一氧化碳在烟气制酸中的影响
一氧化碳在烟气制酸中的影响
作者：涂瑞
来源：《科技创新导报》2012年第35期
摘要：该文介绍在生产一氧化碳过高状况及对制酸系统的危害，一氧化碳产生来源，如
何控制一氧化碳的产生，一氧化碳过高时转化工段的操作及安装在线分析仪。
关键词：一氧化碳二氧化硫制酸系统转化在线分析
中图分类号：TV2 文献标识码：A 文章编号：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
在烟气制酸过程当中，烟气中存在CO组分的情况大部分时间在工艺设计中未进行考虑，相关CO在制酸工艺中的文献和资料也较少。但实际生产过程中CO的存在对于制酸烟气并不少见，尤其是在冶炼烟气制酸企业、活性炭脱硫富集烟气制酸企业，都会存在制酸烟气CO含量过高的情况，对正常生产存在一定影响。
CO的燃烧热（kJ/mol）：283.0 kJ·mol ，而SO2的燃烧热（kJ/mol）：98.47 kJ·mol，CO
的燃烧热是SO2的燃烧热的2.87倍，可见同体积的CO反应放热远大于SO2。二氧化硫的氧
化属气-固相催化氧化反应，当无催化剂时，反应活化能是209 kJ/mol，反应不易进行，在钒催化剂上反应时，反应活化能降至92～96 kJ/mol；CO反应活化能为30～34 kJ/mol。CO的反应活性大于SO2，CO优先于SO2与氧气进行反应，燃烧产生大量热量，使转化器一层温度升高，由于SO2与氧气也是放热反应，CO燃烧产生的高温会抑制SO2与氧气在转化器一层进行反应，使得SO2反应后移；且CO燃烧消耗一部分氧气，使SO2反应所需氧量不足，使得
SO2转化效率下降，这会导致SO2尾气排放超标。
SO2+（1/2）O2 ＝SO3 ΔH=-98.47 kJ
CO+（1/2）O2＝CO2 ΔH=-283.0 kJ
CO的存在对触媒是否有毒害，现在还没有肯定的结论，但它的存在并没有什么好处，其控制量愈少愈好，最好还是去；因为有人认为5%的CO混合气体会使触媒剧烈中毒，CO具有还原性，会使三氧化硫被还原[2]。也有人认为一氧化碳对钒催化剂是暂时性失活[3]。
冶炼制酸烟气中含有一氧化碳主要是熔炼或者沸腾炉、焙烧炉等因使用煤、天然气、重油等燃料因为燃烧不充分而产生的。活性炭脱硫富集烟气含有一氧化碳主要是由于活性炭中存在的有机碳氢化合物在缺氧的环境中氧化产生的，一般在刚开始运行时，由于碳氢化合物含量最高，所以CO浓度最高，可达4%以上。
在烟气制酸过程当中，如果烟气中CO量少一般不会有明显影响。如果量大的话，可能会在电除雾发生爆炸，其实影响最明显的还是转化器触媒中毒问题，触媒温度会迅速升高主要是触媒一层，转化率下降。
笔者就遇到过由于冶炼烟气制酸企业，由于炉前控制不好，到达制酸系统转化工段CO浓度过高的情况。转化器一层出口温度超过了750 ℃，虽然维持时间较短，但是由于温度超高引起膨胀量、热应力远远大于设计值，导致I热交换器膨胀节大部分拉裂，一层出口管道设置在转化器上的一处拉杆拉裂，两处波纹膨胀节由膨胀量过大，波纹管被拉平，管道焊缝拉裂，SO2、SO3泄露，对工作环境产生很大影响。
在太钢烧结机活性炭脱硫富集烟气制酸工程生产过程当中，两套制酸系统开始时CO浓度进净化工段最高都达到了4%～6%，转化器一层触媒温度迅速升高，为保证触媒、设备及管道的安全，笔者要求操作工将干吸塔入口稀释风阀门打开，大量补进空气降低烟气浓度，降低转化器一层入口温度，控制一层触媒温度不超过625 ℃。一个月后活性炭中碳氢化合物基本被反应完后，CO浓度才降下来。
一般在冶炼刚开车的时候，容易出现一氧化碳超标的现象，刚开车时炉内温度低，所以天然气烧的多造成的。在生产过程中，最好是想办法尽可能降低CO的生成量，因为要将低浓度的CO氧化需要昂贵的贵金属催化剂，减少对转化系统的影响在经济上不合算。
一旦发生制酸烟气中CO含量高的情况，要及时与前置工序联系，减少碳有机物的使用，保证有足够的氧。转化工段开打稀释风阀门，增大风机风量，降低转化器一层进口温度，保证出口温度不超过最高设计温度。干吸的吸收效果倒是没有明显变化、但需注意一吸塔入口烟气温度。
如果长时间不能降低制酸烟气中的CO，要将冶炼烟气切入旁路排放，待问题解决后再进入制酸。
在冶炼烟气制酸与活性炭脱硫富集烟气制酸设计时要考虑到CO对整个转化系统的影响，提醒触媒生产厂家对此要进行方案优化，净化入口、二氧化硫风机出口设计时各设置一个一氧化碳在线分析仪，数据进入操作系统，可以随时监测，及时和炉前联系，发现问题及时解决。
参考文献：
[1] 徐本邦；硫酸生产工艺流程与设备安装施工技术及质量检验检测标准使用手册.北京：广西电子音像出版社，2004.