硫黄制硫酸装置干燥塔分酸器腐蚀原因分析及处理方案

林 枫，金宙刚

（安徽省司尔特肥业股份有限公司，安徽 宁国 242300）

0 引言

安徽省司尔特肥业股份有限公司（以下简称公司）30 万t/a 硫黄制硫酸装置于2013 年3 月建成投产，装置包括熔硫工段、焚硫转化工段、锅炉工段、干吸工段、低温位热回收工段和成品工段，其他公共设施全厂统一供给。其中锅炉工段产生的中压过热蒸汽送发电车间，经抽凝机组发电后抽出的0.5 MPa 低压蒸汽减温后送入低压蒸汽管网供制肥装置使用，硫黄制硫酸装置的低温位吸收热能由低温位热回收装置回收，产生的0.6 MPa 低压蒸汽也并入低压蒸汽管网，供制肥使用。

硫黄制酸装置干燥塔分酸器在运行过程中腐蚀严重，无法满足使用要求。公司通过分析干燥塔分酸器腐蚀原因，提出并实施了优化措施，取得了较好的效果。

1 硫黄制硫酸装置干燥塔分酸器腐蚀情况

在该硫黄制硫酸装置运行过程中发现，每到高湿高温季节，干燥塔循环酸管、分酸器和酸冷器的阳极保护设施就不能正常运行，其控参电压、监参电压均升高，远高于-200 mV，甚至于出现正电压，且电流达到0.5 ～10.0 A。此时阳极保护设施不仅失去了防腐蚀作用，反而出现电化学腐蚀，增加了腐蚀速率，导致干燥塔顶分酸器2年内就严重腐蚀，无法满足干燥塔内酸分配效果；同时加速了干燥塔丝网扑沫器腐蚀，造成干燥空气水含量偏高，从而造成硫黄制硫酸装置内其他设备不同程度的腐蚀与破坏。

为了保证干燥塔内分酸效果，以及确保干燥塔酸循环系统内的316L 不锈钢上酸和回酸管道、酸冷却器、管槽式分酸器安全、可靠运行，公司分别邀请阳极保护设施供应商、酸冷却器供应商、分酸器供应商一同就此现象进行分析。后来虽按照会商建议进行了相应处理，但均未达到预期效果。之后提出了阳极保护有效运行的条件，即硫酸温度尽量低、浓度尽量高的要求。由于没有明确的硫酸温度和浓度数据，所以一直未消除此类腐蚀现象，只得每2年更换一套分酸器，每套约需费用20万元。考虑到采购成品分酸器的费用太高，公司采购不锈钢材料进行自制分酸器或对腐蚀分酸器进行修复，即使这样也产生了大量的维修费用，影响硫黄制硫酸装置的连续稳定运行。

2 分酸器腐蚀原因分析

为彻底解决干燥塔分酸器腐蚀问题，消除其对硫黄制硫酸装置连续稳定生产的影响，公司采取类比方法将该硫黄制硫酸装置与公司正在运行的硫铁矿制硫酸装置的干燥塔酸循环系统对比，发现在保持同样的吸收酸浓度情况下，硫铁矿制硫酸装置的上塔酸温度与硫黄制硫酸装置的上塔酸温度差别较大，详见表1。

表1 硫黄制硫酸装置与硫铁矿制硫酸装置干燥塔循环酸系统参数对比

为稳定干燥塔循环酸浓度，各装置均从吸收酸循环槽将高浓度的硫酸串入干燥塔。硫铁矿制硫酸装置的二吸塔出塔酸温度为76 ～78 ℃，而公司硫黄制硫酸装置因设置了低温位热回收装置，二吸塔出塔酸温度一般为95 ℃，在低温位热回收蒸发器、脱盐水加热器、除氧水加热器等低温位热回收换热器酸侧结垢的情况下，二吸塔出塔酸温度竟高达105 ℃。这部分高温浓硫酸串入干燥塔循环酸中，势必抬高干燥塔循环酸温度。虽然减少串酸可以降低干燥塔循环酸温度，但会导致循环酸浓度较低，无法满足阳极保护设施运行的必要条件，即循环酸温较低和浓度较高的要求。

3 防腐蚀方案

综合考虑上述情况，公司认为简单快捷的解决方法就是强化干燥塔循环酸冷却器的降温能力，通过强化操作降低干燥塔循环酸温度，尽量提高串酸量来提高干燥塔循环酸浓度，以满足设备和管道阳极保护设施运行的基本要求。

经查干燥塔循环酸冷却器规格为φ900 mm×7 874 mm，总换热面积为160 m2；管子规格为φ19.05 mm × 1.65 mm，长为5 994 mm，共计489根；循环水进出口管径DN300 mm，浓硫酸走壳程，循环水走管程。循环水管流通截面积约为0.07 m2，冷却器内循环水流通截面积约为0.095 22 m2，由此可见冷却器内循环水流通截面积还有约26.5%的富余量，可以通过适当增加循环水管道截面积来增加循环水量。于是将酸冷却器的进出水管道各并联一根循环水管，同时将循环水压力略微提高0.03 MPa，达到0.3 MPa，以此增加循环冷却水量。

该项措施于2021 年3 月实施，在2021 年梅雨季节和高温季节，硫黄制硫酸装置干燥塔循环酸温度较优化前明显下降，详见表2。

表2 优化前后硫黄制硫酸装置干燥塔循环酸系统参数对比

干燥塔循环酸系统的阳极保护设施运行参数总体趋于稳定，详见表3。

表3 优化前后干燥塔分酸器阳极保护设施运行参数对比

优化调整后，酸冷却器的操作能力得到强化，能更多地移走干燥吸湿产生的热量和串入高温酸带入的热量，干燥塔循环酸浓度和温度指标均能满足阳极保护设施运行的必要条件。经过2021 年梅雨高湿季节及高温季节运行验证，优化调整措施实施后有效改善了硫黄制硫酸装置的平稳运行，大大延长了干燥塔分酸器的使用寿命，同时干燥塔循环酸管也得到有效的保护，使用寿命延长；减少了维修和保养的工作量，减少高风险的高空作业次数，提高了装置的开车率，并减少了设备的维修费用。

4 结语

干燥塔循环酸温度和浓度虽已满足阳极保护设施运行的基本要求，但另一个引发此事件的原因——低温位热回收系统酸侧结垢及二吸塔酸温超高的原因仍未查明，在咨询国内硫酸行业相关专家并按其相关要求排查后，效果不明显。下一步公司将重点关注并力求解决此问题，最大限度发挥硫黄制硫酸装置低温位热回收效率，为公司进一步节能降耗，减碳减排奠定更坚实的基础。