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大型制酸装置阳极保护浓硫酸冷却器 张静、肖世猛、郑建国 3006 (天华4L-T-机械及自动化研究设计院，兰州市70) 摘要：阳极保护浓硫酸冷却器是一种利用电化学保护原理研制的具有极高耐蚀性能的冷却器。本研究工作解决了我 国高温浓硫酸生产工艺中的关键设各…一阳极保护不锈钢浓硫酸冷却器依赖进口的局面。 天华化工机械及自动化研究院设计院经过近十年的研究，已解决了阳极保护不锈钢浓硫酸冷却器在高温、大 型装置中的关键技术问题并实现了工业化应用。 关键词：硫酸冷却器；阳极保护；大型装置 1、前言 硫酸冷却器是硫酸生产装置中的关键设备，目前所推广的阳极保护硫酸冷却器多是在20万吨 ／年烟气制酸以下规模硫酸生产系统，使用温度一般在100。C以下，传热面积最大为610平方米。随 着世界环保要求的提高和追求最大规模的经济效益，硫酸生产系统大型化己成为世界各国硫酸行业 的发展趋势。据资料报道，目前世界上最大的单系列生产能力已达到4400t／d。我国近十年相继 建设了鹿寨、瓮福、大峪口、黄麦岭、金隆等大型硫酸生产系统．由于国内缺乏适合高温吸收工 艺的大型阳极保护硫酸冷却器的研究和设计经验，这些厂家均采用了进口的阳极保护硫酸冷却器。 进口一台阳极保护不锈钢浓硫酸冷却器的价格为国内同样大小规模的3～4倍。 针对大型硫酸装置所需阳极保护硫酸冷却器设备趋于大型化和高温吸收的条件，天华化工机械 及自动化研究设计院近年来开展了高温大型化阳极保护硫酸冷却器的研究工作，取得了高温下实施 阳极保护的系统的实验数据并在工业中进行了实际运行。试验证明：实施高温大型阳极保护硫酸冷 却器是完全可行的。2000年，国家科技部向天华化工机械及自动化研究设计院下达了“大型硫酸 装置阳极保护硫酸冷却器”研制项目，针对大型系统阳极保护硫酸冷却器大直径、超长度和高温的 特点，研究40万吨／年冶炼烟气制硫酸或60-80万吨，年硫磺制硫酸装置所需大型、高温阳极保护不 锈钢硫酸冷却器。通过研究高温条件下不锈钢腐蚀电化学行为以及大赢径下电流、电流分布规律和 动态模拟试验，解决高温条件下阴极、参比电极以及新型阳极保护控制系统等关键技术，以研究出 适合上述规模的大型阳极保护硫酸冷却器。 2、大型硫磺制酸阳极保护硫酸冷却器技术可行性 2．1不锈钢在高温浓硫酸条件下的阳极保护 试验用钢化学成分见表1。表2、表3列出在不同温度、浓度下304L和316L不锈钢动电位扫 描极化曲线确定的致钝电流密度和维钝电流密度。阳极保护模拟试验结果证明上述两种材料在120 ℃浓硫酸中的腐蚀速率分别为0．03毫米／年和0．01毫米／年。经电子扫描显微镜和金相试验证明， 阳极保护不仅大大降低了硫酸中304L和316L两种材料的腐蚀率，而且有效的消除了晶间腐蚀的 产生。 表1 实验用钢化学成分 C Si Mn Cr Ni MO S P 30 4L 003 0480 l 234 19616 8．670 0 3 1 6L 003 0．768 l_808 17．908 12．432 2．023 1997年，我院为白银公司西北铅锌冶炼厂成功修复了一台由日本进口的高温吸收阳极保护硫酸 Kg／h， 冷却器。其酸进、出口温度分别为112。C和80X2，传热面积为363平方米，流最为875650 ··598—- 表2 304L、316L对应温度、浓度 表3 304L、31 6L对应温度、浓度 下致钝电流密度，A／m2 下最小维钝电流密度，A／m2 304L 316L ℃