李學晶 劉雙喜

（化工集團東昊公司表活劑分公司）

1 概述

工業(yè)上常采用濃度為98.3%的濃硫酸來吸收三氧化硫，因其液面上水、三氧化硫和硫酸的總蒸氣壓最低，故吸收效率最高。出吸收塔的硫酸濃度因吸收三氧化硫而升高，須向98.3%硫酸吸收塔循環(huán)槽中加水并在干燥塔與吸收塔間相互串酸，以保持各塔酸濃度恒定。但在使用過程中，濃硫酸存在較大的安全隱患，濃度控制不合適對設備的腐蝕較嚴重，人員在操作過程中易被灼傷。在重烷基苯磺化行業(yè)中，作為生產(chǎn)原料之一的重烷基苯可就地取材，在尾氣處理單元，利用尾氣中的三氧化硫氣體再進行一次磺化反應，以吸收尾氣中的三氧化硫氣體，反應后產(chǎn)生的磺酸可與磺化器磺化產(chǎn)生的磺酸并入老化工段，經(jīng)過老化水解后進入磺酸儲罐。

2 吸收酸濃度的選擇

濃度低于98.3%的硫酸液面是水蒸汽和少量硫酸蒸汽存在，在吸收含氣體混合物的同時，氣體是與水蒸汽相互作用生成硫酸蒸汽。硫酸蒸汽生成后，氣相硫酸蒸汽分壓便大于酸液面上硫酸蒸汽壓力，此時硫酸蒸汽會被酸吸收。由于水蒸汽的作用，故氣體中水蒸氣含量就會減少，使氣相中水蒸汽分壓比酸液面上的水蒸氣壓力低。因此，酸液中的水分不斷向氣體中蒸發(fā)。當水的蒸發(fā)速度大于硫酸蒸汽的吸收速度時，氣相中硫酸含量便不斷增多，直至超過其飽和含量于是產(chǎn)生硫酸蒸汽過飽和現(xiàn)象。如飽和度超過臨界值，則硫酸蒸汽將會凝結(jié)成酸霧。硫酸濃度越低，淋灑酸溫越高，則由于其中的水蒸氣越多，生成的酸霧就越多。實踐證明，用濃度低于98.3%很多的硫酸吸收時，當酸溫生搞到某一數(shù)值（臨界值），水的蒸發(fā)速度會大到足以使水蒸氣和氣相中的三氧化硫全部結(jié)合成酸霧，于是吸收過程完全終止。

硫酸濃度高于98.3%的濃硫酸，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，一部分會隨尾氣排出，與大氣中水蒸氣化合，形成酸霧。在實際生產(chǎn)中，不可能在整個過程中自始至終保持同一硫酸濃度。硫酸吸收了之后濃度相應提高。這就要求吸收酸濃度保持在某一允許的范圍而不是某一個濃度。因此噴淋酸濃度控制在98%-98.3%，出塔酸濃度即使達到99%也是允許的。

3 濃硫酸吸收工藝過程

磺化過程中，尾氣三氧化硫吸收系統(tǒng)僅在啟車之初、停車之后和裝置出現(xiàn)波動時運行，正常生產(chǎn)期間，該系統(tǒng)與磺化系統(tǒng)隔離。濃硫酸吸收主要由三氧化硫吸收塔、硫酸循環(huán)泵、硫酸冷卻器、硫酸暫存罐等設備構(gòu)成。尾氣由三氧化硫吸收塔下部進入，在塔內(nèi)與噴淋而下的濃硫酸形成逆向接觸，通過硫酸循環(huán)泵循環(huán)噴淋，吸收尾氣中的三氧化硫氣體，反應熱由硫酸冷卻器移除，在吸附過程中，需要不斷補水，以維持濃硫酸濃度，新產(chǎn)生的濃硫酸則用硫酸循環(huán)泵打入硫酸暫存罐，集中處理。

4 存在問題

由于濃硫酸具有強腐蝕性，在使用過程中，強酸操作，存在較大的危險性，對設備腐蝕較嚴重，使維修成本增加，泄漏點曾發(fā)生過硫酸泄漏、噴濺等事件，存在較大安全隱患。濃硫酸吸收區(qū)域現(xiàn)場標準化水平較低，設備完好率較其他生產(chǎn)單元低，維修率高，勞動強度大。吸收過程中，濃硫酸濃度控制不好，易對設備造成嚴重腐蝕或吸收效果不佳，吸收后的濃硫酸倒運及后續(xù)處理較困難，增加企業(yè)生產(chǎn)成本。

5 工藝改進措施

通過工藝改進將濃硫酸吸收系統(tǒng)全部拆除，改造增加三氧化硫氣體吸收罐、酸吸收循環(huán)泵、酸吸收過濾器、酸吸收冷卻器、重烷基苯供料泵、冷卻水循環(huán)水泵等設備。重烷基苯作為生產(chǎn)原料之一可就地取材，利用尾氣中的三氧化硫與重烷基苯在三氧化硫氣體吸收罐中發(fā)生釜式磺化反應，從而吸收尾氣中的三氧化硫。吸收罐在投用前，需將罐內(nèi)進入適量重烷基苯，裝置在啟車之初、停車之后或生產(chǎn)波動時，在切尾氣的狀態(tài)下，含有大量三氧化硫和二氧化硫的尾氣進入重烷基苯吸收罐，尾氣中的三氧化硫同吸收罐內(nèi)的重烷基苯反應后被吸收，生成磺酸。尾氣中的二氧化硫氣體排出進入后續(xù)吸收設備吸附處理。在此過程中，吸收罐內(nèi)部已生成的磺酸同過量的重烷基苯通過酸吸收循環(huán)泵進行罐內(nèi)循環(huán)混合，使反應更加充分均勻，反應放出的熱量由酸吸收冷卻器和冷卻水循環(huán)水泵移除。待吸酸收罐內(nèi)的磺酸中和值檢測合格后，用酸吸收循環(huán)泵將吸收磺酸適量并入磺化器磺化磺酸中進入老化水解工段，進而同磺酸儲罐內(nèi)產(chǎn)品混合。

6 吸收效果評價

通過跟蹤和觀察，我們對吸收效果進行了檢驗和評價。通過環(huán)保部門監(jiān)測，外排尾氣指標全年達標。我們對吸收磺酸中和值，磺化磺酸、混合后磺酸的中和值和活性物進行了對比發(fā)現(xiàn)，混合后磺酸和磺化磺酸的中和值和活性物基本相同，并無明顯變化規(guī)律，說明吸收磺酸并入磺化磺酸后對產(chǎn)品質(zhì)量影響不大。

用重烷基苯吸收替代濃硫酸吸收消除了強酸作業(yè)帶來的安全隱患，消除了危險源，人工勞動強度和設備檢維修強度降低，設備完好率提高，現(xiàn)場標準化水平明顯提高。三氧化硫的利用更加合理，解決了副產(chǎn)物的產(chǎn)生及后續(xù)處理等困難，減少了環(huán)境污染，使磺化生產(chǎn)向清潔生產(chǎn)的標準又邁進一步。

結(jié)語

利用生產(chǎn)原料進行尾氣處理，是裝置技改中的一次創(chuàng)新，吸收磺酸可并入產(chǎn)品，實現(xiàn)了企業(yè)節(jié)能減排、降本增效，同時也達到了清潔生產(chǎn)的目的。

[1]陶果.為什么工業(yè)生產(chǎn)要用98.3%的濃硫酸吸收三氧化硫，川北教育學院學報（自然科學版），1996年第6卷2期.

[2]羅濤.烷基苯SO3磺化工藝改進，精細化工中間體，2004年4月第34卷第2期.

[3]孫宇梅，董銀卯，馬潔峰.用中和值監(jiān)控膜式磺化各工藝參數(shù)，北京輕工業(yè)學院學報，1999年9月第17卷第3期.