液硫制酸尾氣脫硫后出口酸霧超標(biāo)原因分析與控制

張國樂

（山東凱瑞英材料科技有限公司，山東德州 253000）

在硫磺制酸過程中，主要的原材料是硫鐵礦，其冶煉、生產(chǎn)的過程中產(chǎn)生的尾氣主要以二氧化硫及酸霧為主，這也是近些年來國家嚴(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，對硫磺制酸生產(chǎn)過程中含硫量提出了更高的要求，所以傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝無法適應(yīng)新的控制需要，必須要對工藝流程進(jìn)行技術(shù)升級，以降低生產(chǎn)后的尾氣處理負(fù)擔(dān)，促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。為了進(jìn)一步探討硫磺制酸尾氣脫硫后酸霧超標(biāo)的優(yōu)化策略，現(xiàn)就硫磺制酸尾氣的主要來源分析如下。

1 硫磺制酸尾氣中酸霧的來源

1.1 高溫爐氣中三氧化硫預(yù)冷

在硫磺燃燒后，由于存在不完全燃燒的情況，一部分二氧化硫會在內(nèi)部被氧化，進(jìn)而成為三氧化硫，此時與水蒸氣混合后形成硫酸蒸汽。煙氣當(dāng)中會存在大量的硫酸蒸汽，其凝結(jié)溫度為酸露點，一般情況下要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水露點。隨著酸露點的增加，其溫度可能會高達(dá)140℃以上，此時在水分子反應(yīng)后會形成強(qiáng)酸性質(zhì)的霧氣，這是硫磺制酸尾氣的主要來源。

1.2 硫酸循環(huán)槽液態(tài)表面蒸發(fā)

硫磺制酸脫硫處理的主要任務(wù)就是解決硫酸液態(tài)表面蒸發(fā)的酸分子，避免直接進(jìn)入到大氣當(dāng)中。實際上，酸分子與空氣中的水分結(jié)合后，很容易形成霧滴，比如干吸循環(huán)槽就可以通過排空作業(yè)的方式來達(dá)到相應(yīng)的效果，在雨天含水量較高的時候尤其顯著。

1.3 硫酸液體內(nèi)部反應(yīng)

在硫磺制酸過程中，硫酸溶液的內(nèi)部也會發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，此時形成的氣泡也會逐步上浮到表面并破裂，進(jìn)而將液滴帶出，出現(xiàn)酸性化學(xué)反應(yīng)。

2 硫磺制酸尾氣的影響與危害

2.1 設(shè)備危害

硫磺制酸尾氣會對設(shè)備產(chǎn)生巨大的危害。硫酸霧常規(guī)情況下會聚集在設(shè)備的內(nèi)部，如果通過風(fēng)機(jī)進(jìn)行適當(dāng)處理，一般情況下不會出現(xiàn)較大的問題，但是一旦風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，或者出現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)操作失誤，可能會導(dǎo)致空氣中的酸霧酸度超標(biāo)，進(jìn)而給設(shè)備帶來影響。另外，操作間的人員也會受到酸霧的不良影響，一些粉塵會直接進(jìn)入到人員的肺部，從而帶來巨大的人員健康影響。

2.2 環(huán)境危害

從環(huán)境的角度上來看，酸雨、二氧化硫環(huán)境污染同樣會給社會帶來風(fēng)險與壓力，不但會導(dǎo)致建筑材料被侵蝕和破壞，同時也會導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境遭受破壞，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失與社會損失。

3 硫磺制酸尾氣脫硫后出口酸霧超標(biāo)原因分析

在硫磺制酸生產(chǎn)過程中，其酸霧的形成主要包括如下幾個方面的原因。

3.1 干燥塔水分、酸霧超標(biāo)

經(jīng)過冷風(fēng)機(jī)處理后，酸霧會進(jìn)入到干燥塔當(dāng)中進(jìn)行干燥處理，此時會有少量水分進(jìn)入到焚琉爐的內(nèi)部，經(jīng)過一系列的復(fù)雜反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硫酸蒸汽。在爐氣管線當(dāng)中經(jīng)過冷熱交換預(yù)冷后形成酸霧。

3.2 有機(jī)物含量超標(biāo)

根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，進(jìn)口水分與酸霧干燥后存在明顯的水分差異。實際上就是由于硫磺內(nèi)部本身會攜帶一定比例的有機(jī)物。根據(jù)相關(guān)資料顯示，原材料中的硫磺有機(jī)物的質(zhì)量比例會存在一定程度的波動，每增加0.1%，就會出現(xiàn)0.25g以上的水分。由此可見，有機(jī)物的含量比例超標(biāo)是導(dǎo)致水分超標(biāo)的主要原因，從而導(dǎo)致出現(xiàn)酸霧超標(biāo)的情況。

3.3 鍋爐內(nèi)部系統(tǒng)故障

根據(jù)調(diào)查研究的情況來看，在硫磺制酸生產(chǎn)過程中，設(shè)備的穩(wěn)定性也會影響到酸霧的產(chǎn)生。某企業(yè)在3a 的生產(chǎn)過程中出現(xiàn)過兩次嚴(yán)重的管道漏水事故，盡管后期進(jìn)行了補(bǔ)救，但是依然出現(xiàn)了酸霧水分超標(biāo)的情況。在停機(jī)檢查過程中發(fā)現(xiàn)由于出現(xiàn)過泄漏，導(dǎo)致一部分水進(jìn)入到了焚燒爐當(dāng)中。在第一次修復(fù)時并沒有對其進(jìn)行完全處理，導(dǎo)致浸濕的部分有大量的水漬，從而引發(fā)了后期酸霧超標(biāo)的事件。

3.4 換熱器腐蝕

冷熱換熱器主要采用了20G 的鍋爐鋼材料，很容易受到冷凝酸的影響與侵蝕，出現(xiàn)氣體短路的問題。隨后增加了后段的轉(zhuǎn)化，提升了吸收塔的吸收效果，并且降低不完全吸收帶來的影響，但是整體效果不好，依然存在酸霧超標(biāo)的情況。

3.5 未排放冷凝酸

當(dāng)大量的酸霧遇到低溫時會出現(xiàn)冷凝酸，這些冷凝酸與粉塵混合在一起形成酸泥，這些酸泥采取常規(guī)的處理方式無法解決，只能夠通過排污的方式解決。如果在生產(chǎn)過程中沒有進(jìn)行專門的排污處理，會導(dǎo)致大量的酸泥堆積，甚至?xí)霈F(xiàn)排污管道阻塞的情況，帶來設(shè)備、管道的腐蝕，最終影響生產(chǎn)效率與效果。

4 硫磺制酸尾氣脫硫后出口酸霧超標(biāo)的控制途徑

4.1 控制干燥塔出口水分

通過對干燥塔的出口進(jìn)行填料調(diào)整，將常規(guī)磁環(huán)更換為規(guī)整的填料可以有效提升其穩(wěn)定性。規(guī)整填料作為一種針對性的分布填料模式，可以有效提升整體的比表面積，對降低壓降以及實現(xiàn)流體均勻分隔都具有重要的價值，所以在實際應(yīng)用時可以有效降低水分的分布壓力，同時也是促進(jìn)酸霧合理控制的重要技術(shù)模式。在進(jìn)行分酸器的檢驗時，需要考慮到分酸不均勻的情況，判斷分酸器的降液情況，避免出現(xiàn)破裂和酸短路，這樣就可以顯著降低酸霧的超標(biāo)風(fēng)險。

4.2 及時排放冷凝酸

實施冷凝酸的合理控制，首先需要對管線進(jìn)行技術(shù)升級與路線更改，通過調(diào)整換熱器的換熱工藝，根據(jù)實際需求進(jìn)行定時、不定時的冷凝酸排放，不但可以更有利于生產(chǎn)活動，同時也可以促進(jìn)生產(chǎn)系統(tǒng)的分析與整理，避免出現(xiàn)酸霧超標(biāo)的各種因素。在實施冷凝酸排污處理時，最好可以通過專業(yè)第三方參與的方式來進(jìn)行排污方式的改進(jìn)，更好地匹配生產(chǎn)實踐需求。

4.3 控制好吸收酸的濃度

為了更好地控制吸收酸的濃度，需要做好如下幾個方面的工作：首先，對酸濃度進(jìn)行實時監(jiān)控與科學(xué)分析，如果出現(xiàn)水量不合理的情況，需要及時進(jìn)行處理。根據(jù)實際要求向循環(huán)槽內(nèi)補(bǔ)充或者撤出一部分的水分；其次，對吸酸的冷卻器進(jìn)行嚴(yán)格控制，包括循環(huán)水以及水溫都要進(jìn)行合理控制，對應(yīng)低溫的余熱實施回收，嚴(yán)格控制高溫的混合器補(bǔ)水量，解決蒸發(fā)器蒸發(fā)量較高的問題。

4.4 控制好硫磺質(zhì)量

對硫磺的質(zhì)量實施科學(xué)控制需要面對一些問題，主要是現(xiàn)階段國內(nèi)原材料的整體質(zhì)量參差不齊，所以要解決硫磺質(zhì)量，降低有機(jī)物的含量，可以通過提升篩選的級別或者是更換供應(yīng)商等方式。如果沒有辦法進(jìn)行上述操作，則需要通過選擇一些匹配性較強(qiáng)的材料進(jìn)行混合使用，這樣也有助于降低硫磺中有機(jī)物的占比，從而減輕酸霧的超標(biāo)幅度與壓力，可以為促進(jìn)安全生產(chǎn)與科學(xué)生產(chǎn)創(chuàng)造條件。

5 結(jié)語

綜上所述，硫磺制酸裝置大型化、科學(xué)化是未來行業(yè)發(fā)展的主要趨勢。從客觀上來看，設(shè)備的使用過程中出現(xiàn)設(shè)備損壞、故障都會導(dǎo)致運(yùn)行效率下降，甚至?xí)虼藢?dǎo)致酸霧超標(biāo)等環(huán)境污染問題。通過分析干燥塔、有機(jī)物、鍋爐內(nèi)部以及冷凝酸排放等方面的原因，找到了解決硫磺制酸脫硫處理后酸霧超標(biāo)的原因，通過科學(xué)處理、整體優(yōu)化，做好酸霧的標(biāo)準(zhǔn)化控制，讓工藝技術(shù)可以滲透到各個控制環(huán)節(jié)當(dāng)中，從而確保環(huán)境得到保護(hù)，同時企業(yè)也能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)快速的發(fā)展。