三无机化工产品典型生产工艺硫酸PPT课件.ppt

3 2硫酸 1 硫酸产量与合成氨相当 工业化生产已有270年历史 曾被誉为 工业之母 化肥工业中 每生产一吨硫酸铵 就要消耗纯硫酸760kg 每生产一吨过磷酸钙 消耗硫酸360kg 农药方面如硫酸铜 硫酸锌是植物的杀菌剂 硫酸铊可作杀鼠剂 硫酸亚铁 硫酸铜可作除莠剂 冶金工业中电解液就需要使用硫酸 石油工业中每吨原油精炼需要硫酸约24kg 每吨柴油精炼需要硫酸约31kg 化学纤维每生产1t环氧树脂 需用硫酸2 68t 号称 塑料王 的聚四氟乙烯 每生产1t 需用硫酸1 32t 2 染料工业几乎没有一种染料 或其中间体 的制备不需使用浓硫酸或发烟硫酸 浓硫酸为浓缩硝酸生产中的脱水剂 氯碱工业中 以浓硫酸干燥氯气 氯化氢 无机盐工业中 如冰晶石 氟化铝 硼砂 磷酸三钠 磷酸氢二钠 硫酸铅 硫酸锌 硫酸铜 硫酸亚铁以及其他硫酸盐的制备 许多无机酸和有机酸的制备 也常需要硫酸作原料 此外 电镀业 制革业 颜料工业 橡胶工业 造纸工业 工业炸药和铅蓄电池制造业等等 都消耗相当数量的硫酸 3 我国硫酸工业发展现状 4 生产方法 硫酸生产方法包括 硝化法 接触法 一 硝化法原理 SO2 N2O3 H2O H2SO4 2NO2NO O2 2NO2NO NO2 N2O3硝化法也称亚硝基法 可分为 铅室法和塔式法 5 二 接触法 SO2 SO3 H2O H2SO4 生产方法 接触法主要过程 6 硫铁矿 主要成份是FeS2 磁硫铁矿 主要成份为Fe7S8 含S量越高 锻烧时放热越多 两种矿含S量相同时 磁硫铁矿锻烧放热量比普通硫铁矿高30 左右 自然开采的硫铁矿都含有很多杂质 使矿呈灰 褐 黄铜等不同颜色 通常含硫量只有30 50 硫磺 使用天然硫磺生产硫酸最好 但我国矿少 其它原料 硫酸盐 冶炼烟气 含硫工业废料等 生产硫酸的原料 硫铁矿按晶形分为黄铁矿 白铁矿 磁铁矿 按来源分为普通 浮选 含煤硫铁矿 7 8 原料预处理送焙烧工序前 需将矿石粉碎 粒度4 5mm 分级筛选 配矿 干燥 水含量 6 等 配矿应考虑1 有害杂质含量在配矿行应符合规定限量2 含水多矿与含水少矿适当配合3 保证燃烧稳定性 含煤硫铁矿不宜太多4 有无足够之供应量 并兼顾其成本 原料预处理 9 10 1 2硫铁矿制二氧化硫炉气 一 焙烧前矿石原料的预处理主要有3步 粉碎 配矿 干燥 粉碎 一般采用二级粉碎 先用腭式压碎机粗碎 再用辊式压碎机细碎 要求粒度20 As 0 05 C 1 0 Pb 0 1 F 0 05 H2O 6 0 干燥 使含水量多的矿料达到上述含水量指标 10 11 12 二 硫铁矿焙烧的理论基础 一 焙烧反应 二 焙烧方法 三 焙烧过程 四 焙烧速度及其影响因素 13 一 硫铁矿的焙烧反应 主要反应 2FeS2 2FeS S2 H 0可逆吸热S2 O2 SO2 H 0可逆放热4FeS 7O2 2Fe2O3 4SO2 H 0上述反应的总反应式 4FeS2 11O2 2Fe2O3 8SO2 H 3411kJ mol放热反应若氧气不足 还有生成Fe3O4的反应 3FeS2 8O2 Fe3O4 6SO2 H 2435kJ mol 14 过程中的副反应 由于Fe2O3的催化作用 SO2可再氧化成SO3 高温下盐类分解成金属氧化物 同时再生成各种硫酸盐的副反应 焙烧阶段生成SO3是有害的 会给后续净化工序产生很多问题 SO3和硫酸盐的生成 高温下矿石与烧渣反应 与Cu Zn Co Pb As Se等反应生成氧化物或硫酸盐 15 二 焙烧方法 焙烧方法主要由硫铁矿成份和渣的处理方式决定 一般硫铁矿多采用氧化焙烧 1 氧化焙烧 常规焙烧 氧过量 使硫铁矿完全氧化 主要反应为4FeS2 11O2 2Fe2O3 8SO2流程示意图如下 炉床温度约800 850 炉顶温度900 950 炉底压力10 15kPa出炉气SO213 13 5 16 2 硫酸化焙烧控制焙烧条件 使钴铜镍等金属生成硫酸盐 然后用水或稀硫酸浸取焙烧物 分离出硫酸盐 从而获得某种金属 控制条件 温度 600 700 空气过剩量1 5 2 0 获得SO3组成较高 17 3 脱砷焙烧脱砷焙烧主要用于含砷量大的硫铁矿 脱砷焙烧要求低氧高二氧化硫 通常采用二段焙烧流程 一段主要脱砷 二段主要烧尽硫铁矿 热分解4FeAsS 4FeS As42FeS2 2FeS S24FeAsS 4FeS2 8FeS As4S4氧化As4 3O2 2As2O31 2S2 O2 SO2As4S4 7O2 2As2O3 4SO23FeS 5O2 Fe3O4 3SO2在脱砷焙烧中 关键是只能生成磁性氧化铁 避免Fe2O3 因为2Fe2O3 As2O3 4FeO As2O5使砷留于残渣中 18 4 磁性焙烧3FeS2 8O2 Fe3O4 6SO2控制进氧量 使过量氧较少 磁化 氧化焙烧 两个硫化床迭合 下层 反应区 750 900 FeS2 16Fe2O3 11Fe3O4 2SO2上层 再生区 850 1000 4Fe3O4 O2 6Fe2O3焙烧后使渣中主要为磁性铁 以作炼铁的原料 特点 炉气中二氧化硫含量高 三氧化硫含量低 低品位硫铁矿也可得到较好的炼铁原料 其焙烧温度约900 左右 19 三 焙烧过程 气 固非均相 1 气流中氧气向硫铁矿表面扩散2 吸附在固体表面上的氧与硫铁矿反应3 生成的二氧化硫穿过氧化铁矿渣层自表面向气流扩散实验证明 对于整个焙烧过程 硫化亚铁与氧反应速度为控制步骤 20 硫铁矿焙烧是非均相反应 反应平衡常数很大 通常认为可进行到底 所以生产中关键是反应速度决定了生产能力 焙烧反应速率与温度的关系如右图 四 焙烧速度及其影响因素 21 实验证明 焙烧反应第三阶段活化能较小 受氧的扩散控制 460 560 范围为第一阶段 斜率大 活化能大 温度升高 反应速率增加很快 化学反应动力学控制 560 720 C范围为过渡阶段 反应速度受温度影响较小 720 C为第三阶段 反应速度随温度升高再增加 但增加幅度小 22 提高焙烧速率的途径 1 提高操作温度 但不宜太高 温度太高会使炉内结疤 焙烧反而不能顺利进行 通常温度范围为850 950 C 2 减小硫铁矿粒度 可以减小扩散阻力 增加接触面积 对第三阶段速度增加有利 3 增加空气与矿粒的相对运动 4 提高入炉空气氧含量 23 三 硫铁矿的沸腾焙烧 1 沸腾焙烧炉的结构类型 直筒型 扩大型 锥型 扩大型沸腾炉主要包括 1 风室2 分布板3 沸腾层4 上部燃烧空间 24 25 沸腾炉 26 27 优点 生产强度大硫的烧出率高传热系数高产生的炉气二氧化硫浓度高适用的原料范围广结构简单 维修方便 2 沸腾焙烧炉的特点 不足 炉尘量大 炉尘占总烧渣的60 70 除尘净化系统负荷大 需将硫铁矿粉碎至较小粒度 需高压鼓风机 动力消耗大 28 3 沸腾焙烧工艺流程示意图 29 一段焙烧温度控制为900 炉气含20 SO2 经除尘后与渣同进入二段焙烧 二段温度为800 出二段炉气SO2含量约10 30 四 热能回收及烧渣利用 焙烧时放出大量的热 炉气温度850 950 若直接通入净化系统 设备要求高 直接冷却后净化 浪费能量 通常设置废热锅炉来回收热量 或产蒸汽发电或直接推动动力机械作功 1 热能回收 31 硫铁矿废热锅炉的特殊性 含尘量大 不要直接冲击锅炉管 注意炉管排列间距要大 防止积灰 含S量大 腐蚀性强 注意防止SO3在壁内冷凝 所以应采用较高压力以提高SO3露点 防止腐蚀 防止炉气泄漏和空气进入炉内 一种沸腾焙烧和废热回收流程如图 32 沸腾焙烧和废热回收流程 33 图3 3 34 2 烧渣利用 水泥生产 炼铁的原料 回收有色金属和贵金属 作液体三氯化铁 铁红的原料 35 36 一 炉气的净化目的 除去无用杂质 提供合格原料气 3 2 3炉气的净化与干燥PurificationanddrynessofSO2gases 主要炉产气物 1 杂质的危害及净化要求 37 杂质 矿尘 As2O3和SeO2 HF和SiF4 H2O和SO3炉气净化指标 砷 1mg Nm3水分 0 1mg Nm3酸雾 0 03mg Nm3尘 0 005mg Nm3 Nm3 标准立方米 38 2 炉气除尘 依尘粒的大小 可相应采用不同的净化方法 尘粒粒径 10 m 自由沉降室or旋风分离器尘粒粒径0 1 10 m 电除尘器尘粒粒径 0 05 m 液相洗涤法 39 机械除尘 利用重力 惯性力 离心力的作用 分离 捕集空气中粉尘 如 集尘器除尘 自然沉降除尘 惯性除尘 重力降尘室示意图 离心沉降 重力沉降 旋风分离器除尘 40 41 旋风分离器除尘 构造 上部一园筒 下部一园锥 内有气管 气体切向入口原理 旋风除尘器是使含尘气流作旋转运动 利用离心力将颗粒从气流中分离并捕集下来的装置 切向入口的旋风分离器 颗粒沿圆筒壁旋转下降 通过排尘口进入下部的卸尘装置 净化的气体通过排气管排出 42 电除尘 静电除尘器除尘效率高 可达99 以上 可使含尘量降至0 2g Nm3的绝对值 43 电除尘器 构成 除尘室 供电设备 原理 电晕电极上电场强度特别大 使导线产生电晕 其周围气体被电离 负电离子充满电场空间 在从电晕电极向沉淀电极移动时 遇到颗粒被其吸附从而带电 带电粉尘移向沉淀电极 在电极上放电 使粉尘变成中性并沉积在沉淀电极上 经振动后坠落在吸尘斗中而被清除 静电除尘器 44 3 砷和硒的清除 三氧化二砷和二氧化硒常用水或稀硫酸洗涤炉气来清除 从表可以看出 两者饱和蒸汽压随温度下降显著降低 温度降到50 以下气相中含量已经很少 洗涤形成的固体颗粒 形成酸雾凝聚中心 在除雾器可以将其除去 方法 固体吸附 湿法净化 45 As2O3 SeO2在气体中的饱和浓度 6420 100150200250300 临界过饱和度 T 46 4 酸雾的形成和清除 酸雾的形成 炉气中少量三氧化硫要与水反应生成硫酸 温度较低时 炉气中大多数三氧化硫都转化成硫酸蒸汽 当气相中硫酸蒸汽压 其饱和蒸汽压时 硫酸蒸汽就会冷凝 实际情况是 洗涤过程中降温速度很快 气相中硫酸分压迅速增加 很快就可达到饱和 其过饱和度定义为 47 实验证实 气体冷却速度越快 蒸汽的S越高 越易达到临界值生成酸雾 故应控制一定的冷却速度 使S S临界 酸雾是很易在炉气净化过程中形成的 一定要仔细考虑除雾 由于硫酸冷凝成雾 雾滴上的饱和蒸汽压与平面液上的饱和蒸汽压不一样 故实际判断条件是临界过饱和度S临界 48 酸雾的清除 酸雾雾滴的直径很小 很难除去 洗涤时只有小部分被酸吸收 大部分只能在后续的电除雾器中除去 电除雾器的原理与电除尘器一样 只不过是除去液态雾滴罢了 即使用电除雾器 也要采取增大雾滴直径的基本措施来保证除雾效果 雾滴直径越大 表面效应越少 与平面液体差异越小 工业上往往设置冷却塔既降低温度又通过增湿来增大雾滴直径 清除方法 静电沉降法 49 5 炉气净制的湿法工艺流程和设备 A 酸洗流程 三塔二电 酸洗流程 二塔二电 稀酸洗流程 热浓酸洗流程典型酸洗流程如 三塔二电流程和文 泡 冷 电酸洗流程 详见流程图 B 水洗流程 经典水洗流程 新型水洗流程水洗流程排污量大 污水处理困难 已被淘汰 50 两类净化流程的比较 水洗流程简单 投资省 操作方便 砷和氟的净化率都高 但SO3和SO2溶于水难于回收 使S的利用率低 最大不足是排放有毒含尘污水多 环境污染大 每吨硫酸约排15吨污水 酸洗流程中酸可循环使用 多余酸排出系统他用 可利用炉气中的SO3 提高了S的利用率 酸泥中的砷硒也可回收 最大优点是排污量少 约为水洗流程的1 200 1 300 目前投产的工厂一般都不允许采用水洗流程 51 增湿塔 三塔 两电 52 三塔二电 酸洗流程 53 54 55 二 炉气的干燥 炉气经除尘除雾后 还须干燥以除去其中的水分 一 干燥原理平衡时硫酸浓度与液面上的水蒸气分压的关系如图所示 硫酸浓度 平衡水蒸气分压 当炉气中的水蒸气分压 硫酸液面上的水蒸气分压时 炉气即被干燥 56 硫酸浓度 平衡水蒸气分压 温度 平衡水蒸气分压 57 硫酸浓度大于80 后 SO2的溶解度增大很快 气相中的SO3也容易与水蒸气形成酸雾 两方面都使S的损失增多 所以也不宜追求过高的硫酸浓度 通常以93 95 的硫酸为干燥剂 这种硫酸由于冰点低 还可避免冬季低温时硫酸的结晶现象 二 工艺条件的选择 吸收酸的浓度 炉气中的水蒸气分压 硫酸液面上的水蒸气分压 58 气流速度 气速增大 传质系数增大 但压降与气速的平方成正比 所以气速不能过大 同时气速大还要带走较多酸沫 引起S的损失 适宜的气速范围 干燥塔 空塔以0 7 0 9m s为宜 填料塔与采用的填料类型有关 若用瓷质矩鞍环 适宜气速为1 1 1 2m s 59 吸收酸温度 从前面吸收酸浓度的分析中已知 低于50 已可使水分够低了 通常采用与常温很接近的温度30 45 60 喷淋密度 硫酸稀释要放出大量的热 若喷淋量少 会使酸的浓度降低太多 酸温升太大 加剧酸雾形成 降低干燥效果 喷淋密度过大 要增加干燥塔阻力损失 同时也增加循环酸量 两方面都使动力消耗增多 通常适宜的喷淋密度为10 15m3 m2 h 61 干燥后气相中气相中酸雾含量 SO2的损失与喷淋密度的关系 62 总结 炉气的干燥的工艺条件 1 喷淋酸的浓度 93 95 硫酸 2 喷淋酸的温度 30 45 3 气流速度 空塔0 7 0 9m s 4 喷淋密度 10 15m3 m2 h 63 三 炉气干燥的工艺流程一种典型工艺流程如图所示 干燥塔 炉气干燥的工艺流程图 64 65 3 2 4二氧化硫的催化氧化Catalyze oxidationofSO2 一 催化氧化原理二 工艺条件的选择三 工艺流程及关键设备 66 一 二氧化硫氧化反应的化学平衡和平衡转化率化学反应 SO2 g 0 5O2 g SO3 g Q反应热平衡常数用热力学关系 一 催化氧化原理 积分可得平衡常数与温度的关系 KJ mol 67 如将反应热看成常数 积分可得 在温度区间400 700 可用下列简化经验公式 在工程计算上有相当好的结果 如果反应开始时没有SO3 由于消耗1molSO2生成1molSO3 所以SO2的转化率可表示为 68 经热力学计算得到的不同炉气组成下平衡转化率与温度压力的关系如下表 T xe P xe 69 从表中可看出 温度升高 平衡转化率下降 总压上升 平衡转化率增加 这些结论与SO2氧化反应为放热反应及分子数减少的反应得出的结论相符 但压力增大后 转化率提高幅度不大 常压下就有较高转化率 所以工业上多采用常压转化方式 结论 温度 T 有利 工业取420 580 压力 P 有利 但取常压 X 95 98 最终转化率 一转一吸97 5 98 二转二吸99 5 70 二 SO2催化氧化动力学 1 催化剂 铂活性高 价贵 易中毒 氧化铁价廉 640 才有活性 钒催化剂 活性高 价中 稳定性好 主催化剂V2O5 助催化剂K2O Na2O 载体SiO2 工业上通常为柱型 4 10mm H为6 15mm 71 目前国内广泛使用的是S101和S105 国产钒催化剂的主要性能 补充 72 催化剂毒物及其危害 钒催化剂的主要毒物 砷 硒 氟和酸雾 砷的毒害主要体现在两个方面 一是钒催化剂能吸附As2O3 堵塞催化剂活性表面 二是500 以上高温V2O5能与As2O3生成V2O5 As2O5 这是一种易挥发物质 从而造成钒的损失 硒在温度较低时对钒催化剂有毒害 但加热后 400 500 可以复原 HF能与二氧化硅生成SiF4 破坏载体 使催化剂粉碎 F还能与V反应生成VF5 其沸点低 112 2 也要造成钒的损失 酸雾腐蚀钢设备 腐蚀的粉尘落在催化剂表面上使其活性降低 同时积累的FeSO4可能使催化剂结块 73 2 二氧化硫催化氧化反应机理 1 催化剂表面活性中心吸附氧分子 且使之分解为活泼氧原子 控制步骤 2 催化剂表面活性中心吸附SO2分子3 被吸附的SO2和氧分子化合为SO3分子4 SO3分子从催化剂表面脱附进入气相 74 二 SO2催化氧化的工艺条件 1 最适宜温度放热反应都存在一个最佳温度问题 最佳温度公式与合成氨的一样 只要由平衡常数求出平衡温度 就可求最佳温度 上式是由平衡常数与其表达式结合导出的 平衡温度 最佳温度 75 反应速度与温度的关系 转化率 To 最佳温度曲线 X To T相同 X V 76 2 二氧化硫的起始浓度SO2起始浓度a增加 r降低 达到一定转化率所需的催化剂用量增加 反之a减少 r增大 但设备其它条件不变时 生产能力下降 所以两方面考虑这二个因素 r和a都要适当 SO2最适宜浓度 炉气中 SO2 为7 左右 SO2 生产能力 Cat层阻力 SO2 O2 X转 当采用两转两吸时 SO2浓度可提高至8 9 a SO2 77 3 最终转化率最终转化率与一定的工艺流程和生产条件有关 通常有一最佳值 超过此值生产成本会显著上升 一般说来97 5 98 较合适 但若有SO2回收装置 还可取低一点 如果采用两转两吸流程 最终转化率可达99 5 X转 S利用率 尾气SO2 采用一转一吸时 X转97 5 98 两转两吸时 X转99 5 最终转化率对成本的影响 78 工艺要求 1 催化剂用量少 设备强度大2 使反应过程沿最适宜温度曲线进行3 阻力小 结构简单 投资少 三 SO2催化氧化的工艺流程及设备 79 一 中间冷却方式 段间换热主要有间接换热式和冷激式两种冷却方式 间接换热又分为内部间接换热和外部间接换热 80 内部间接换热 优点 整个转化器结构紧凑 阻力小 热损失小 缺点 转化器结构复杂 体积大 维修不便 外部换热 优点 转化器内部结构简单 缺点 连接管线长 阻力大 热损失大 1 间接换热式 81 为了过程尽可能遵循最佳温度曲线 SO2转化需要分段进行 每段采用不同绝热方式 段数多 有利于提高SO2转化率与使过程接近最佳温度曲线 但是 段数多 设备与操作更为复杂 实际生产 4 5段 82 2 冷激式 特点 采用冷激式可省去换热器 理论上无热损失 但催化剂用量要多些 原因是混合后SO2浓度降低 所以实际一般只在1 2段采用冷激式 概念 冷激 指采用冷气体与反应后的热气体直接混合 使反应物系温度降低 冷激方式 炉气冷激 空气冷激 83 二 一次转化流程 典型流程 一段炉气冷激四段换热转化流程 冷激只用于1 2段间 2 3 3 4段间都采用外部换热方式 4 5段间用内部换热器 这是因为4段反应量少 需要移走的热量少 不致使转化器内部结构太复杂 84 SO2在转化器中经过二段or三段转化后 送中间吸收塔吸收SO3 二次转化间增加了吸收SO3的工艺 有利于SO2更完全转化 该工艺最终的SO2转化率可达99 三 两转两吸 流程 两转两吸流程的特点 反应速度快 最终转化率高 可用SO2浓度较高的炉气 减轻尾气污染和尾气处理负荷 需增加一换热器 一次吸收后需要再加热到420 左右才能进行转化反应 动力消耗增加 85 二次转化流程主要有 2 2 和 3 1 型 2 2 意思是经2段转化后吸收 再经2段转化后进行二次吸收 3 1 意思是先经3段转化进行中间吸收 再经1段转化后进行二次吸收 典型流程如下图 四段两次转化流程 86 四 二氧化硫转化器 转化器设计一般有以下主要原则 满足最佳温度要求 以提高催化剂利用率 生产能力大 可以省料 省地 省投资 压降小 可省能 换热面积足够大 保证热量平衡 催化剂装填系数大 体积不变时提高生产能力 便于安装检修更换催化剂 转化器的结构如下图 87 88 89 3 2 5三氧化硫的吸收AbsorptionofSO3 SO2催化氧化成后 送入吸收工序用发烟硫酸或浓硫酸吸收 吸收过程可写为 nSO3 g H2O l H2SO4 aq n 1 SO3 aq n 1时 生成发烟硫酸n 1时 生成无水硫酸n 1时 生成含水硫酸 90 一 浓硫酸吸收过程的基本原理和影响因素 1 吸收酸浓度用浓硫酸吸收时 不能仅看SO3的平衡分压 其主要原因与酸雾生成有关 酸浓度较低时 SO3平衡分压低 但水的平衡分压却上升 气相中水含量越高 SO3与水汽形成酸雾的机会就越多 酸雾难于分离 形成后必定要排放 因而造成酸的损失和环境污染 91 当 硫酸 98 3 时 水的平衡分压很低 接近于零 但SO3平衡分压很高 吸收不完全 硫酸 98 3 可得到最大的吸收率 在25 时 SO3 H2O H2SO4的平衡分压均接近0 若进入吸收系统的气体干燥 可使吸收率达到99 95 92 若 酸 过低 吸收不完全 尾气排放出口出现酸雾 若 酸 过高 酸雾 尾气排放口气体由浅蓝色逐渐变成白色酸雾 酸 98 3 无酸雾 T 吸收率 图吸收酸浓度 温度与吸收率的关系 93 温度与吸收率关系见上图 T 吸收率 酸浓度低于或高于98 3 时 温度升高使吸收率下降的幅度大 在98 3 附近 幅度小 温度低 吸收率 但温度过低会增加酸冷却器面积 同时低温热不能有效利用 温度过高 吸收率 设备的腐蚀速率 运行成本 适宜的吸收温度 50 出塔酸温 70 2 吸收酸温度 94 温度低有利于吸收 但进塔气温太低生成酸雾机会多 对生产不利 水蒸气含量与转化气露点的关系如下表 若转化中含SO37 含水0 1g时 露点为112 操作气温大于此温度时才能防止酸雾的生成 进塔气温 转化气露点 3 进塔气温度 表水蒸气含量与转化气露点的关系 95 二 生产发烟硫酸的吸收流程 标准发烟硫酸含游离SO320 H2SO480 若按100 无水硫酸折算 其浓度为104 5 二次吸收流程如后图 一次吸收用发烟硫酸 二次吸收用98 3 的浓硫酸 以保证吸收率 注意 吸收流程中由于吸收后酸温升高 所以设有酸冷却器 并且循环酸还要稀释以保持操作稳定 96 97 三 生产浓硫酸的吸收流程 普遍采用的一次吸收流程如右图 转化气从塔底送入 浓硫酸从塔顶喷淋 进塔气温度 140 160 喷淋酸温控制在50 以下 出塔酸温用喷淋量控制 使出塔酸温 70 吸收酸同样要冷却和稀释后循环 图3 26 98 三氧化硫吸收工艺流程配置方式 方式一 方式二 方式三 99 3 2 6用其它含硫原料制硫酸 一 硫磺 一 工艺流程 见下页图 二 流程特点1 省去了湿法净化工序2 热能利用率高二 石膏反应式 2CaSO4 C 2CaO 2SO2 CO2 补充 100 101 三 有色金属冶炼气 一 主要设备沸腾炉 烧结炉 鼓风炉 反射炉 电炉 闪速炉 转炉等 二 主反应 2PbS 3O2 2PbO 2SO2 Q2ZnS 3O2 2ZnO 2SO2 Q4FeS2 11O2 2Fe2O3 8SO2 Q副反应2PbO 2SO2 O2 PbSO4 Q2ZnO 2SO2 O2 ZnSO4PbS 2PbO 3Pb SO2 三 工艺流程图 补充 102 103 104 10 1 7三废治理与综合利用 尾气中主要有SO2 极少量SO3及酸雾 必须回收 以减少环境污染 当用两转两吸流程时 转化率达到99 75 以上时 废气可不处理 直接排放 所以两转两吸流程现在广泛被采用 目前 国内主要采用氨 酸法处理尾气 一 尾气中有害物的处理 补充 105 SO2 g 2NH3 H2O aq NH4 2SO3 aq H2O NH4 2SO3 aq SO2 g H2O 2NH4HSO3 aq 同时 尾气中少量SO3及酸雾发生下列反应 2 NH4 2SO3 SO3 H2O 2NH4HSO3 NH4 2SO42 NH4 2SO3 O2 2 NH4 2SO42NH3 H2O H2SO4 NH4 2SO4 2H2O吸收过程中 NH4 2SO3浓度下降 吸收能力下降 因此要不断补充氨 保持操作稳定 NH3 g NH4HSO3 NH4 2SO3为了保持亚硫酸铵和亚硫酸氢铵的比例稳定 要移出部分母液去分解 氨 酸法 氨 酸法原理图 106 分解系统反应如下 H2SO4 NH4 2SO3 NH4 2SO4 SO2 H2OH2SO4 2NH4HSO3 NH4 2SO4 2SO2 2H2O为使亚铵盐反应完全 硫酸要过量 分解后要吹出溶解的SO2 并加入氨或氨水使过量硫酸中和再返回系统 2NH3 H2SO4 NH4 2SO4由于氨水吸收SO2本质上是酸碱化学反应 平衡常数很大 平衡时溶液中SO2浓度很大 吸收率很高 107 氨酸法典型流程如图所示 吸收分二段以满足排放气S含量要求 母液是循环的 且分离出的SO2用于制酸或得到较纯SO2干燥后作为产品 图3 28 尾气吸收塔 尾气回收率 90 SO2 3 10 4 质量分数 二段 一段 108 尾气吸收塔 109 二 烧渣的综合利用 铁的利用 硫铁矿焙烧后有大量烧渣 炉底烧渣含铁量较低 残硫较高 一般要处理后才能用于炼铁 矿尘经收集后可以直接用于炼铁 其中