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第五章 三氧化硫的吸收
吸收即指使用浓硫酸吸收转化气中SO3的过程该过程是制酸过程中第三个化学变化过程。
5．1 基本原理
二氧化硫转化为三氧化硫之后，气体进入吸收系统用两种情况都能恶化吸收过程，降低S03的吸收率，尾气排放后可见到酸雾。但两
种情况所具特征有差异，前者是在吸收过程中产生酸雾，因而尾气在烟囱出口呈白色雾状；
而后者是在尾气离开烟囱一定距离后形成白色男状。
当含量为98．3％H2巩时，兼顾了酸液液面的s(〕；、H20、H2汛分压，对于三氧化硫
具有最高的吸收效率。一般只要进入吸收系统的气体本身是干燥的，在正常操作条件下，可
使三氧化琉的吸收率达到99．95％以上。这时，尾气烟囱出口处将看不到酸男。
5．1．2．2 吸收跋温度
吸收酸温度对Sq吸收串的影响较为明显。在其它条件相同的情况下，吸收酸温度升高，
5q、E50、H2观的蒸气压升高，5q的吸收串降低。因此，从吸收率角度考虑，酸温低好。
但是，酸温度亦不是控制得越低越好，主要有两个原因：A．进塔气体一胶台有水分
(规定＜o．18／m’)．尽管进塔气温较高，如酸温度很低，在传热传质过程中，不可避免地出
现局部温度低于硫酸蒸气的露点温度，此时会有相当数量的酸男产生。B．由于气体温度较
高以及吸收反应热，会导致吸收酸有较大温升，为保持较低酸温，需大量冷却水冷却，导致
硫酸成本不必要的升高。
在酸液吸收SO3时．如用喷淋式冷却器来冷却吸收酸，酸温度应控制在60一75℃左右，
酸温度过高p会加剧硫酸对铁制设备和管道的腐蚀。即使采用新型防腐酸冷器亦会出现腐蚀
加剧的情况。
近20年来，随两转两吸工艺的广泛应用，以及低温余热利用技术的成熟，采用较高酸
温和进塔气温的高温吸收工艺既可避免酸雾的生成，减小酸冷器的换热面积，又可提高吸收
酸余热利用的价值。其中关镀在于设备和管道的防腐技术。
5．1．2．3 进塔气温的影响
进塔气温对吸收SO3亦有较大影响。在一放的吸收过程中，气体温度低有利于提高吸收率和减小吸收设备体积。但在吸收转化气中SO3时，为避免生成酸雾，气体温度不能太低．尤其在转化气中水含量较高时，提高吸收塔的进气温度，能有效地减少酸雾的生成。
表1—5—2为转化气三氧化硫含量为7％时，水蒸气含量与转化气露点的关系。
表1—5—2水蒸气含量与转化气露点的关系
水汽含量/g•Nm-3
转化气露点/°C
112
121
127
131
135
138
141
从表l—5—2可以看出，当炉气干燥到含水蒸气只有
／m3时，转化气进吸收塔温度必须高于112℃。不过是否出现酸雾，还要视吸收酸温度，如其低到一定程度，首先会在液面附近(低温区)形成酸雾。控制酸雾形成在严格控制酸温度、进塔气体温度下，降低净化气中水分是关键。
在高温吸收工艺中，进塔气体温度提高到180一230℃，这样气体在吸收塔中各部位均
能保持在露点温度以上，出转化器的气体不必冷却。在两转两吸工艺中，采用高温吸收，提
高进塔气体温度可很好地解决系统热平衡问题，尤其对中间吸收塔更为有利，可以减缓工艺
中“热冷热”的弊病。
当然，采用高温吸收操作后．会出现管道、酸泵等腐蚀加剧问题。目前许多装置采用合
金管、低铬铸铁及硅铁管替代老式铸铁管，采用耐酸合金等耐腐材料制作酸泵，采用聚四***
乙烯材料制作垫片，较好地解决了高温热酸的腐蚀问题。
5．1．2．4 循环酸量的影响
为较完全地吸收三氧化硫，循环酸量的大小亦很重要。若酸量不足，酸在塔的进出口浓度、温度增长幅度较大，当超过规定指标后，吸收
率下降。吸收设备为填料塔时，酸量不足，填料的润湿率降低，传质面积减少，吸收率降低；相反，循环酸量亦不能过多，过多对提高吸收率无益，还会增加气体阻力，增加动力消耗，严重时还会造成气体夹带酸沫和液泛。
循环酸量通常以喷淋密度表示。中国硫酸厂多取喷淋密度在15—25m3／(m2．h)范围内。
5．1．2．5 影响吸收速率的因素
为了强化吸收过程，提高单位容积设备的效能和产率，还需注意与吸收速率有关的因素。
用硫酸吸收三氧化硫的速率很快，速率受气膜控制。其中吸收速率系数k(湍流情况下)
以用下式表示。
k＝k0W0. 8
式中 k——吸收速率系数，kg／(m2·h·Pa)；
k0——常数，与温度及硫酸含量有关：