摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，浓硫酸产品的价格和市场竞争力与其质量息息相关，而其质量等级主要为H2SO4与杂质含量、透明度、色度等定量指标。介绍了提高产品硫酸质量的常用方法，试验研究了硫酸脱色的方法，并将优化后的操作参数成功用于大规模石膏制酸装置的生产实践，经济效益显著。
关键词：硫酸生产;产品质量;脱色试验;脱色方法;运行实践;经济技术
引言
近两三年来，提高出厂硫酸质量和生产特质硫酸已成为硫酸行业普遍关注的问题。看上去，硫酸行业将要掀起一波提高出厂硫酸质量和生产特质硫酸的浪潮。笔者和许多同行一样，认为提高出厂硫酸质量非常有必要。但对特质硫酸生产，不能进行过分的重塑升级，60多年来特质硫酸生产总体上一直处于平衡状态，目前只是短期内在某些地方出现了某些品种硫酸的短缺和价格哄抬现象。
1硫酸生产工艺研究
1）熔硫流程来自脱硫系统的硫泡沫，进入硫泡沫浓缩槽中，清液经静止沉降和浓缩的硫泡沫分离后自流返回脱硫系统。浓缩后得到的硫膏，通过泵传输至熔硫装置。硫膏在熔硫装置的换热段中和加热熔硫后返回的清液换热升温，在此基础上硫膏下降传输至加热段。加热段通过间接蒸汽供热，硫膏在加热段中通过加热、分离、熔融、沉降等过程，熔融硫和脱硫清液分离，呈液态硫磺继续下降传输至贮硫段。2） 焚硫工序熔融、过滤后的胶体硫和预热后φ（O2）99.5%的纯氧混合后在焚硫装置中燃烧，焚硫装置所生成的装置气传输至转换装置一段，焚硫装置中的反应热经加热装置给水与过热蒸汽连续移出。
2硫酸生产中提高产品硫酸质量的方法与途径
2.1优化操作参数
制酸干吸工序为产酸环节，各类设备多使用耐酸腐蚀的金属材质或内衬耐腐蚀材料，因循环酸温度较高易将设备腐蚀而带入杂质。为提高产品硫酸的质量，干吸工序各设备尽量采用不锈钢或高合金钢以及内衬耐腐蚀材料，以减少酸对金属部件的腐蚀而造成铁及其他元素的富集;在设计操作温度时，降低操作温度也可降低腐蚀速率和高温酸对装置部件的腐蚀而产生的铁及其他元素对产品酸的污染;干吸工段硫酸生产所需要用到的反应物水应使用较纯净的水，以防止别的杂质带入。
2.2提高出厂硫酸质量的技术改进和管理办法
各厂出厂硫酸质量都比装置产出的“母酸”质量要低，且随着贮存时间延长，硫酸质量下降更大。笔者根据实践和行业经验，就10个方面介绍提高出厂硫酸质量的技术改进和管理办法。前5个方面是提高装置生产硫酸（母酸）质量方面的技术改进，优质母酸是提高出厂硫酸质量的基础。（1）提高炉气和液硫的净化度。硫铁矿炉气和冶炼烟气除要采用高效电除尘器外，一般要经“三洗两电”净化，即三级洗涤、两级电除雾的净化工艺，再经浓硫酸干燥，获得高净化度的SO 2 气体。液硫净化时间要充分，过滤机管理要科学，必要时要采用两级过滤。只有高净化度的SO 2 气体，才可能得到高纯度的SO 3 气体，这是提高硫酸质量的首要条件。（2）干吸岗位一般要用洁净水，至少是饮用地表自来水。根据成品硫酸用途，选用不同规格的高纯度水，这是生产高质量硫酸和特质硫酸的必要条件。（3）干吸岗位的设备，要根据成品硫酸用途，选用不同种类的抗腐蚀材质。如生产医药级、食品级硫酸，硫酸管线、泵、阀门等要全用不锈钢或内衬聚四氟乙烯（F4），塔、槽、贮桶要内衬KP-1胶泥和瓷砖或DX-1不锈钢等，硫酸不得与碳钢、铸铁等易腐物接触。（4）严格执行预见性综合计划维护检修法。杜绝或尽可能减少设备突发事故，减少系统开停车次数。长周期运行、无突发性事故时系统生产的母酸质量、出厂硫酸质量最佳。
2.3结晶器冷却
由于铸坯表面纵裂纹最初产生于结晶器中，并在二冷区扩展，所以采用结晶器弱冷有助于防止表面裂纹的产生。
为控制 09CrCuSb 钢的表面质量，通过优化结晶器的冷却速度和冷却水流量参数，提高铸坯的角部温度，防止铸坯角部产生裂纹。
2.4脱色工艺流程
硫酸脱色工艺流程只是在原生产工艺流程上做一些简单优化改造。来自净化后的SO2气体从干燥塔底部进入，与塔上部喷淋下来的w(H2SO4)=93%的干燥酸逆流接触，除去水分，经顶部丝网除沫后送至SO2风机转化工序;在转化器中SO2气体经催化剂转化后制得SO3气体，再经第一、二吸收塔底部进入，与塔上部喷淋下来的w(H2SO4)=98%的硫酸逆流接触吸收SO3，制得产品浓硫酸。干燥与一吸串酸后确保硫酸中w(H2SO4)=93%，一吸、二吸加水调节后确保硫酸浓度w(H2SO4)=98%的指标范围内。硫酸脱色工序是将一吸酸循环槽中w(H2SO4)=98%的硫酸用循环泵送到脱色反应槽内，并通过计量泵加入适量的脱色剂过氧化氢，经充分反应后完成脱色的硫酸自流至二吸酸循环槽，最终产酸至成品硫酸槽。为了在改造过程中不影响原硫酸装置的正常生产，又能达到硫酸脱色的反应条件，硫酸脱色工序并不需要增加外来能源升温，而是利用硫酸本身的特性和局部工艺参数的控制，来满足硫酸脱色所需要的反应条件。如适当调整上塔酸温，调整进塔气温，在反应釜内加入一定量的水等方法，以保证各项运行参数在设计范围内，从而保证各设备长周期稳定运行。
2.5防腐工艺方面的措施
第一是开停工方面的保护。在设备停工之后，其中的管线不能有酸性物质，这些物质包括了残硫、过程气等等。如果不需要打开检查的管线以及设备，则要通过氮气吹扫而且充满氮气，促使其被密封起来，避免系统的湿空气渗透冷凝，而且温度也要维持在系统压力相对的露点中。在检修设备时，必须要采用惰性气体吹扫设备，扫除其中的酸性物质。第二是对操作过程的控制，必须根据一定的工艺指标来进行操作。同时做好仪表维护，促使硫化氢以及二氧化硫在其中合理运行，进行配风，提高硫的转化效率。避免产生更多的二氧化硫，防止形成低温二氧化硫露点腐蚀以及低温三氧化硫露点腐蚀 。按照尾气停工的情况来充氮，促使系统维持微正压状态。最后也要和开工设备进行隔离，避免氧气和水、过程气混合，产生腐蚀现象。
2.6净化含硫烟气
烟气的净化可以从两方面入手:①是采用先进的洗涤净化流程，强化烟气的洗涤效果;②是有针对性的根据烟气中的杂质成分采取特殊措施。如在气体卤化物含量较高的情况下，除氟可采用脱氟塔，通过与硅酸钠反应而脱除;或者将湿气体中卤化物、砷以及汞在净化工段洗涤液中富集，以最大限度地减少带进后续工序直至带到产品中去，洗涤液最后送去无害化处理或资源化利用。
2.7特质硫酸的生产方法
特质硫酸是对化肥用硫酸、一般工业用硫酸之外的各种小品种硫酸的统称，包括电池级硫酸、食品级硫酸、医药级硫酸、电子级硫酸、试剂级硫酸、w（SO 3游离 ）20%发烟硫酸、w（SO 3游离 ）65%发烟硫酸、液体SO 2 、液体SO 3 等。目前，据抽样调查统计和推算，每年特质硫酸产量约1 477万t，其中试剂级硫酸和电子级硫酸约20万t，占1.35%。特质硫酸的生产和使用多分布在长江三角洲地区、珠江三角洲地区、成渝地区、津冀地区等，生产厂家多为中小型硫铁矿制硫酸厂和硫黄制硫酸厂，多是近距离对口供应。
结语
对石膏及冶炼烟气制酸装置生产的产品硫酸进行净化脱色处理的方法多种多样，原则上硫酸脱色只要是用强氧化性的氧化剂都是可以的，只是不能给产品硫酸带来新的金属离子。从三圣公司硫酸脱色工艺的运行实践来看，装置改造无疑是非常成功的。该技术改造工程不但解决了企业因硫酸产品质量不好带来的硫酸胀库，导致整个硫酸装置停产等一系列问题，而且因产品硫酸质量的提高给企业带来了十分可观的经济效益。
参考文献
［1］ 李崇，廖康程. 2016年我国硫酸行业生产情况及2017年展望［J］.磷肥与复肥，2017，32（6）：7-10.
［2］ 刘少武，齐焉，刘东，等. 硫酸工作手册［M］.南京：东南大学出版社，2001:1220，1224.