上的三氧化硫、水蒸氣、硫酸蒸汽的平衡分壓都相應(yīng)增加。對吸收過程來說，在進塔氣體條件不變的情況下，隨著酸溫的不斷升高，推動力越來越小，吸收率越來越低，與酸濃度升高一樣，酸溫?zé)o限制地升高也會出現(xiàn)液面上三氧化硫的平衡分壓和進塔氣體中三氧化硫分壓成為相當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，這時三氧化硫的吸收過程停止，吸收率等于零。

當(dāng)濃硫酸的溫度升高時，水自其中蒸發(fā)的速度將大到足以使水蒸汽和氣相中全部三氧化硫相結(jié)合，以致吸收SO3的過程根本不能進行。

因此，三氧化硫的吸收是否完全，在很大程度上決定于吸收過程的溫度，又主要取決于硫酸的溫度。溫度越低，則吸收過程進行得越完全，吸收率越高。

表一：硫酸液面上的蒸汽分壓

但是，酸溫控制也不是越低越好，主要原因有兩點：

第一在生產(chǎn)條件下，進塔氣體不是絕干的，一般都含有一定量的水份（規(guī)定＜0.1g/Nm3）,盡管進塔氣溫較高，如果酸溫很低，在傳熱傳質(zhì)過程中，不可避免地發(fā)生局部溫度低于露點。那么，氣體中的三氧化硫就有相當(dāng)數(shù)量變成酸霧隨氣流帶走，從而降低了吸收率。

第二，為保持低的酸溫，需要龐大的冷卻設(shè)備和大量的冷卻水，這樣會造成硫酸成本不必要的升高。此外，過低的酸溫還會造成輸送困難，甚至凍結(jié)。

（2）氣溫

影響吸收溫度的另一個因素是進塔氣溫。從氣體吸收情況看，進塔氣溫控制低一些對吸收率有利。但對三氧化硫來講，它是有限度的，進塔氣溫不能太低，原因有兩點：（1）需增大氣體冷卻設(shè)備和動力消耗，若轉(zhuǎn)化部分用省煤器或低壓余熱鍋爐，溫度過低會加快腐蝕及增大換熱面積。（2）低于露點溫度時，會產(chǎn)生酸霧，引起吸收率下降并造成煙害和腐蝕設(shè)備。

既然氣體進塔溫度不能太低，那提高氣體進塔溫度行不行？過高的提高溫度肯定是不行的。實踐證明，適當(dāng)?shù)奶岣哌M塔氣體溫度，非但不會降低吸收率，反而對吸收有利。

二、設(shè)備原因

1.塔內(nèi)分酸不均勻

由于吸收塔內(nèi)分酸管或分酸槽等設(shè)備堵塞或設(shè)備腐蝕造成塔內(nèi)分酸不均，部分轉(zhuǎn)化氣體未得到完全吸收，從而使得尾氣SO3含量超標(biāo)。此種情況引起的煙囪冒煙，多半是尾氣中SO3含量或SO3形成的酸霧含量超標(biāo)所致。

2.電除霧效率低

電除霧效率低，進入干燥塔爐氣所帶酸霧含量將大幅增加，加上在干燥塔新產(chǎn)生的酸霧，使得干燥塔酸霧量增大，當(dāng)酸霧含量過大，除沫器不能完全收集時，則會引起后續(xù)設(shè)備酸霧量相繼增大，最終導(dǎo)致尾氣酸霧含量超標(biāo)造成冒煙事故。

3.除沫器變形或損壞

除沫器故障，特別是最終吸收塔除沫器變形或損壞，將會間接或直接導(dǎo)致最終尾氣排放中酸霧超標(biāo)。

4.省煤器內(nèi)漏、轉(zhuǎn)化器段間內(nèi)漏或換熱器內(nèi)漏

省煤器內(nèi)漏、轉(zhuǎn)化段間或換熱器內(nèi)漏，均會造成硫酸尾氣冒煙，所不同的是，省煤器內(nèi)漏所造成的煙囪冒煙是由于其造成轉(zhuǎn)化氣大量帶水，在最終吸收塔內(nèi)產(chǎn)生大量酸霧而引起煙囪冒煙；而轉(zhuǎn)化段間或換熱器內(nèi)漏引起的冒煙，則是因為由于設(shè)備內(nèi)漏，使得大量SO2未經(jīng)過觸媒層，大大降低了總轉(zhuǎn)化率，使得硫酸尾氣中SO2含量嚴(yán)重超標(biāo)而導(dǎo)致煙囪冒煙。

結(jié)語

硫酸尾氣冒煙算不上疑難問題，但真正處理起來并不太容易。為更快更準(zhǔn)確的找出其原因，需對引起硫酸尾氣冒煙的原因有較為清晰的認識，排查過程要仔細，這樣快速成功解決硫酸尾氣冒煙問題的概率將會很高。

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