一、系统冷凝酸的由来

在装置的正常生产过程中，烟气中包含三氧化硫、水蒸气和硫酸蒸气。其中，三氧化硫由二氧化硫转化而来，在焚硫炉中，其含量通常在0.25%-0.5%之间，具体含量会因焚硫炉温度和液硫中有机物含量的不同而有所变化。在转化器中，各段的转化率会因催化剂选型的不同而略有差异。对于3+1两转两吸的工艺流程，一转转化率可达到95%以上。因此，在三段出口到一吸塔之间的管道和设备中，三氧化硫的浓度会达到一个峰值。

正常运行时，水蒸气主要通过空气带入。尽管空气经过干燥塔处理，但干燥效率无法达到100%。干燥塔出口的水分含量通常控制在0.1g/Nm³以下。这些残余水分进入系统后，一部分以蒸气的形式存在，另一部分与三氧化硫反应生成硫酸蒸气，并以硫酸蒸气的形式存在。

干燥塔出口安装了丝网除雾器，但除雾效率同样无法达到100%。通常，干燥塔出口的酸雾含量控制在30mg/Nm³以下。这些酸雾一部分在管道中积聚，通过排酸管道排出系统并收集，另一部分则在焚硫炉加热后以硫酸蒸汽的形式存在。

该混合烟气相当于在某一特定温度下，某浓度的硫酸饱和蒸气的组成，而该温度即为该浓度硫酸蒸气的露点。当混合烟气温度低于该露点温度时，硫酸蒸气就会冷凝成液态硫酸，这就是我们所说的冷凝酸。

二、影响露点温度的因数

1、水分：水分含量增高，会使露点温度升高

2、三氧化硫的浓度：三氧化硫浓度越高，与空气中的水蒸气就越容易形成硫酸，导致露点温度上升。

3、烟气压力：烟气压力越高，硫酸的露点温度越高。

4、烟气中的杂质：若烟气中的杂质与硫酸能发生反应，改变硫酸的浓度，使特定硫酸浓度发生变化，露点温度也发生变化。

三、运行过程中产生冷凝酸的原因分析

1、在硫酸装置的正常运行过程中，转化三段出口至一吸塔之间的设备及管道内的烟气，其三氧化硫浓度会达到一个峰值。这些烟气在进入一吸塔之前需经过换热处理，通过省煤器换热后，烟气温度会降至一个极低值。如果该温度低于露点温度，就会导致冷凝酸的生成。因此，在装置正常运行时，省煤器2的出口处容易出现冷凝酸。

2、一吸塔出口烟气中的三氧化硫99.9%以上被吸收，烟气经过一吸塔后，三氧化硫浓度显著降低，导致该条件下的露点温度下降。然而，一吸塔出口烟气温度受除雾器和一吸酸温的限制，也大幅降低。在一吸塔中，烟气与硫酸接触会产生酸雾，其中绝大部分被除雾器拦截（一吸塔出口酸雾浓度通常控制在20mg/Nm³以下，部分装置的控制标准可能更高）。未被拦截的酸雾进入烟气管道，部分在管道中沉积形成冷凝酸，其余部分则进入后续工段，转化为硫酸蒸气。因此，一吸塔出口处会产生冷凝酸，冷热换热器管侧也可能出现冷凝酸现象。

3、省煤器1中的烟气是经过二次转化后的烟气，其三氧化硫浓度显著降低。由于烟气组分的变化，露点温度也随之下降，因此可以更安全地将省煤器1出口烟气温度控制在较低水平，而不易形成冷凝酸。

4、热热换热器和高温过热器由于其操作温度较高，远高于露点温度，因此在正常情况下不会产生冷凝酸。

四、硫酸装置出现冷凝酸原因分析

1、干燥塔出口

主要原因是丝网除沫器的除沫效果不佳，导致酸雾进入管道并积聚形成冷凝。除沫效果不仅受除沫设备本身性能的影响，还与干燥塔的进塔气速密切相关。气速过大或过小都会影响除雾效果。此外，分酸过程和酸温的变化可能导致大量酸沫产生，超出丝网除沫器的处理能力，从而造成酸沫增多。

2、省煤器2出口

出口烟气温度偏低，低于露点温度会生成冷凝酸；省煤器给水温度偏低，水管与烟气接触的局部地方温度低于露点温度生成冷凝酸；干燥空气含水量偏高，导致露点温度升高，生成冷凝酸；进转化器气浓偏高或者一转转化率偏高，导致三氧化硫的浓度升高，使露点温度升高，生成冷凝酸；液硫中含有可与硫酸反应的杂质，也会使露点温度发生变化生成冷凝酸；系统漏入水蒸气，导致露点温度升高，生成冷凝酸，包括磺枪夹套漏入，锅炉漏入，高温过热器漏入。

3、一吸塔出口管道或冷热换热器壳层

主要原因是一塔除雾器的除雾效果不佳，导致酸雾进入管道并积聚形成冷凝酸。除雾器的效果不仅受设备本身性能的影响，还与除雾器的安装法兰以及酸封杯中的酸量有关。此外，一吸塔内分酸不均或酸温变化可能导致大量酸沫产生，超出除雾器的处理能力，从而增加酸沫的生成量。另一方面，冷热换热器内漏也是一个重要因素，当大量高浓度的三氧化硫从管程泄漏到壳程的低温侧时，会导致低温侧三氧化硫浓度升高，露点温度上升，进而生成冷凝酸。

4、热热换热器和高温过热器、省煤器1

主要是因为水蒸气漏入系统，露点温度升高生成冷凝酸。省煤器1也有可能因为烟气温度过低，低于露点温度生成冷凝酸。

五、冷凝酸的处理及危害

冷凝酸必须及时排出设备外，并进行妥善收容处理，或直接排入硫酸地下槽，或通过石灰中和处理。若冷凝酸未能及时排出，首先会腐蚀设备管道，对设备造成不可逆的损害。其次，设备管道中硫酸的存在会导致硫酸浓度发生变化，从而引起该气相组分下露点温度的改变，进而产生源源不断的冷凝酸，出现冷凝酸无法排尽的现象。特别是在新建装置首次开车期间，干燥塔的干燥效率难以保证，可能会有大量水分进入系统。此外，进入省煤器的除氧水温度也相对较低，导致省煤器出口的烟气温度无法迅速升至露点温度以上，从而产生大量冷凝酸。如果冷凝酸不能及时排出，就会形成恶性循环，导致冷凝酸量不断增加。因此，在排放冷凝酸时，必须确保排尽，否则冷凝酸会持续新增。