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1、高鉻鐵素體不銹鋼制造硫磺制酸干吸設備探討來源:中國化工信息網(wǎng)2007年10月17日1概述與礦制酸及冶煉煙氣制酸工藝相比，硫磺制酸工藝具有諸多不同之處，在干燥與吸收工序，由于多年來形成的習慣性思維，其不同之處常常被人們忽視。實際上，由于硫磺制酸裝置干燥塔中干燥的是空氣，而不是濕度很高的含二氧化硫氣體，因而可謂不存在水平衡問題，也不存在二氧化硫在干燥塔循環(huán)酸中溶解并在吸收塔中解吸，因此可以使用w(H2SO4)=98%的硫酸干燥空氣。從吸收平衡及吸收速度的角度來看，干燥塔淋酸的w(H2SO4)在98.3%左右最好
2、。使用98%H2SO4干燥空氣，干燥塔和吸收塔的循環(huán)酸既可以交叉循環(huán)，也可以共用循環(huán)槽。高鉻鐵素體不銹鋼對w(H2SO4)≥98%的濃硫酸耐腐蝕性能良好，用其制造硫磺制酸裝置中的干燥塔和吸收塔更合理，更能適應干吸系統(tǒng)工藝變化的要求。硫磺制酸中干燥與吸收酸循環(huán)的工藝流程有：“三塔三槽”、“三塔兩槽”(干燥塔和一吸塔循環(huán)槽合一或干燥塔和二吸塔循環(huán)槽合一)和“三塔一槽“（干燥塔和吸收塔循環(huán)酸完全混合、干燥塔和一吸塔循環(huán)酸混合、干燥塔和吸收塔循環(huán)酸交叉）、還有熱回收系統(tǒng)的干燥和吸收循環(huán)酸工藝流程等。這些工藝流程中的
3、塔、槽均可用高鉻鐵素體不銹鋼制造。硫磺制酸裝置中的塔設備主要是指干吸系統(tǒng)的干燥塔、一吸塔和二吸塔。干燥塔用98%H2SO4將工藝系統(tǒng)所需空氣除水后送至焚硫爐，作為生成二氧化硫的原料氣；一吸塔和二吸塔用98%H2SO4在兩轉(zhuǎn)兩吸工藝流程中分別將一次轉(zhuǎn)化和二次轉(zhuǎn)化后的工藝氣體中三氧化硫組分加以吸收，制成產(chǎn)品硫酸。目前干吸塔基本上都是相似的填料塔，塔體多為鋼殼內(nèi)襯耐酸瓷磚立式圓筒形結(jié)構(gòu)。耐酸瓷磚在砌筑過程中難以保證耐酸膠泥填滿磚縫，“磚縫”易滲漏；在溫度變化、焊接、敲擊、震動等特殊情況下，“磚縫”易出現(xiàn)裂紋，嚴重
4、時會造成酸滲漏。當硫酸滲漏到塔殼與耐酸瓷磚之間會生成硫酸鹽，其體積約膨脹7倍，塔殼體將被脹裂。這種脹裂穿孔事故不易根治，另一方面，鋼殼襯磚的塔體十分笨重、施工復雜、制造工期長、費用高、襯里砌筑質(zhì)量難以保證。國外高溫濃硫酸用高硅奧氏體不銹鋼的開發(fā)與應用是在20世紀80年代。眾所周知，最具代表性的是加拿大Chemetics公司開發(fā)的Saranet不銹鋼，其中的鎳含量為17%，硅含量達到5.5%。瑞典Sandvik公司開發(fā)的SandvikSX不銹鋼，鎳含量為19%-22%，硅含量達到6%左右。90年代中期，德國R
5、UPP-VDM公司報道了700Si(2509Si7)不銹鋼的鎳含量為26%，硅含量達到7%左右。90年代末美國市場銷售鎳含量15%-16%，硅含量5.5%-6.5%的ZeCor高硅奧氏體不銹鋼。在當今世界高溫濃硫酸領域這些性能優(yōu)良的不銹鋼已得到廣泛應用，它們的塑性變形性能良好，可軋成薄板，用來制造干吸塔、酸冷卻器，以及管線和分酸器、泵、閥等。國內(nèi)專門研究高溫濃硫酸用高硅奧氏體不銹鋼始于20世紀80年代末。其中有SS920，硅含量為6%，但由于種種原因，均未得到廣泛推廣應用，更不用說用來制造干吸塔等大型關(guān)鍵設
6、備。21世紀初，旅順濱城化工設備配件廠研制了超低碳高硅奧氏體不銹鋼DS-1作為干吸塔內(nèi)襯的耐腐蝕層，并在金川集團化工廠，太化集團硫酸廠取得成功業(yè)績。目前鎳的價格飛漲，已漲到本世紀初的7倍還多，因此目前的高硅奧氏體不銹鋼的價格十分昂貴。3高鉻鐵素體不銹鋼在硫酸生產(chǎn)中的應用3.1高鉻鐵素體不銹鋼耐硫酸腐蝕的特殊不銹鋼價格主要由金屬爐料費用決定，尤其是鉻和鎳，其中金屬鎳是影響不銹鋼成本和價格的主要因素。近年來金屬鉻和鉻鐵價格上漲的幅度比較平緩，而金屬鎳價格上漲幅度較大，使高鎳不銹鋼的應用和開發(fā)受到影響。試驗表明，
7、采用鎳和鉻、鉬復合合金化雖然有提高不銹鋼耐腐，蝕性能效果，但鎳的主要作用是改善不銹鋼的力學性能和成型、焊接等工藝性能，合金元素鎳對硫酸的耐腐蝕性能不起決定性作用。所以開發(fā)應用低鎳的雙相不銹鋼和無鎳的高鉻鐵素體不銹鋼，對降低其成本，減少設備投資，具有很大的經(jīng)濟意義。但雙相不銹鋼畢竟尚含有5%-8%的鎳。所以國外十分重視開發(fā)研究高鉻鐵素體不銹鋼。所謂高鉻鐵素體不銹鋼是指鉻含量高于25%(一般接近30%)的鐵素體不銹鋼。有時采用鉬(Mo)、鈦(Ti)和鈮(Nb)等元素進一步合金化。有的高鉻鐵素體不銹鋼可加入少量鎳
8、，但最高不超過2%。高鉻鐵素體不銹鋼具有很多優(yōu)點：①從經(jīng)濟上看高鉻鐵素體不銹鋼可節(jié)約大量的貴重金屬鎳，降低合金板材造價；②高鉻鐵素體不銹鋼具有優(yōu)良的力學性能和冷、熱加工成型性能；③高鉻鐵素體不銹鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，尤其是抗氯離子腐蝕性能，遠高于常用的奧氏體不銹鋼；④高鉻鐵素體不銹鋼具有優(yōu)良的抗應力腐蝕開裂(SCC)性能和優(yōu)良的抗點蝕、抗縫隙腐蝕性能；⑤調(diào)整提高高鉻鐵素體不銹鋼的碳含量，采用碳化物彌散強化，可提
