硫酸尾氣冒煙原因淺析

蔣世國 曾偉（.四川大學化工學院 四川成都 60065 .甕福化工公司 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，其實質是排放氣中含有硫酸酸霧或未反應的二氧化硫氣體。根據筆者經驗，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）轉化氣量或負荷過大；（6）塔內分酸不均勻；（7）電除霧效率低；（8）除沫器變形或損壞；（9）省煤器內漏；（10）轉化段間漏氣或換熱器內漏。

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

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產量這一因素。噴淋密度概念主要是以吸收塔單位截面積為基準，所以又與塔的操作氣速有關。

為了較完全的吸收三氧化硫，必須有足夠數量的循環酸做吸收劑。數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，當超過規定指標后，使吸收率下降。吸收設備采用填料塔時，由于循環酸量不足，填料表面不能充分潤濕，傳質狀況會顯著惡化；當采用泡沫塔吸收時，循環酸量不足會引起篩板布酸不均及泡沫層高度變低，使傳質狀況變壞。循環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，酸溫無限制地升高也會出現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的狀態，這時三氧化硫的吸收過程停止，吸收率等于零。

當濃硫酸的溫度升高時，水自其中蒸發的速度將大到足以使水蒸汽和氣相中全部三氧化硫相結合，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：

第一在生產條件下，進塔氣體不是絕干的，一般都含有一定量的水份（規定＜0.1g/Nm3）,盡管進塔氣溫較高，如果酸溫很低，在傳熱傳質過程中，不可避免地發生局部溫度低于露點。那么，氣體中的三氧化硫就有相當數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。

（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）需增大氣體冷卻設備和動力消耗，若轉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，會產生酸霧，引起吸收率下降并造成煙害和腐蝕設備。

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，適當的提高進塔氣體溫度，非但不會降低吸收率，反而對吸收有利。

二、設備原因

1.塔內分酸不均勻

由于吸收塔內分酸管或分酸槽等設備堵塞或設備腐蝕造成塔內分酸不均，部分轉化氣體未得到完全吸收，從而使得尾氣SO3含量超標。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，加上在干燥塔新產生的酸霧，使得干燥塔酸霧量增大，當酸霧含量過大，除沫器不能完全收集時，則會引起后續設備酸霧量相繼增大，最終導致尾氣酸霧含量超標造成冒煙事故。

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，將會間接或直接導致最終尾氣排放中酸霧超標。

4.省煤器內漏、轉化器段間內漏或換熱器內漏

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

結語

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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[3]肖寶玉。硫酸裝置尾氣冒煙原因排查經驗點滴[J].硫酸工業，2011（4）:38-41.