WSA湿法制酸设备腐蚀问题研究

肖华

摘要：WSA制酸工艺中设备、管道大多为碳钢或不锈钢材质，虽不易被高温气态的含硫烟气腐蚀，但容易被系统中的烟气结露腐蚀，本文分析了影响烟气结露腐蚀的主要因素以及国内外一些最新的防腐技术和措施。

关键词:湿法制酸;腐蚀;露点;过量空气系数;热塑性

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，丹麦托普索公司开发的湿法制酸工艺在全球得到了广泛的应用，这套工艺也因其设备少、占地少、投资小、自动化程度高和环保等优势赢得了广大客户的认可，然而在实际运行过程中，因烟气成分复杂和操作人员水平高低等因素的影响，容易造成工艺控制失误，烟气在设备、管道中结露形成液态稀酸，进而造成设备管道腐蚀。因此，采取有效的措施，防止煙气结露对设备的影响才是预防腐蚀的关键。

2影响烟气结露腐蚀的主要因素：

2.1含硫量的高低

从SO3含量和烟气露点曲线上得知，烟气中的含硫量越高，烟气的露点也越高。因此，在工艺控制中要尽量减少易腐蚀设备中气体中SO3的含量，比如E109中玻璃管破裂过多要及时更换，适当提高工艺气侧和冷却空气侧压差，加大冷却风量等。

2.2温度

从2.2.1中我们知道，烟气中SO3含量越高，露点越高。当压力一定时，SO2向SO3转化的平衡曲线如下图1所示

图1 SO2 SO3转化平衡曲线

从中可以看出，低温时对于SO2向SO3转化有利，在800度以上时，SO3含量很低，在温度相同时，压力增加会提高向SO3的转化。因此为了减少烟气净化段和转化塔前设备的腐蚀，可适当提高上游焙烧炉温度并保持炉内负压。

2.3杂质

为减少原料气中SO3含量，缓解对制酸设备E101、X102、E104、H105等设备的结露腐蚀，杂质的催化转化因素也不可忽略。我们知道，SO2向SO3转化需要的为活泼的原子氧，原子氧越多，转化越容易进行。在焙烧炉内部由于原料中杂质的氧化积聚，容易形成Fe2O3、烟尘、SIO2等杂质，这些杂质将促使炉内产生更多的原子氧，最终形成SO3,增加炉气中硫酸烟气的含量。这些烟气由于含有较高的硫量，容易在干式电收尘、旋风收尘和保温措施不好的地方结露腐蚀。所以，在焙烧过程中应选择杂质含量好的原料，并禁止在炉内任意焚烧木棍、废物垃圾等，含碳、氢物质燃烧释放原子氧公式为

CO+O2→CO2+O

H＋O２→OH＋O

2.4过量空气系数

烟气中含氧量越高，越利于SO3的生成，所以，在焙烧炉内部应在保证充分氧化的同时尽可能的减少过量空气的进入，降低过量空气系数。

2.5水蒸气含量

水汽含量与烟气露点曲线见图2

图2在汽相中硫酸浓度和酸露点之间的关系

在总分压一定的情况下，水汽分压浓度越高，露点越高。总分压越高，硫酸露点越高。Muller在1959年曾经用热力学原理计算出了低浓度烟气的硫酸露点，并绘制了Muller曲线。在实际操作中我们可以通过曲线查出各浓度点的露点，指导生产实践。所以，要严格控制烟气中的总压力，同时，适当的减少水气含量，降低硫酸露点。（水气含量过低，不利于硫酸烟气的冷凝，影响尾气达标排放）。

2.6其他因素

硫酸结露腐蚀还与硫酸和金属表面接触面积、压力有关，另外，保温措施不好，温度场分布不均，频繁开停车、过早切气，以及检修过程中烟气置换不完全都会导致烟气结露腐蚀。轻者腐蚀管道仪表，重者会腐蚀熔盐管道，造成熔盐泄露，甚至腐蚀转化塔内催化剂筛架，导致催化剂床坍塌……

3防腐措施和技术

3.1严格生产工艺，避免烟气结露

从第二部分我们知道，防止腐蚀最关键的就是要避免烟气结露造成与金属的直接接触腐蚀，在平时的生产操作中，要分析好生产系统中各个环节的烟气含量，严格控制好所有含硫烟气管道和设备中的温度，保证各点温度高于烟气露点温度，并尽可能的减少烟气中的硫含量。

3.2采用玻璃钢管道和设备

尽管在烟气进化中大部分采用了玻璃钢材质的设备和管道阀门等，但由于玻璃钢在生产过程中容易产生加工缺陷，如气泡、裂纹等，可靠性不行，同时，其使用温度也受限。

3.3采用非金属材料衬里

由于整体设备采用不锈钢材料成本很高，所以以碳钢为基体，采用价格相对便宜的非金属材料作为衬里，是当前防腐的主要手段，具有很好的实用性。

3.3.1合成橡胶衬里

合成橡胶衬里技术是当前所有硫酸生产中烟气净化工序中主要的防腐技术之一。其材料已纳入烟气脱硫的防腐蚀技术规范。实践证明，橡胶衬里可以长时间的适应烟气净化的腐蚀环境。橡胶衬里的突出优点就是与钢铁的结合力强，衬层致密，无针孔气泡，抗渗性强；其次是有一定的弹性，抗冲击性强。但并不是所有的合成橡胶都适用于烟气净化系统，国外和国内的实践证明，以氧丁橡胶为衬里的抗渗性能不是很强，所以采用了丁基橡胶，用来克服这一缺陷，但相应的成本也在增加。

3.3.2鳞片树脂衬里

此项技术是在70年代末至80年代初发展起来的，其耐腐耐高温，抗渗性也较单纯的树脂有了很大的提高，我国在80年代末也开始大面积使用。

3.3.3PTFE衬里

由于这类材料有很好的耐腐性，抗渗性，其最高可耐320度的高温，因此，近来的硫酸管道衬里，拓普索的冷凝器里以及雷达、超声波液位计等仪表中得以广泛应用。尤其是像拓普索的冷凝器里面，采用耐酸砖加PTFE衬里，效果更佳。

3.3.4热塑性弹性体为代表的新型材料

热塑性弹性体TPE/TPR，又称人造橡胶或合成橡胶。其产品既具备传统交联硫化橡胶的高弹性、耐老化、耐油性各项优异性能，同时又具备普通塑料加工方便、加工方式广的特点。近两年来，以马来酸酐接枝热塑性弹性体制得的新型材料，增强了其与钢铁的结合力，具有很好的耐腐性、抗高温性、抗渗性，将来可成为良好的衬里材料。

4 结论

WSA湿法制酸工艺因其烟气中含有较高的水汽含量，所以，在生产过程中必须重视烟气结露对设备、管道、仪表的腐蚀问题。在烟气净化系统直至进入转化塔之前的设备中，因人为操作或温度场分布不均等问题的存在，可能会出现低于烟气露点的温度，我们必须以Muller曲线为指导，从影响烟气结露的因素综合考虑，避免出现烟气结露。同时，跟踪最新的防腐技术，及时对设备进行更新和改造。

参考文献

1.姜雨泽 烟气净化设计的腐蚀机理与防护方法□腐蚀与防护2005.12 530-533

2 贺爱华等马来酸酐接枝热塑性弹性体在PP/PA6共混物中的作用 【高分子学报】 2004年4期

3俞志兴WSA工艺在酸性气体中的应用及问题探讨 【硫酸工业】2006年第6期