摘要：硫横制酸不同于矿制酸和冶炼烟气制酸，干燥酸可用98%硫酸干燥空气，工艺流程多种多样。介绍耐98%硫酸腐蚀的高铬铁素体不锈钢制造硫磺制酸干吸设备。 关键词：硫磺；硫酸生产；干燥；吸收；高铬铁素体不锈钢；耐腐蚀。 前言：  硫磺制酸有优势，近年来硫磺制酸发展较快，虽然目前硫磺原料价格上涨，对硫磺制酸的发展有所制约，然而根据在建及规划项目，硫磺制酸的比例还将有较大的增加，因此需要我们研究硫磺制酸的一些特性，根据这些特性研究出经济合理的耐腐蚀材料，制造出可靠的设备，以适应硫磺制酸的迅速发展。  与矿制酸及冶炼烟气制酸相比，硫磺制酸具有诸多不同之处，其中对于干燥与吸收工艺，则由于多年来形成的习惯性思维，其不同之处常常被人忽视。实际上，由于硫磺制酸干燥塔中干燥的是空气，而不是湿度很高的含二氧化硫气体，因而不存在水平衡问题，也不存在二氧化硫在干燥塔循环酸中溶解并在吸收塔中解吸，因此可以使用98%硫酸干燥空气。从吸收平衡及吸收速度的角度来看，干燥塔淋酸的硫酸浓度在98.3%左右最好。  使用98%硫酸干燥空气，干燥塔和吸收塔的循环酸既可以交叉循环，也可以共用循环槽。  正因为高铬铁素体不锈钢耐98%以上的浓度硫酸腐蚀，可制造硫磺制酸的干燥塔和吸收塔更合理，更能适应丰富多彩工艺变化的设备。硫磺制酸干燥与吸收工艺流程有：“三塔三槽”工艺流程、“三塔两槽”工艺流程、干燥塔和一吸塔循环槽合一工艺流程、干燥塔和二吸塔循环槽合一流程、干燥塔和吸收塔循环酸完全混合工艺程、干燥塔和一吸收塔交叉工艺程、干燥塔和二吸收塔交叉工程程，带HRS的干燥和吸收工艺流程等等。  一、硫磺制酸的塔设备技术综述  硫磺制酸装置中的塔设备主要是指干吸系统的干燥塔、一吸塔和二吸塔。干燥塔用98%硫酸将工艺系统所需空气除水后送至焚硫炉生成二氧化硫原料气；一吸塔和二吸塔用98%硫酸在两转两吸工艺流程中分别将一次转化和两次转化后的工艺气体中三氧化硫组分加以吸收，制成产品硫酸。  目前干吸塔基本上都是相以的填料塔，塔体为钢壳内衬耐酸瓷砖立式圆筒形结构。耐酸瓷砖在砌筑过程中难以保证耐酸胶泥填满砖缝，砖缝易渗漏；在外力温度变化、焊接、敲击、震动等特殊情况下，砖缝也易出现裂纹，严重时会造成酸渗漏。当硫酸渗漏到塔壳与耐酸瓷砖之间，会生成硫酸盐，其体积膨胀7倍，塔壳体被胀裂。这种胀裂穿孔事故不易根治，另一方面，塔钢壳衬砖的塔体十分笨重、施工复杂、制造工期长、费用高、质量难以保证。  众所周知，国外高温浓硫酸用高硅不锈钢的开发与应用是二十世纪八十年代。最具代表性的是加拿大Ｃhemetics公司开发的Saranet不锈钢，镍含量达到１７％Ni，硅含量达到5.5%Si。瑞典Sandvik公司开发的Sandvik SX不锈钢，镍含量达到１９－２２％Ni，硅含量达到６％Si左右。九十年中期，德国RUPP-VDM公司报道了７００Si(2509Si7)镍含量达到２６％Ni，硅含量达到７％Si左右。九十年代末美国ＺeCor在市场销售含镍15-16％Ni，硅含量5.5-6.5%Si，这些高硅奥氏体不锈钢，在当今世界高温浓硫酸领域广泛应用，是性能优良的不锈钢之一。而且塑性变形性能良好，可轧成薄板，在硫酸工业中可以用来制造干吸塔、酸冷器，以及管线和分酸器、泵、阀等。  国内专门研究高温浓硫酸用高硅不锈钢始于二十世纪八十年代末。其中有SS920，硅含量为6%Si等，但由于种种原因，均未得到广泛推广应用，当然更不用说用来制造干吸塔等大型关键设备了。  二十一世界初，旅顺滨城化工设备配件厂研制超低碳高硅奥氏体不锈钢DS-1作为耐腐蚀层内衬干吸塔，在金川集团化工厂，太化集团硫酸厂取得成功业绩。但是，目前镍的价格飞张，已涨到二十一世纪初价格的7倍还多，使高硅奥氏体不锈钢的价格十分昂贵。 二、高铬铁素体不锈钢在硫酸生产中的应用 1、高铬铁素体不锈钢  耐硫酸腐蚀的特殊不锈钢价格是由金属炉料费用决定，尤其是铬和镍，金属镍是影响不锈钢成本和价格的主要因素。近年来金属铬和铬铁价格波动上涨幅度比较平缓。而金属镍价格波动上涨很大，当前国内市场镍的价格攀高得惊人。从经济角度出发高镍不锈钢的应用和开发受到限制。试验表明，采用镍和铬、钼复合合金化虽然有提高不锈钢耐腐蚀性能效果，但应看到镍的主要作用是改善不锈钢的力学性能和成型，焊接等工艺性能，不锈钢在硫酸的耐腐蚀性能合金元素镍不起决定性的作用。所以开发应用低镍的双相不锈钢和无镍的高铬铁素体不锈钢，降低合金成本，减少设备投资，具有很大的经济意义。但双相不锈钢毕竟尚含有5-8%的镍。所以国外十分重视开发研究高铬铁素体不锈钢。所谓高铬铁素体不锈钢是指铬含量高于25%一般接近30%的铁素体不锈钢。有时采用钼（Mo）、钛（Ti）和铌（Nb）等元素进一步合金化。有的高铬铁素体不锈钢可能加入少量镍，但最高不超过2%Ni。高铬铁素体不锈钢具有很多优点：  ① 从经济上看高铬铁素体不锈钢可节约大量的贵重金属镍，降低合金板材造价。  ② 高铬铁素体不锈钢具有优良的力学性能和冷、热加工成型性能。  ③ 高铬铁素体不锈钢具有优良耐腐蚀性能，尤其是抗氯离子腐蚀性能，远高于一般奥氏体不锈钢。  ④ 高铬素体不锈钢具有优良的抗应力腐蚀开裂（SCC）性能。  ⑤ 高铬铁素体不锈钢具有优良的抗点蚀和抗缝隙腐蚀性能。  ⑥ 调整提高高铬铁素体不锈钢碳含量，采用碳化物弥散强化，可提高不锈钢硬度，提高其抗腐蚀磨损性能。  2、超低碳高铬铁素体不锈钢制造浓硫酸干燥塔和吸收塔  ①高铬铁素体不锈钢耐高温浓硫酸腐蚀。  超低碳高铬铁素体不锈钢主要指的是碳含量≤0.03%C，铬含量=28.0-30%Cr，钼含量=3.6-4.2%Mo的不锈钢。该不锈钢同时可用钛和铌稳定碳化物。在任何温度下，金相组织均为铁素体。该钢由于铬高同时加入钼，所以具有优良的抗氯离子腐蚀、抗点蚀和抗缝隙腐蚀性能。高铬铁素体不锈钢点蚀指数高达42.20。一般地说，点蚀指数PRE>40的合金基本上不产生点腐蚀。高铬铁素体不锈钢临界点蚀温度75℃，接近高钼含氮的超级奥氏体不锈钢AL-6XN（80℃）。而临界缝隙温度（54℃），则高于高钼含氮超级不锈钢AL-6XN（43℃）。说明超低碳高铬铁素体不锈钢具有很强的抗点蚀和抗缝隙腐蚀能力。  超低碳高铬铁素体不锈钢在高温浓硫酸中具有优良的耐腐蚀性能。 1图高铬铁素体不锈钢在98%硫酸中腐蚀与温度关系图  从（1）图看到，高铬铁素体不锈钢在80-110℃，98%硫酸中具有优良的耐腐蚀性能（腐蚀速度<0.025mm/a）。 2图高铬铁素体不锈钢和高硅奥氏体不锈钢在浓硫酸中等腐蚀图  从（2）图看到超低碳高铬铁素体不锈钢高温耐腐蚀性能远高于其他合金。硫酸浓度>98%后耐腐蚀性能开始高于高硅不锈钢700Si。从等腐蚀曲线来看>200℃的98%硫酸中，超低碳高铬铁素体不锈钢仍具有优良的耐腐蚀性能。  ②高铬铁素体不锈钢干吸塔及内件  a 硫酸干吸塔  干吸塔除要满足工艺设计要求外还要综合考虑经济投资费用。 一般地，干吸塔空塔操作气速选在1.2-1.6m/s之间，其综合效果更合理，也有操作气速达到1.8m/s，这与采用高效填料和先进除沫器技术相匹配。选取操作气速，生产能力和气体浓度，决定了干吸塔的内径。  塔内填料高度、与分酸装置、填料箅子板特性有关。根据成功实践经验，采用的填料高度一般为3.5-4m。  塔壳主材选碳钢板，内衬2mm超低碳铁素体不锈钢板，内衬板与内衬板焊接组成塔的内壳体，封口处与碳钢壳体焊接。内壳体焊缝一次焊接再用薄板条焊接密封。使塔内介质不与易腐蚀的碳钢壳体接触。干吸塔内不用砌筑耐酸瓷砖防腐蚀。  b、箅子板、梁与梁支座  塔内的填料支撑装置对于干吸塔的性能是至关重要的，它所追求的参数是开孔率高，使气体分布均匀。采用超低碳高铬铁素体不锈钢铸造箅子板及支撑构件，开孔率可达80%以上。超低碳高铬铁素体不锈钢箅子板的尺寸大小是根据塔直径而定，其安装方法也是根据塔的直径而定。该箅子板放在梁上，也可放在耐酸砖砌的拱梁或梁支座上。只要设计选择的气体进塔速度合适，就可确保填料床内气体分布均匀。  c、分酸器  超低碳高铬铁素体不锈钢板制作槽式分酸器，由分酸槽和分酸管两构件组成，分酸管（一般在φ外19-25mm）管内安装单向阀，只有酸能流下，气体不能进来，减少带酸沫，分酸点可达43个/m2。管式分酸器采用LSB-2合金球墨铸铁制成，但在分酸口处嵌镶上高铬铁素体不锈钢精铸的喷嘴，耐腐蚀抗磨损，可长期保持设计参数不变，分酸点43个/m2以上（分酸口Φ8-12mm）。分酸器可向下喷酸，也可向上喷酸，确保分酸均匀，使用寿命长。由于分酸点多，分酸量覆盖面积大，意味着不用靠增加填料高度再分酸，硫酸干吸塔填料高度可降到3.5m左右。  d、管壳式酸冷却器  高铬铁素体不锈钢小管制作管壳式冷却器，可以酸走管内，冷却介质走管外，由于在98%硫酸中有很好的耐磨蚀性。在这一浓度下，不需要阳极保护。  该管壳式冷却器，可用高氯冷却水作冷却介质。  从（2）图等腐蚀图中看到，硫酸浓度>98%超低碳高铬铁素体不锈钢耐腐蚀超过高硅不锈钢700si。>200℃的98%硫酸中超低碳高铬铁素体不锈钢仍具有优良的耐腐蚀性能。可制造回收热水或者回收蒸汽等设备。  三、结束语  1、低碳和超低碳高铬铁素体不锈钢在高温98%以上硫酸中具有优良的耐腐蚀性能，同时具有优良的抗点蚀、抗缝隙腐蚀和抗氯化物腐蚀性能。是硫磺制酸干吸设备，优良耐腐蚀金属材料。  2、低碳和超低碳高铬铁素体不锈钢具有优良力学性能和冷热加工性能。可轧成板、带、管、棒、丝等用来制造干吸塔、槽、管线，即可铸造泵、阀等。  3、金属镍是影响不锈价格的主要元素。高铬铁素体不锈钢由于不含或含少量的贵重金属镍，从而降低了合金的造价。在当今镍价暴涨的情况下，开发和应用高铬铁素体不锈钢，具有十分可观的经济效益和应用前广阔。