前言

低温余热回收系统利用w（H₂SO₄）99%以上时对金属腐蚀性低的特性，采用耐腐蚀专用不锈钢系列，在硫酸生产过程中将硫酸浓度严格控制在微小范围内w（H₂SO₄）（99.05~99.51%），在特定的H₂SO₄温度和浓度下运行，来平衡热量回收和保持装置运行寿命。

余热回收系统的烟气温度和SO₃浓度基本上不受装置负荷的影响，因此，低温余热回收系统的各温度保持稳定。然而，低温余热回收系统同时充当SO₃吸收塔的角色，其出口的w（H₂SO₄）达到99.5%。为了确保余热回收系统中SO₃的吸收效率，必须在一级循环酸中加水稀释，以控制循环硫酸的浓度在w（H₂SO₄）99.05~99.2%之间。在生产过程中，为了保障余热回收塔的安全，必须将一级循环酸的浓度控制在w（H₂SO₄）≥99%。为了确保一级SO₃吸收率，低温余热系统出口烟气的酸雾必须合格，因此一级循环硫酸的浓度应控制在w（H₂SO₄）≤99.2~99.3%。因此，余热回收系统中一级循环酸浓度的准确和稳定测量对于余热回收塔的安全以及硫酸装置的长期稳定运行至关重要。余热回收塔作为硫酸装置生产中关键的能源回收和吸收系统，其酸浓分析仪的稳定性直接影响到装置的运行效率、设备安全以及自动控制的投入。因此，及时解决一级循环硫酸浓度数据波动的问题至关重要。本文将深入探讨硫酸浓度分析仪数据波动的原因及相应的解决策略，旨在为相关技术人员提供有价值的参考。

一、一级循环酸浓度测量的重要性

1.余热回收系统的硫酸浓度是通过加水自动控制的，自动控制的过程变量是一级循环硫酸浓度。因此一级循环硫酸浓度既是保护装置的安全仪表也是加水过程自动控制的测量仪表。当一级循环硫酸浓度无法准确测量时，生产过程中负荷的变化难免造成一级硫酸浓低于w（H₂SO₄）99.00 %，甚至更低，腐蚀更快速，随着腐蚀量积累，导致余热回收塔壁、蒸发器、换热器、泵和一级分酸器腐蚀严重。

2.一级循环硫酸浓度数据波动，将导致低温余热回收系统失去安全保护，严重将导致蒸发器、换热器、泵、分酸器、格栅、塔体等设备腐蚀，引发装置长时间停车。

3.硫酸浓度数据波动使自动加水失去过程控制变量，一级循环硫酸浓度无法使用自动控制，因此增加了操作人员的工作强度，负荷变化时无法及时自动调整一级循环硫酸浓度，将导致一级循环酸浓度偏离工艺允许值。致使系统被腐蚀或者吸收率下降酸雾超标，腐蚀后端冷热换热器。

二、数据波动原因分析

1.测量一级循环硫酸的浓度是在稀释器之后进行的，此时硫酸的温度为180℃，压力为0.1MPa。为了迅速实现水与硫酸的均匀混合，稀释器采用了压缩空气雾化水的技术，以增强扰动效果。目前，用于测量高温浓硫酸的传感器仅有来自礼正来科技的AS118型号和进口的222电导率传感器。然而，由于电导率传感器无法测量含有空气介质的硫酸，导致余热回收系统中一级循环酸浓度的测量值与实际值存在较大偏差，且测量数据波动显著，如图1所示。因此，这些测量结果无法满足装置安全联锁和自动加水控制的需求。

酸浓波动画面（图1）

2.在低温余热回收系统中，一级循环硫酸的运行参数设定为温度在180至190摄氏度之间、压力在0.1至0.2兆帕范围内、流量介于800至1000立方米每小时、浓度在99.05%至99.15%之间，同时空气含量占硫酸量的5%至8%。硫酸浓度分析仪的取样点位于一级循环硫酸主管道进入塔体的水平管道处。由于主管道进入塔体后紧接的是分酸器，因此分析仪的取样点压力基本上等同于分酸器液位的静压力。由于稀释器采用了压缩空气雾化脱盐水以增强扰动的技术，导致从稀释器出来的循环硫酸中混入了空气介质。目前使用的电导率传感器无法准确测量含有空气介质的硫酸浓度。当含有空气介质的硫酸流经电导率传感器时，由于空气不导电，测得的电导率异常低且不稳定。鉴于硫酸浓度越高，其电导率越低的特性，含有空气介质的硫酸通过电导率传感器后，测得的浓度值会比实际值偏高，并且存在较大的波动，从而无法实现精确测量。

三、解决办法

依据一级循环硫酸的物理和工艺特性，礼正来科技（重庆）有限公司设计了一款硫酸超净稳态气液分离器，旨在彻底分离一级循环硫酸中的空气，从而消除空气对电导率传感器的干扰。该设备由两级高效气液分离装置、虹吸平衡装置以及相关附件组成。当高温浓硫酸流入气液分离器后，首先在一级气液分离器中进行分离；随后，流至二级气液分离器，在此装置中，特别设计了热电阻安装插套，以满足电导率传感器进行温度测量的需求；接着，流经电导率传感器的安装管线，最终返回至HRS循环槽。气液分离器的顶部配备了虹吸平衡装置，通过减小管径的原理，有效减轻了排酸口负压对前级分离装置和电导率测量装置的不利影响；同时，在气液分离器内部设置了隔热板和散热孔装置，显著降低了高温硫酸散发的热量对传感器的潜在影响。

带超净稳态气液分离器的酸浓仪

改造后1

改造后2