硫酸生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕狀況和材料選擇

 硫酸是化學(xué)品中產(chǎn)量最多的品種，也是國民經(jīng)濟(jì)中最重要的商品之一，幾乎所有的工業(yè)都直接或間接地使用硫酸。例如，化肥、染料、顏料、炸藥、醫(yī)藥品、鹽酸和其他化學(xué)品、洗滌劑、人造絲等工業(yè)，石油煉制、鋼和其它金屬的酸洗、金屬提純工業(yè)，橡膠生產(chǎn)、蓄電池制造等工業(yè)。硫酸生產(chǎn)設(shè)備的防腐蝕和選材問題，同樣也適用于各種使用硫酸的設(shè)備。

 制造硫酸的方法主要有兩種：一種是鉛室法，是較老的方法，只能制造出稀硫酸，再要經(jīng)過一套濃縮設(shè)備才制造出濃硫酸。另一種方法是接觸法，可以直接制造出濃硫酸。目前世界上80%以上的硫酸廠采用接觸法生產(chǎn)。

 接觸法生產(chǎn)硫酸的原理是將原料硫或硫礦石焚燒，產(chǎn)生二氧化硫氣在催化劑（五氧化二釩或鉑）接觸下，與空氣的氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化成三氧化硫，再用濃硫酸吸收，直接制造成98%以上的濃硫酸和發(fā)煙硫酸。大部分設(shè)備都可以用普通鋼鐵制造，僅有少數(shù)設(shè)備如泵、閥等采用特種材料。

 接觸法原料大都采用硫鐵礦石、焚礦爐有固定床和沸騰床兩種。用得最多的焚礦爐是直立式機(jī)械爐，外殼為碳鋼，內(nèi)襯耐火磚。爐內(nèi)分成若干層，每層安有轉(zhuǎn)動(dòng)的鑄鐵耙子，耙動(dòng)硫鐵礦粉。在溫度最高的拱層，二氧化硫和空氣的混合物達(dá)到850℃以上，用鑄鐵耙子腐蝕嚴(yán)重，可以采用高鉻鑄鐵一類耐高溫的材料為好，使用壽命更長些。

 有些天然硫的國家和地區(qū)直接用硫作原料，硫先在鋼制或襯耐火磚的混凝土池中熔化，雜質(zhì)沉淀在池底，液態(tài)硫由鑄鐵泵或20號(hào)合金泵打入焚硫爐中，焚硫爐的構(gòu)造比較簡單，為立式或臥式鋼筒，內(nèi)襯耐火磚，并用火磚砌成隔道。

 硫鐵礦石或硫在焚礦爐內(nèi)，與進(jìn)入爐中的空氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化硫氣體和空氣的混合物從爐內(nèi)流出，進(jìn)入轉(zhuǎn)化工段。

 用來燃燒硫或礦石的空氣必須先經(jīng)過干燥塔，以除去所含水分。干燥塔用93%硫酸從塔頂噴入，與塔底向上的空氣逆流相遇，吸收空氣中水分后，由塔底流出。由于稀釋而發(fā)熱的硫酸要經(jīng)過鑄鐵冷卻排管，用噴淋水冷卻，然后再由高硅鐵泵打入塔頂，循環(huán)使用。因?yàn)榱蛩岵粩嘞♂?，所以也要?jīng)常補(bǔ)加濃硫酸，以維持93%的最佳濃度。

 干燥后的空氣經(jīng)過鋼制霧沫捕集器，以除過帶來的酸霧，霧沫捕集器一般安裝在干燥塔的上部。干燥塔用碳鋼制造，內(nèi)襯耐酸磚。由霧沫捕集器出來的干燥空氣用鼓風(fēng)機(jī)打入燃燒爐（焚礦、硫爐）內(nèi)。鼓風(fēng)機(jī)一般由普通鋼鐵制造，當(dāng)空氣處理得很好，很干燥時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)的腐蝕很輕，壽命很長。有些小型工廠中空氣干燥不徹底，空氣流中帶有酸霧，鼓風(fēng)機(jī)腐蝕很快，有時(shí)甚至只能使用一、二個(gè)月。根據(jù)一些工廠經(jīng)驗(yàn)，用生漆、瀝青漆或聚乙烯等耐酸涂料保護(hù)鼓風(fēng)機(jī)葉片和內(nèi)殼，能使壽命延長。

 輸送燃燒爐氣體的管道腐蝕也是硫酸工廠中經(jīng)常遇到的問題，鋼離爐子的高溫氣體可達(dá)800℃，所用鋼管需要內(nèi)襯耐火磚，當(dāng)爐氣冷卻到600℃以下時(shí)，可使用鋼鐵管道，但是，當(dāng)繼續(xù)冷卻到275℃時(shí)，由于爐氣中可能含有少量的三氧化硫，與微量水汽結(jié)合成硫酸，開始冷凝在管壁上，鋼管將迅速腐蝕，因此應(yīng)避免鋼鐵設(shè)備、管件等與200℃至275℃之間的爐氣接觸，低于210℃則可使用鉛管輸送。

 由焚礦爐排出的氣體，除含有空氣和二氧化硫以外，還可能含有硒等雜質(zhì)和礦塵，需經(jīng)過一套除塵、除霧、和洗滌設(shè)備。有些工廠裝設(shè)幾個(gè)順連的洗滌塔，用不同濃度的稀硫酸從塔頂噴下，洗滌從塔底逆流而上的爐氣。洗滌塔外殼為鋼，內(nèi)襯3mm至5mm厚鉛板，鉛板外再襯二層耐酸瓷磚。這種雙層保護(hù)的設(shè)備可以使用許多年，當(dāng)瓷磚襯里施工質(zhì)量有缺陷時(shí)，需要經(jīng)常進(jìn)行小修。中間層也可以補(bǔ)用鉛板，可用其他耐酸橡膠或塑料板。如果硫礦石內(nèi)含有一定量的氟，塔內(nèi)的瓷磚襯里和磁圈填料將被氟化物腐蝕，應(yīng)改用碳或石墨磚襯里，填料也改用碳和石墨環(huán)。進(jìn)入第一吸收塔誒的氣體溫度保持在300℃以上，離塔時(shí)降到80～90℃，這樣就避開了200～275℃的危險(xiǎn)區(qū)。

 以硫?yàn)樵系臓t氣比較純凈，不需要經(jīng)過復(fù)雜的洗滌，一般只通過鋼制的廢熱鍋爐（或換熱器）和過濾器，就直接進(jìn)入轉(zhuǎn)化部分。

 轉(zhuǎn)化器和換熱器的外殼和管束都用碳鋼制，吸收塔內(nèi)是鋼外殼，內(nèi)襯耐酸瓷磚。濃硫酸和發(fā)煙硫酸貯槽也是鋼外殼，內(nèi)襯耐酸瓷磚。98%硫酸冷卻排管和管道采用鑄鐵，發(fā)煙硫酸的冷卻排管和管道采用碳鋼。由于鑄鐵冷卻管壁厚，傳熱效果不佳，且有一定腐蝕，一些工廠已改用316不銹鋼，同時(shí)采用陽極保護(hù)技術(shù)。還有些工廠直接用碳鋼槽貯存濃硫酸和發(fā)煙酸，除去耐酸保護(hù)層，用陽極保護(hù)技術(shù)，都獲得較佳的經(jīng)濟(jì)效益。

 輸送濃硫酸的泵可用高硅鐵或高合金不銹鋼制造，也可用普通鑄鐵，但高速硫酸對(duì)鑄鐵腐蝕較大，鑄鐵也不適用于發(fā)煙硫酸。

 接觸法中所有接觸稀硫酸的管道、泵、冷卻器、盤管或排管、濕式電濾器和其它部件，都可用純鉛、硬鉛（鉛銻合金）或襯鉛設(shè)備構(gòu)成，也可用耐酸橡膠襯里，塑料或其它耐稀酸合金制造。