一氧化碳在煙氣制酸中的影響

涂瑞

摘 要：該文介紹在生產一氧化碳過高狀況及對制酸系統的危害，一氧化碳產生來源，如何控制一氧化碳的產生，一氧化碳過高時轉化工段的操作及安裝在線分析儀。

關鍵詞：一氧化碳 二氧化硫 制酸系統 轉化 在線分析

中圖分類號：TV2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（b）-00-01

Abstract：This paper introduces the production of carbon monoxide in high status and the harm to the acid system， carbon monoxide generating source， how to control the generation of carbon monoxide， carbon monoxide is high conversion section operation and installation of on-line analyzer.

Key words：Carbon monoxide Sulfur dioxide Acid system Conversion section On line analyzer

在煙氣制酸過程當中，煙氣中存在CO組分的情況大部分時間在工藝設計中未進行考慮，相關CO在制酸工藝中的文獻和資料也較少。但實際生產過程中CO的存在對于制酸煙氣并不少見，尤其是在冶煉煙氣制酸企業、活性炭脫硫富集煙氣制酸企業，都會存在制酸煙氣CO含量過高的情況，對正常生產存在一定影響。

CO的燃燒熱（kJ/mol）：283.0 kJ·mol ，而SO2的燃燒熱（kJ/mol）：98.47 kJ·mol，CO的燃燒熱是SO2的燃燒熱的2.87倍，可見同體積的CO反應放熱遠大于SO2。二氧化硫的氧化屬氣-固相催化氧化反應，當無催化劑時，反應活化能是209 kJ/mol，反應不易進行，在釩催化劑上反應時，反應活化能降至92～96 kJ/mol；CO反應活化能為30～34 kJ/mol。CO的反應活性大于SO2，CO優先于SO2與氧氣進行反應，燃燒產生大量熱量，使轉化器一層溫度升高，由于SO2與氧氣也是放熱反應，CO燃燒產生的高溫會抑制SO2與氧氣在轉化器一層進行反應，使得SO2反應后移；且CO燃燒消耗一部分氧氣，使SO2反應所需氧量不足，使得SO2轉化效率下降，這會導致SO2尾氣排放超標。

SO2+（1/2）O2 ＝SO3 ΔH=-98.47 kJ

CO+（1/2）O2＝CO2 ΔH=-283.0 kJ

CO的存在對觸媒是否有毒害，現在還沒有肯定的結論，但它的存在并沒有什么好處，其控制量愈少愈好，最好還是去；因為有人認為5%的CO混合氣體會使觸媒劇烈中毒，CO具有還原性，會使三氧化硫被還原[2]。也有人認為一氧化碳對釩催化劑是暫時性失活[3]。

冶煉制酸煙氣中含有一氧化碳主要是熔煉或者沸騰爐、焙燒爐等因使用煤、天然氣、重油等燃料因為燃燒不充分而產生的。活性炭脫硫富集煙氣含有一氧化碳主要是由于活性炭中存在的有機碳氫化合物在缺氧的環境中氧化產生的，一般在剛開始運行時，由于碳氫化合物含量最高，所以CO濃度最高，可達4%以上。

在煙氣制酸過程當中，如果煙氣中CO量少一般不會有明顯影響。如果量大的話，可能會在電除霧發生爆炸，其實影響最明顯的還是轉化器觸媒中毒問題，觸媒溫度會迅速升高主要是觸媒一層，轉化率下降。

筆者就遇到過由于冶煉煙氣制酸企業，由于爐前控制不好，到達制酸系統轉化工段CO濃度過高的情況。轉化器一層出口溫度超過了750 ℃，雖然維持時間較短，但是由于溫度超高引起膨脹量、熱應力遠遠大于設計值，導致I熱交換器膨脹節大部分拉裂，一層出口管道設置在轉化器上的一處拉桿拉裂，兩處波紋膨脹節由膨脹量過大，波紋管被拉平，管道焊縫拉裂，SO2、SO3泄露，對工作環境產生很大影響。

在太鋼燒結機活性炭脫硫富集煙氣制酸工程生產過程當中，兩套制酸系統開始時CO濃度進凈化工段最高都達到了4%～6%，轉化器一層觸媒溫度迅速升高，為保證觸媒、設備及管道的安全，筆者要求操作工將干吸塔入口稀釋風閥門打開，大量補進空氣降低煙氣濃度，降低轉化器一層入口溫度，控制一層觸媒溫度不超過625 ℃。一個月后活性炭中碳氫化合物基本被反應完后，CO濃度才降下來。

一般在冶煉剛開車的時候，容易出現一氧化碳超標的現象，剛開車時爐內溫度低，所以天然氣燒的多造成的。在生產過程中，最好是想辦法盡可能降低CO的生成量，因為要將低濃度的CO氧化需要昂貴的貴金屬催化劑，減少對轉化系統的影響在經濟上不合算。

一旦發生制酸煙氣中CO含量高的情況，要及時與前置工序聯系，減少碳有機物的使用，保證有足夠的氧。轉化工段開打稀釋風閥門，增大風機風量，降低轉化器一層進口溫度，保證出口溫度不超過最高設計溫度。干吸的吸收效果倒是沒有明顯變化、但需注意一吸塔入口煙氣溫度。

如果長時間不能降低制酸煙氣中的CO，要將冶煉煙氣切入旁路排放，待問題解決后再進入制酸。

在冶煉煙氣制酸與活性炭脫硫富集煙氣制酸設計時要考慮到CO對整個轉化系統的影響，提醒觸媒生產廠家對此要進行方案優化，凈化入口、二氧化硫風機出口設計時各設置一個一氧化碳在線分析儀，數據進入操作系統，可以隨時監測，及時和爐前聯系，發現問題及時解決。

參考文獻：

[1] 徐本邦；硫酸生產工藝流程與設備安裝施工技術及質量檢驗檢測標準使用手冊.北京：廣西電子音像出版社，2004.

[2] 冶煉煙氣制酸編寫組.冶煉煙氣制酸[M].北京：冶金工業出版社，1977：15-35.

[3] 陳爾淦，陶朱，李遠志.自制硫酸用釩催化劑抗毒實驗的研究[J].貴州大學學報（自然科學版），1991（4）.