对尾气三氧化硫吸收方法改进及效果的评价

2012-12-28李学晶刘双喜

中国新技术新产品 2012年19期

李学晶刘双喜

（化工集团东昊公司表活剂分公司）

1 概述

工业上常采用浓度为98.3%的浓硫酸来吸收三氧化硫，因其液面上水、三氧化硫和硫酸的总蒸气压最低，故吸收效率最高。出吸收塔的硫酸浓度因吸收三氧化硫而升高，须向98.3%硫酸吸收塔循环槽中加水并在干燥塔与吸收塔间相互串酸，以保持各塔酸浓度恒定。但在使用过程中，浓硫酸存在较大的安全隐患，浓度控制不合适对设备的腐蚀较严重，人员在操作过程中易被灼伤。在重烷基苯磺化行业中，作为生产原料之一的重烷基苯可就地取材，在尾气处理单元，利用尾气中的三氧化硫气体再进行一次磺化反应，以吸收尾气中的三氧化硫气体，反应后产生的磺酸可与磺化器磺化产生的磺酸并入老化工段，经过老化水解后进入磺酸储罐。

2 吸收酸浓度的选择

浓度低于98.3%的硫酸液面是水蒸汽和少量硫酸蒸汽存在，在吸收含气体混合物的同时，气体是与水蒸汽相互作用生成硫酸蒸汽。硫酸蒸汽生成后，气相硫酸蒸汽分压便大于酸液面上硫酸蒸汽压力，此时硫酸蒸汽会被酸吸收。由于水蒸汽的作用，故气体中水蒸气含量就会减少，使气相中水蒸汽分压比酸液面上的水蒸气压力低。因此，酸液中的水分不断向气体中蒸发。当水的蒸发速度大于硫酸蒸汽的吸收速度时，气相中硫酸含量便不断增多，直至超过其饱和含量于是产生硫酸蒸汽过饱和现象。如饱和度超过临界值，则硫酸蒸汽将会凝结成酸雾。硫酸浓度越低，淋洒酸温越高，则由于其中的水蒸气越多，生成的酸雾就越多。实践证明，用浓度低于98.3%很多的硫酸吸收时，当酸温生搞到某一数值（临界值），水的蒸发速度会大到足以使水蒸气和气相中的三氧化硫全部结合成酸雾，于是吸收过程完全终止。

硫酸浓度高于98.3%的浓硫酸，液面上有硫酸蒸汽和三氧化硫蒸汽存在，三氧化硫便不能被它吸收完全。因此，一部分会随尾气排出，与大气中水蒸气化合，形成酸雾。在实际生产中，不可能在整个过程中自始至终保持同一硫酸浓度。硫酸吸收了之后浓度相应提高。这就要求吸收酸浓度保持在某一允许的范围而不是某一个浓度。因此喷淋酸浓度控制在98%-98.3%，出塔酸浓度即使达到99%也是允许的。

3 浓硫酸吸收工艺过程

磺化过程中，尾气三氧化硫吸收系统仅在启车之初、停车之后和装置出现波动时运行，正常生产期间，该系统与磺化系统隔离。浓硫酸吸收主要由三氧化硫吸收塔、硫酸循环泵、硫酸冷却器、硫酸暂存罐等设备构成。尾气由三氧化硫吸收塔下部进入，在塔内与喷淋而下的浓硫酸形成逆向接触，通过硫酸循环泵循环喷淋，吸收尾气中的三氧化硫气体，反应热由硫酸冷却器移除，在吸附过程中，需要不断补水，以维持浓硫酸浓度，新产生的浓硫酸则用硫酸循环泵打入硫酸暂存罐，集中处理。

4 存在问题

由于浓硫酸具有强腐蚀性，在使用过程中，强酸操作，存在较大的危险性，对设备腐蚀较严重，使维修成本增加，泄漏点曾发生过硫酸泄漏、喷溅等事件，存在较大安全隐患。浓硫酸吸收区域现场标准化水平较低，设备完好率较其他生产单元低，维修率高，劳动强度大。吸收过程中，浓硫酸浓度控制不好，易对设备造成严重腐蚀或吸收效果不佳，吸收后的浓硫酸倒运及后续处理较困难，增加企业生产成本。

5 工艺改进措施

通过工艺改进将浓硫酸吸收系统全部拆除，改造增加三氧化硫气体吸收罐、酸吸收循环泵、酸吸收过滤器、酸吸收冷却器、重烷基苯供料泵、冷却水循环水泵等设备。重烷基苯作为生产原料之一可就地取材，利用尾气中的三氧化硫与重烷基苯在三氧化硫气体吸收罐中发生釜式磺化反应，从而吸收尾气中的三氧化硫。吸收罐在投用前，需将罐内进入适量重烷基苯，装置在启车之初、停车之后或生产波动时，在切尾气的状态下，含有大量三氧化硫和二氧化硫的尾气进入重烷基苯吸收罐，尾气中的三氧化硫同吸收罐内的重烷基苯反应后被吸收，生成磺酸。尾气中的二氧化硫气体排出进入后续吸收设备吸附处理。在此过程中，吸收罐内部已生成的磺酸同过量的重烷基苯通过酸吸收循环泵进行罐内循环混合，使反应更加充分均匀，反应放出的热量由酸吸收冷却器和冷却水循环水泵移除。待吸酸收罐内的磺酸中和值检测合格后，用酸吸收循环泵将吸收磺酸适量并入磺化器磺化磺酸中进入老化水解工段，进而同磺酸储罐内产品混合。