硫铁矿制酸工艺

1、. 概述 江铜化工JTHG：.； INDEX o S c 2 z 2052 错误！未找到索引项。 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc370974456 第一章 概述 PAGEREF _Toc370974456 h 1 HYPERLINK l _Toc370974457 第一节 安装概略 PAGEREF _Toc370974457 h 1 HYPERLINK l _Toc370974458 第二节 硫酸及硫氧化物的性质 PAGEREF _Toc370974458 h 2 HYPERLINK l _Toc370974459 第三节 工艺流程及其控制特点 PAGEREF

2、 _Toc370974459 h 14 HYPERLINK l _Toc370974460 第二章 硫铁矿制酸主要工艺原理 PAGEREF _Toc370974460 h 23 HYPERLINK l _Toc370974461 第一节 沸腾焙烧工艺原理 PAGEREF _Toc370974461 h 23 HYPERLINK l _Toc370974462 第二节 炉气净化工艺原理 PAGEREF _Toc370974462 h 31 HYPERLINK l _Toc370974463 第三节 三氧化硫吸收工艺原理 PAGEREF _Toc370974463 h 40 HYPERLINK l

3、 _Toc370974464 第四节 二氧化硫转化的工艺原理 PAGEREF _Toc370974464 h 47 HYPERLINK l _Toc370974465 第五节 循环水工艺原理 PAGEREF _Toc370974465 h 50第一章 概述第一节 安装概略江西铜业集团化工老系统硫酸安装设计消费才干为10万吨年，以德兴铜矿副产硫精矿为原料，采用氧化焙烧，干法除尘，稀酸酸洗净化和两转两吸接触法制酸工艺。本安装还具有高回收率和低“三废排放等优点。总硫回收率期望值可达97保证值为96.0以上，工艺流程采用了二转二吸制酸工艺，“3+1四段转化，提高硫的利用率，使尾气中SO2及硫酸雾的排放

4、目的低于，净化工段20稀酸外运到大山厂和泗州厂做为选矿药剂运用，不外排；硫酸钡烧渣是优质铁精矿，直接销售给钢铁厂，到达综合利用的目的。鼓风机噪音采用消声、隔声及不设固定岗位等有效措施。本安装技术新、可靠性高，采用以下具有胜利业绩的最新技术：DCS控制系统；阳极维护管壳式酸冷器；二吸塔用高效除雾器控制尾气排放带出酸沫等。如今建立的江西铜业德兴60万吨/年硫铁矿循环经济工程一期工程规模为30万吨/年，工程建成后，年产98%工业硫酸25万吨，105%发烟硫酸15万吨，优质铁精粉18.2万吨，余热发电量7800万度。方案于2021年6月开工投产。第二节 硫酸及硫氧化物的性质1 硫酸的物理性质硫酸的分子

5、量为98.078，分子式为H2SO4。从化学意义上讲，是三氧化硫与水的等摩尔化合物，即SO3H2O。在工艺技术上，硫酸是指SO3与H2O以任何比例结合的物质，当SO3与H2O的摩尔比1时，称为硫酸，它们的摩尔比1时，称为发烟硫酸。硫酸的浓度有各种不同的表示方法，在工业上通常用质量百分比浓度表示。硫酸的主要物理性质为：20时密度 g/cm3 1.8305熔点 10.37+0.05沸点 100% 275+598.479%(最高) 326+5气化潜热(326.1时),KJ/mol 50.124熔解热(100%), KJ/mol 10.726比热容(25), J/(g k) 98.5% 1.41299

6、.22% 1.405100.39% 1.3941.1 外观特性 浓硫酸是无色透明液体，能与水或乙醇混合，暴露在空气中迅速吸收空气中的水份。 发烟硫酸是无色或微有颜色的粘稠状液体，敞口那么挥发窒息性三氧化硫烟雾。1.2化学组成分子量：98.08 O分子式：H2SO4 分子构造： HO S OH O1.3密度 100%H2SO4在20时的密度为1.8305g/cm3，同一温度下，硫酸溶液的密度首先随它的浓度添加而添加，当浓度到达98.3时其密度到达最大值。当酸浓由98.3到100，随酸浓增大而下降，当为100%浓度时，出现密度的最小值附表于后。 发烟硫酸的密度随其中游离的SO3含量的添加而添加，到

7、达62时密度为最大，以后随SO3含量添加密度减小，直到100%液体SO3。附表于后随着温度的升高，硫酸密度减小、体积增大，硫酸密度于是成为函数变量，其密度与浓度的关系见附表。表1-1：硫酸溶液的密度20时H2SO4含量密度克/厘米3SO3含量%总分量%分量克/升10106.61.06618.1620227.91.416.3330365.51.218524.4940521.11.302832.6550697.61.395140.8060898.91.498248.957011271.610557.148021.727265.319016331.814473.479517421.833777.55

8、9617621.835578.379717811.836479.189817991.836580.009918161.843280.8110018301.830581.63104.519811.90285.31表1-2硫酸密度与温度的关系 分量%/cm3温度110203040506070809093959697989910001.00751.07351.15101.23261.31791.41101.51541.62931.74821.83611.84901.85441.85601.85681.85681.85511.8517101.00691.07001.14531.22551.31031.

9、40001.50671.61981.73761.82521.83841.84391.84571.84651.84551.84451.8409201.00561.06611.11.21851.30281.39511.49821.61051.72021.81441.82791.83371.83551.83641.83651.83421.8305301.00221.6171.13351.21151.29631.38721.48981.60411.71701.80881.81761.82361.82581.82681.82651.82421.8205400.99861.06701.12751.2046

10、1.28781.37951.48161.59251.70691.79331.80741.81.815711651.81671.81451.8108500.99441.05171.12151.119781.28061.37191.47351.58381.69711.78291.79741.80401.80601.80701.80721.80501.8015600.98951.04601.11531.19091.27321.36441.46561.57501.68731.77291.78761.79441.79561.79761.79781.79581.7926800.97791.03381.10

11、211.77101.25981.41.44971.55821.66801.75251.76811.77511.77731.77841.77871.77781.77651000.96451.02041.08851.16301.24461.33481.43441.54171.64031.73311.74851.75611.75861.76061.76091.76091.7607硫铁矿制酸主要工艺原理 江铜化工JTHG图1-1 SO3水溶液在40时的密度变化趋势图密度 g/cm3 2.22.01.81.61.41.21.0 0.80 20 40 60 80 100 120 40 60 80 100硫

12、酸浓度H2SO4。 发烟硫酸浓度 SO3游离1.4粘度硫酸的粘度随温度的升高而降低。硫酸溶液与发烟硫酸的粘度随其浓度添加而升高，随温度提高而降低。表1-3 硫酸粘度与温度的关系数据硫酸浓度 %粘度帕.秒1520304050930.03170.02310.01560.01210.0084980.03490.02580.01710.01290.0094104.50.04740.03660.02880.02080.01281.5结晶温度 硫酸溶液的结晶温度随硫酸含量的不同而在一个较大的范围内动摇。由于硫酸的结晶湿度随其浓度的不同有很大变化，为储存和运输方便，防止在冬季冻结或结晶，商品硫酸的浓度都规定

13、为结晶浓度低的浓度,如化工公司的主产品硫酸为98%酸，其结晶浓度为-0.7 左右。表1-4 不同浓度硫酸结晶温度硫酸浓度%92.5939797.59898.5100104.5结晶温度-22-29-6.9-3.7-1.1+1.8+10.9+2.51.6 二氧化硫在硫酸及发烟硫酸中的溶解度二氧化硫在同一浓度的硫酸中其溶解度随温度的升高而降低。在不同浓度的硫酸中随浓度增高而降低，直到硫酸浓度83.3%最低。以后，酸浓添加时，那么二氧化硫溶解度又逐渐添加。表1-5二氧化硫在硫酸及发烟硫酸中的溶解度硫酸浓度%H2SO4SO2溶解度(克/100克H2SO4)102030405080100755.702.4

14、62.041.501.150.560.42854.601.381.291.000.730.370.30904.723.041.961.491.160.620.37955.803.022.231.661.380.750.421006.993.822.722.021.720.990.54100.410.875.944.313.262.712.071.241.7 三氧化硫和水混合热硫酸溶解于水释放的热量称为溶解热。硫酸溶解于水，也可看作被水稀释，从这个意义上讲，这一过程产生的热效应也可称为稀释热。可以利用积分溶解热和微分溶解热计算硫酸稀释过程的热效应。在25条件下，将1 kgH2SO4溶解于n kg

15、水中，生成(n1)kg浓度为C的溶液，此过程放出的热量称为C浓度H2SO4 的积分溶解热。微分溶解热是指将1kg水加到无限多浓度为C的硫酸中所放出的热量。由于硫酸的数量为无限多，加水后，可以以为其浓度不变。三氧化硫和水混合时，放出热量。此热效应称为三氧化硫和水的混合热。它与生成硫酸的浓度，混合温度有关。硫酸越稀，混合热越大。混合温度越高，混合热越大。 表1-6 三氧化硫和水的混合热 单位：kJmol SO3温度生成硫酸浓度80909810015123.9108.992.5087.8040129.0113.997.6092.9060132.7117.6101.396.7080.4121.4105

16、.1100.52硫酸的化学性质硫酸是一种强酸。作为二元酸，它有中性盐硫酸盐和酸式盐硫酸氢盐。硫酸中的硫原子具有最高原子价+6价，由于硫的原子价趋向于降低，所以硫酸具有氧化剂的性质。同时，依复原剂的不同，硫酸可以复原到SO2、S和H2S。根据硫酸浓度的不同，在生成ZnSO4的同时，或者生成SO2，或者S，或者H2S。浓硫酸与碳反响时，碳被氧化为CO2, H2SO4被复原为SO2。H2SO4与元素硫反响时，H2SO4被复原为SO2，元素硫也被氧化为SO2。稀硫酸中的硫原子通常不具有剧烈的氧化性。稀硫酸只能氧化按电动序陈列在氢左面的金属。例如，稀硫酸与锌反响，生成硫酸锌和氢。在这个反响中，锌是依托氢

17、离子的复原而氧化的，不是依托硫原子价的改动。浓硫酸的强脱水剂，对于有机物和人的皮肤有剧烈的破坏运用。 浓硫酸与硝酸混合，组成硝化剂，广泛运用于有机化合物的硝化衍生物，广泛用于炸药、医药、染料和食品等工业消费。 浓硫酸与发烟硫酸、三氧化氯磺酸都是磺化剂，它们可以反磺酸基引入有机化合物。许多种医药、农药和染料的消费都是基于芳香族有机化合物的磺化。 2.1与金属反响，生成该金属的硫酸盐，故而硫酸对金属具有剧烈的腐蚀性。 Zn十H2SO4ZnSO4十H2 Fe十H2SO4FeSO4十H22.2与金属氧化物直接作用，生成该金属盐，利用此法可以制取相应的金属盐。 Fe2O3十3 H2SO4Fe2SO43十

18、3H2O CuO十H2SO4CuSO4十H2O2.3与其他酸类的盐相互作用，生成新的酸类 2NaCl十H2SO4NaSO 4十2HCl Ca3(PO4)十H2SO4=2H3PO 4十3CaSO42.4与氨作用，生成硫酸铵 2NH3十H2SO4=NH42SO42.5与有机化合物反响。如磺化反响 因硫酸性质活泼，故对消费过程中的设备、管道的材质要求耐腐蚀性要好，同时也思索它们的机械强度，加工难易程度，以及耐热性等。2.6接触法消费硫酸 以硫铁矿或硫精矿为原料，经原料处置、沸腾焙烧制取SO2、炉气净化、SO2接触氧化成SO3、SO3吸收制成浓度不同的硫酸，其主要的化学反响如下：焙烧反响： 2FeS2

19、2FeS+S2Q 1 S2十O22SO2Q 2 4FeS十7O24SO2十2Fe2O3十Q 3 3FeS十5O23SO2十Fe3O4十Q 4 二氧化硫接触氧化： SO2十1/2O2=SO3十Q 5 三氧化硫吸收： SO3十H2O=H2SO4十Q 6 假设焙烧过程中床层温度低400450，氧过量那么会生成硫酸盐和三氧化硫： 2FeS2十7O2Fe2SO43十SO2 2SO2十O2=2SO33 硫磺物化特性3.1硫的熔点硫的溶点随结晶系及不同形状其溶点略有差别，普通在110.1118.93.2硫的沸点在9.80104Pa压力下,硫的沸点为444.6。3.3硫的燃点硫的燃点为246266。3.4硫的

20、普通特性硫几乎不溶于水，但少量的溶于汽油、溴化乙烯、甲苯、丙酮等有机溶剂中。硫在空气中有升华景象，且随温度升高加快升华速度。硫有较强的化学活泼性，于空气中常温下即可发生较细微的氧化景象产生二氧化硫。当硫磺粉尘在空气中的含量35g/m3时，接触到火源能引起爆炸，最小引燃能量为15mJ，最大爆炸压力为27.36104Pa。在高温条件下，硫同氢、碳、氯等物质发生化学反响，产生H2S、CS2、S2CL2等。硫同金属反响除金、铂外，可直接化合成金属硫化物。3.5 工业硫磺(GB2449-92)规范和规范指 标 名 称优等品一等品合格品硫(S),% 99.9099.5099.00水份,% 0.100.50

21、1.00灰份,% 0.030.100.20酸度(以H2SO4计),% 0.0030.0050.02有机物, % 0.030.30.80砷(As), % 0.00010.010.05铁(Fe), % 0.0030.005孔径150m筛余物*, % 无无3.0孔径75m筛余物*, % 0.51.04.0*用于粉状硫磺4 二氧化硫的性质二氧化硫(SO2)具有剧烈刺激臭味，在常温下是无色气体。它的分子量为64.063。二氧化硫的主要物理性质如下： 冷暖温度， -10.02结晶温度， -15.48规范形状下的气体密度，g/L 2.9265规范形状下摩尔体积，L/mol 21.891从0到100 ，SO2

22、气体的平均比热容,J/(gK) 0.6615液面上的蒸汽压，KPa 20时 330.2650时 841.9蒸发潜热，-10时 389.650时 380.0820时 362.5430时 353.08在20的温度下，1体积的水可溶解40体积的二氧化硫并放出34.4Kj/mol的热量。随着温度的长高，二氧化硫在水中的溶解度降低。在硫酸溶液中，随着硫酸浓度的提高，二氧化硫溶解降低。当硫酸浓度为85.8%时，到达最小溶解度。随后，SO2的溶解度重新添加。二氧化硫气体容易液化。为了使二氧化硫充分液化，将枯燥的气体SO2紧缩到0.405Mpa(4atm),并进展冷却.也可以运用在常压下进展低温冷冻的方法使二

23、氧化硫气体液化.液体二氧化硫对于许多无机化合物和有机化合物都具有良好的溶解才干。 二氧化硫在化学反响中可以作为氧化剂，也可以作为复原剂，可以生成氨的络合物和过渡金属的络合物。SO2在水溶液中成为七水物SO27H2O。在二氧化硫的水溶液中不存在亚硫酸，但是亚硫酸氢盐含有HSO3-离子，亚硫酸盐含有SO3-离子。 当亚硫酸盐与硫一同加热时，得到硫代硫酸盐。 在催化剂存在下。SO2与氧反响，生成三氧化硫。这个反响是接触法硫酸消费的根底。 5 三氧化硫的性质在室温暖常压下未聚合的三氧化硫是液态。气态三氧化硫的分子量为80.062。三氧化硫的主要物理性质如下：临界常数 沸点， 44.8临界温度 218.

24、3 密度(型20),g/cm3 1.920临界压力 MPa 8.49 比热容，J/(g)(2530) 3.22临界密度，g/cm3 0.633气态三氧化硫冷却到沸点以下可液化成无色透明液体。气体三氧化硫在空气中与水蒸气反响，于瞬间产生硫酸液滴悬浮于空气中而构成雾。SO3的各种聚合体与水的反响不那么剧烈，在空气中构成少量烟雾，它们的碳化作用不强。液体SO3可以以任何比例与液体SO2混合。固体SO3溶解于液体二氧化硫中，不与SO2生成化学化合物。SO3与H2SO4可以以任何比例相混合。三氧化硫与水的反响非常猛烈，反响时放出大量反响热。三氧化硫可从动物和植物纤维中汲取水分，使它们脱水和焦化。三氧化硫

25、是强氧化剂，在大多数氧化反响中，三氧化硫被复原为二氧化硫。三氧化硫可使有机化合物磺化，广泛用作磺化剂。三氧化硫与氯化氢反响，生成氯磺酸，用于有机合成工业和制造 烟雾剂。三氧化硫可以与硝酸以任何比例混合。三氧化硫与碱及碱式盐发生剧烈反响，生成盐类。三氧化硫与氨反响，生成固体混合物，含有氨基磺酸、氨基磺酸盐等，用于制皂工业和锅炉除垢。6产品规格工业硫酸按国家规范GB534-2002符合以下要求项 目指 标优等品一等品合格品硫酸(H2SO4)含量，92.5或98.092.5或98.092.5或98.0灰份， 0.020.030.10铁(Fe)含量， 0.0050.010砷(As)含量， 0.0001

26、0.005汞(Hg)含量， 0.0010.01铅(Pb)含量， 0.0050.02透明度/mm 5050色度 /ml 1.02.07 硫酸主要用途7.1化学工业上是制造化学肥料、无机盐、合成纤维、染料、医药和食品工业的原料；7.2石油化工行业用于精制石油产品；7.3国防工业上用于制造炸药、毒物、发烟剂等；7.4冶炼工业上用于冶炼烟气酸洗；7.5在纺织行业用于印染和漂白等。第三节 工艺流程及其控制特点采用的主要工艺流程为：氧化焙烧、酸洗净化、“31两次转化、96酸枯燥、98酸中温两次吸收、废热回收等工艺，并采用DCS系统进展自动控制。主要特点如下： (1) 采用氧化焙烧技术，提高硫的烧出率。 (

27、2) 采用酸洗净化，以减少稀酸产出。 (3) 采用“31四段转化，使SO2总转化率大于99.7%，保证尾气中的SO2达标排放。 (4) 采用96酸枯燥炉气，98酸吸收SO3。 (5) 采用中温吸收，以抑制雾粒的构成并增大雾粒粒径以便除雾。 (6) 沸腾炉出口设置废热锅炉，回收废热产中压过热蒸汽用于发电。1 原料硫酸消费的原料主要有硫铁矿、硫磺、含SO2的冶炼烟气、天然石膏以及磷石膏等。硫铁矿以及有色金属伴生副产的硫精砂是我国的主要硫资源，国内硫酸消费原来不断以硫铁矿为主。2 焙烧工艺含硫48%、含水10%的硫铁矿由焙烧炉的加料斗，经过皮带给料机延续均匀地送至沸腾炉，采用氧表控制沸腾炉出口氧含量

28、，根据其氧含量对沸腾炉的加矿量进展调理。沸腾炉出口炉气SO2浓度13%，温度约950。该炉气经废热锅炉后，温度降至340，废热锅炉产生的中压过热蒸汽，供凝汽式汽轮发电机组发电。从废热锅炉出来的炉气进旋风除尘器、电除尘器进一步除尘，出电除尘器的炉气温度320，含尘量0.2g/Nm3，然后进入净化工段。焙烧工序的主要流程为：“沸腾焙烧炉废热锅炉旋风除尘器电除尘器流程。3 制酸工艺由电除尘器来的炉气，温度约320，进入动力波，用浓度约15%的稀硫酸除去一部分矿尘，降温后进入气液分别塔，然后进入冷却塔，进一步除去矿尘、砷、氟等有害物质。气体温度降至42以下，再经一级、二级电除雾器除去酸雾，出口气体中酸

29、雾含量0.005g/Nm3。经净化后的气体进入干吸工段，在枯燥塔前设有平安水封。分别塔为塔、槽一体构造，采用绝热蒸发，循环酸系统不设冷却器，热量由后面的冷却塔稀酸冷却器带走。分别塔淋洒酸出塔后，经斜管沉降器沉降，清液回增湿塔塔底的循环槽，进入动力波循环系统循环运用，一部分循环液经过分别塔循环泵打入脱气塔，经脱吸后的清液经过脱气塔循环泵全部送入干吸工段作为工艺补充水。斜管沉降器沉降下来的污泥，排入酸沟，可用石灰中和处置后采用料浆泵送至焙烧工段增湿滚筒与热矿渣混合。冷却塔也为塔、槽一体构造，淋洒酸从冷却塔塔底循环槽流出，经过冷却塔循环泵打入冷却塔循环运用。增多的循环酸串入增湿塔循环系统，整个净化系

30、统热量由稀酸冷却器带走。在消费中，思索到因忽然停电呵斥高温炉气影响净化设备，本工程设计中在动力波上方设置了紧急事故用水阀，经过分别塔出口气温与动力波紧急事故用水阀联锁来维护下游设备和管道。烟气净化采用稀酸洗涤绝热蒸发冷却，部分排放工艺，采用一级动力波洗涤，其烟气净化流程为：焙烧工序出口烟气一级动力波洗涤器填料冷却塔一级电除雾器二级电除雾器。净化系统热量由填料冷却塔循环酸泵出口设置的稀酸板式冷却器移走；为防止烟尘在洗涤循环酸中的富集，而影响烟气冷却净化效果，在一级动力波循环酸泵出口抽出部分循环酸进入斜板管沉降器，进展固液分别，上清液部分经过S02脱吸后送污水处置工序，部分前往一级动力波洗涤器循环

31、运用。 动力波烟气净化工艺的特点：1采用一级动力波设备可以获得比空塔设备更高的效率，而且 投资费用较空塔少。 2允许入口烟尘量高：由于该洗涤器对粒子的捕集率与粒度的 关系曲线较其它洗涤器平坦，因此可有效地进展分级洗涤，故可以较低的能量费用获得较高的效率。 3允许气量动摇范围大，可在50100之间变化，对总的除尘效率不产生影响。 4喷咀采用一个大开孔的喷咀将液体喷入气体之中，这样循环 液可在较高的含固量下运转喷咀不会被堵塞据加拿大英坷冶炼厂引见循环液中含固浓度达25，由于循环液固体含量较高，故液体排放量可相应减少，这样污酸处置安装的负荷可以减轻。 5开孔喷咀的另一优点是喷出的液体不发生雾化，因此

32、排气中 就不含细小的液体。由于这种细小的液滴使得气一液难以分别，故杂质可随烟气排出。相应利用开孔喷咀喷液洗涤烟气的过程酸雾量的生成量较常规烟气净化流程少，这对电除雾器的负荷也可减少。 由上可知这种洗涤原理的独特之处在于不但充分有效地利用了气相能量，而且有效地利用了液相能量来构成接触界面，从而到达高效捕集细粒，同时到达传热传质的目的。分开填料气体冷却塔的气体依次经过第区和第区管式电除雾器。以除去气体中的酸雾、尘、砷等杂质。 每一台电除雾器根本上由带气体进、出衔接纳的壳体，带支承的放电系统和搜集管组成。放电系统借助于绝缘子在壳体的上部支承，绝缘子用热空气吹扫并放置在金属壳内以防止不测和偶尔的接触。

33、 放电极悬挂于框架的上部，借助底框架分隔，底框架由侧向紧固的绝缘子固定。 在必要时清洗，所需的清洗液由消防水进展清洗。 废酸贮槽安装在地坑里，搜集净化工段的废酸以及在净化工序的任何溢出酸、走漏物或冲洗液。并用废酸保送泵送回到动力波系统或进展处置或进展回收利用。 4 干吸工艺 自净化工段来的含SO2炉气，补充一定量空气，控制SO2浓度为8.5%进入枯燥塔。气体经枯燥后含水份0.1g/Nm3以下，进入二氧化硫鼓风机。枯燥塔系填料塔，塔顶装有金属丝网除雾器。塔内用96%硫酸淋洒，吸水稀释后自塔底流入枯燥塔循环槽，槽内配入由吸收塔酸冷却器出口串来的98%硫酸，以维持循环酸的浓度。然后经枯燥塔循环泵打入

34、枯燥塔酸冷却器冷却后，进入枯燥塔循环运用。增多的96%酸全部经过枯燥塔循环泵串入一吸塔。经一次转化后的气体，温度大约为180，进入一吸塔，吸收其中的SO3，经塔顶的纤维除雾器除雾后，前往转化系统进展二次转化。经二次转化的转化气，温度大约为156，进入二吸塔，吸收其中的SO3，经塔顶的金属丝网除雾器除雾后，经过烟囱达标排放。第一吸收塔和第二吸收塔均为填料塔，第一吸收塔和第二吸收塔共用一个酸循环槽，淋洒酸浓度为98%，吸收SO3后的酸自塔底流入吸收塔循环槽混合，加水调理酸浓至98%，然后经吸收塔循环泵打入吸收塔酸冷却器冷却后，进入吸收塔循环运用。增多的98%硫酸，一部分串入枯燥塔循环槽，一部分作为

35、废品酸经过废品酸冷却器冷却后直接输入废品酸贮罐。采用低位高效干吸工艺技术，采用一级枯燥、二级吸收、循环酸泵后冷却工艺与双接触转化工艺相对应。 枯燥塔采用96硫酸枯燥，单独设置循环槽，第一吸收塔，第二吸收塔采用98硫酸吸收，共用一个循环槽，循环槽为卧式槽。 循环酸的冷却采用316L不锈钢管壳式阳极维护冷却器，枯燥循环酸冷却设置一台，一吸收、二吸收循环酸冷却设置台。 干吸工艺的主要特点： 1低位高效塔的操作气速、喷淋密度较国内消费数据提高，而填料高度比国内消费实践低 2-3m，设备配置相应比国内常规低2-3m，塔内分酸点增多，并设置高效捕沫器。 2串酸方式的设计，省去了废品酸脱吸系统，同时减少了尾

36、气 排放中的S02浓度。 即枯燥向一吸串酸为：枯燥泵出口的浓酸冷却器前一一吸塔入酸管道。串酸量由枯燥泵槽液位控制。 吸收向枯燥串酸为：吸收泵出口浓酸冷却器后枯燥泵槽。串酸量由枯燥酸浓度控制。 废品酸产出：二吸塔出酸管产酸中间废品槽泵废品酸冷却器酸库。 3采用卧式泵槽与蝶型底干吸塔相配，出塔酸由泵槽封头底部进入槽内，正常消费时塔底不存酸，事故停车时可相应利用塔底储存 部分酸，这样一那么相配的泵槽容积可减少，二那么槽底进酸不会冲击内衬磁砖，三那么内衬磁砖受力均匀，四那么节省造价。 4泵槽加水型式的设计，使混酸更为均匀，减轻设备的腐蚀。 5浓酸冷却器的设置设计，配置于泵后，提高了传热效果，使换热面积

37、相应减少，酸管道可缩短，降低工程造价。 6干吸塔分酸安装设计拟采用管式分酸安装，添加分酸点，使 酸分布均匀，进而提高干吸效果。 7干吸塔捕沫器设计，为减少干吸塔酸沫的带出，减轻对S02主鼓风机及转化系统冷热交换器的腐蚀，减少最终吸收塔出口尾气酸雾量，枯燥塔、二吸塔采用丝网除沫器，一吸收塔采用纤维除沫器。 8干吸塔底及填料支承安装设计，为加强气体的分布，减少塔的阻力，尽量防止塔底存酸腐蚀，干吸塔的构造采用蝶型底球拱或者条梁的构外型式。5 转化工序经枯燥塔金属丝网除沫器除沫后，SO2浓度为8.5%的炉气进入二氧化硫鼓风机升压后，经第III换热器和第I换热器换热至430，进入转化器。第一次转化分别经

38、一、二、三段催化剂层反响和I、II、III换热器换热，转化率到达95.5%，反响换热后的炉气经省煤器降温至180，进入第一吸收塔吸收SO3后，再分别经过第IV和第II换热器换热后，进入转化器四进展第二次转化，总转化率到达99.75%以上，二次转化气经第IV 换热器换热后，温度降至156进入第二吸收塔吸收SO3。为了调理各段催化剂层的进口温度，设置了必要的副线和阀门。为了系统的升温预热方便，在转化器一段和四段进口设置了两台电炉。 转化工序的主要特点： 1为了提高总转化率，减少尾气排放的S02量，提高烟气中的 硫利用率，运用3+1式双接触转化，转化烟气换热流程采用 III流程。 2换热器采用空心环

39、管壳式换热器，这比传统的单园缺型折流 板式换热器具有更高的传热系数和更低的阻力降。 3转化工序消费和停产检修加热空气利用第二吸收塔出口的热 烟气循环运用，利用其中一部分余热，以利节省燃料。4转化工段配管设计，根据不同的情况，不同的部位设置伸缩节，支架、不同的管托和拉杆构造，使设备管道布置紧凑，管道系统弹性较好，不因热胀冷缩拉裂而漏气。5转化器内充填触媒，为确保S02的环保排放目的，二氧化硫转化率要控制在99.8%以上，从国外引进低温钒催化剂。 6 脱盐水及发电安装 脱盐水安装采用一级除盐系统。脱盐水出力为15t/h。脱盐水流程为：原水原水箱原水泵机械过滤器逆流再生阳离子交换器除二氧化碳器中间水

40、箱中间水泵逆流再生阴离子交换器脱盐水箱脱盐水泵除氧器除氧器设置在发电厂房。再生剂采用盐酸及氢氧化钠溶液，酸碱废水排至硫酸安装外污水处置站。脱盐水送至锅炉给水除氧器用低压蒸汽进一步加热到105进展除氧，由锅炉给水泵加压，一路经过省煤器后，给水温度升高到150左右，然后分别送至废热锅炉的汽包。另一路给水供应高温过热器两级之间的喷水减温器。废热锅炉为单汽包横向冲刷式砖衬水管锅炉，受热面为垂直悬吊式蛇形构造，受热面包括几组蒸发区和高、低温过热器。给水经过和高温炉气换热后，在汽包主蒸汽口产出饱和蒸汽，饱和蒸汽在经过高、低温过热器最终产出3.82MPa 450中压过热蒸汽14t/h。由锅炉产生的3.82M

41、Pa 450中压蒸汽14t/h经过主蒸汽管道送至发电厂房。由于其它安装没有用汽需求，所以采用3000kW凝汽式发电机组，14t/h中压过热蒸汽可发电2941kw.h。除氧器用汽由汽轮机供除氧器用汽抽汽口供应。 为了维护炉水和蒸汽的质量，本工段配备了一套炉水加药安装以控制水质。 7 过程控制特点 整个硫酸厂主要采用集散控制系统DCS来实现集中管理，分散控制。系统构造上应使数据采集功能和控制功能分布在各个不同的模块上，以有效地分散各种由于不测发生而呵斥对整个系统的危害。PID参数应可以自动整定。该系统具有丰富的运算控制功能，逻辑运算功能，极高的控制质量，便于集中监视和操作，监视直观明晰，系统分散性

42、好，易于改善控制方案，具有诊断和相应的维护功能，控制站的硬件冗余，总体不小于1:10，重要控制回路应为1:1，与操作站的通讯冗余为1:1。通讯速率不低于1Mbps。动态元素更新时间1秒。DCS内部的通讯系统是充分冗余的。DCS供电要求设置不延续电源(UPS)。蓄电池容量按30分钟思索。8 主要技术经济目的 序号项 目单 位指 标备 注1硫精矿水份wt%122入炉后含硫%30-503烧出率%98.54净化率%98.05吸收率% 99.956转化率%99.67总硫利用率%968灰渣残硫%0.59尾气中含SO2PPm30010尾气中含酸雾mg/Nm330第二章 硫铁矿制酸主要工艺原理第一节 沸腾焙烧

43、工艺原理一、对原料的要求及沸腾焙烧工艺优点 1、我厂焙烧原料为德铜选矿副产品硫精砂，其主要成分为二硫化铁FeS2。原料硫精砂具有以下特点；粒度细，200目以下的颗粒()占98.2%。硫精砂水分含量()偏高约10%。档次高，含有效S()48.06%。要求原料高档次硫铁矿的水分、粒径、档次“三稳定 。原料“三稳定是沸腾焙烧稳态操作的前提。2、沸腾焙烧工艺优点1消费强度大；2脱硫率高；3炉气中二氧化硫浓度高，可达11%-13%；4不受原料限制；5构造简单，建造容易；6操作简单，易于全部自动化。二、焙烧反响根本原理1、硫铁矿焙烧主要化学反响 硫铁矿焙烧过程中的化学反响很多，但主要的是二硫化亚铁的熄灭反

44、响。 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 + 790.52千卡 (1)3FeS2 + 8O2 = Fe3O4 + 6SO2 +566千卡 (2)当炉内过剩空气量较多时，FeS2的熄灭反响主要按式1进展，所得矿渣主要成分是Fe2O3、呈红色；过剩空气量较少时，反响那么主要按式2进展、所得矿渣主要成分是Fe3O4，呈黑色；当空气缺乏时，不但FeS熄灭不完全，单质硫也不能全部熄灭，到后面设备中冷凝成固体，即产生通常所说的升华硫。所以,硫铁矿焙烧是放热反响, 可以靠本身的反响热来维持所需的焙烧温度。 2、影响硫铁矿烧出率的主要要素 硫铁矿在炉内烧得透不透，是以烧出率这个目的来衡量

45、的。烧出率是指矿石中所含的硫被烧出来的百分率。 在炉内矿石停留时间一定的条件下，熄灭过程的速度越快，矿石的硫分就烧得越完全，烧出率就越高。影响硫铁矿熄灭速度的要素主要为温度和矿石粒度。1、温度 温度对硫铁矿的熄灭速度影响很大，二硫化铁的分解反响在600以下进展得很慢，600 二硫化铁分解出来的硫和一硫化铁随即与周围空气中的氧进展熄灭，其中硫的着火温度为248-261，因此，只需周围有充足的氧气，在不很高的温度条件下，它就可以熄灭得比较完全。而一硫化铁熄灭的反响速度那么受温度影响较大。从实际上说，当硫铁矿到达某一温度即其着火点时，就开场熄灭。各种硫铁矿石的着火点要看它的成分、特性以及粒度大小而定

46、。据研讨，普通硫铁矿的着火点为402，磁硫铁矿为420。但是，在实践操作中，为了保证矿石有足够的熄灭速度在低于矿石熔点的条件下，温度越高，它的熄灭速度越快，需求的炉温比矿石的着火点要高得多。消费实际阐明，当炉温超越850时，一硫化铁熄灭反响才干进展得比较完全，矿渣残硫普通都能到达0.5%以下，900以上，残硫可达0.1-0.3%。假设炉温低于800，矿渣残硫便会增高。矿尘虽然粒度很小，容易熄灭，但由于它在炉内的停留时间通常只需几秒到十几秒钟，较矿渣的停留时间短得多，所以矿尘的残硫更高。为了保证有较高的烧出率，炉温至少应维持在850以上，900-950更有利，但太高那么有使矿渣熔结的危险。2、矿

47、石粒度 硫铁矿的分解速度虽然与矿石粒度大小无关，但分解生成的一硫化铁的熄灭速度却与矿石的粒度有很大关系。由于一硫化铁的熄灭是一非均相过程，其熄灭速度除了受温度影响外，很大程度上取决于气固相间接触外表的大小，而接触外表的大小又取决于矿石粒度的大小。矿石粒度越小，单位分量矿石的接触外表越大，空气污染中的氧就能充分与矿粒外表接触，并易于到达矿粒的内部，生成的二氧化硫也能很快地分开，分散到气流中去，即有较快的传送速度。假设矿石粒度过大，除减少接触面积外，在矿粒外表因熄灭反响生成的氧化铁薄膜层较厚，它妨碍氧分子向矿粒中心分散。生成的二氧化硫也不能很快地分开，即减慢了传送速度，使在一定的停留时间内，硫铁矿

48、中的硫来不及熄灭完全，因此排出的矿渣残硫添加。 但是，在实践消费中，并不要求矿石粒度越小越好。由于，入炉矿的粒度过小，非但添加原料破碎的任务量，而且，粒度越小，炉气带出的矿尘越多，添加净化负荷。粒度还遭到沸腾炉焙烧强度的制约，粒度越小，炉的焙烧强度越低，其消费才干亦相应降低。如前所述，对于普通硫铁矿，粒度普通不大于3.5毫米筛孔即可。 我厂焙烧原料硫精砂是选矿副产品，粒度细附粒度分布表一硫化铁易烧出，残硫普通为0.2%左右。粒度(目)+120+200+275+400-400(干基%)0.061.7410.6930.0457.47三、沸腾炉的构造原理 硫酸厂的沸腾炉多采用圆筒炉身一次扩展型，炉体

49、普通为钢壳，内衬耐火资料，它的内部构造批为四个主要部分：风室、分布板和风帽、沸腾层及其上部的熄灭空间，这几部分的构造和作用如下。1、风室 它由钢板焊制成圆锥形或圆筒形，鼓入沸腾炉的空气先经过它然后均匀地经过分布板上升至沸腾层。风室的主要作用是均匀分布气体，因此要有足够的容积，特别是空气进口位置与分布板之间要有足够的间隔 。2、分布板和风帽 分布板是带有圆孔的钢制花板，其上插有风帽。它具有一定的流体阻力，使空气在进入沸腾层时均匀地分布。为了保证在整个炉子截面上没有风吹不到的死角，风帽的陈列要均匀，普通为六角形陈列，最外两层可采用同心圆陈列，间距为140-170毫米，风帽小孔必需仔细加工。3、沸腾

50、层 沸腾层是矿石焙烧的主要空间，矿石从炉一侧加料口落下，进入沸腾层猛烈熄灭，焙烧后得到的矿渣从另一侧排出炉外。通常把排渣口的高度看作是沸腾层的高度，普通为0.9-1.5米。加料口的高低与炉子能否容易冒烟有关，沸腾炉普通以加料口下端比溢流口高600-700毫米为适宜。过低，那么当炉子的负压缺乏时容易冒烟，恶化环境；过高，会呵斥一部分细矿在沸腾层以上悬浮焙烧，降低烧出率。 为了保证沸腾层内的温度条件，矿石焙烧所放出的反响热，除了一部分被炉气和矿渣带出外，多余的热量必需在焙烧过程中随时除去。在硫酸厂消费中，通常在相应沸腾层高度的炉壁上设置冷却水箱，以除去余热。4、沸腾层上部熄灭空间 在沸腾层上部有一

51、段熄灭空间，其主要作用是延伸炉气的停留时间，使从沸腾层内来不及熄灭的单质硫也在此空间进一步熄灭。在上部空间还设有二次、三次风安装，其目的是向炉内补充空气而使矿灰和单质硫在空间加速熄灭。四、沸腾炉操作原理1、温度 沸腾炉温度的特点就是床层温度的均匀性。由于沸腾层内各点的温差不大，而且只需部分条件改动，都可以调理整个床层温度的作用，控制比较容易。影响要素：1、硫分影响 硫铁矿熄灭发热量129CskJ/kg标硫。普通来讲，投入炉内原料中硫分增多，反响热添加，炉温上升。但在沸腾炉内经常会有两种反响过程：一种是在过剩空气富余的条件下，生成Fe2O3红色渣反响，这一反响完全，当添加硫分时炉温会上升。另一种

52、是过剩空气缺乏时，生成Fe3O4黑渣反响，这一反响常伴有一部分FeS生成，这时多投矿添加炉内硫分，熄灭反响不完全，一部分FeS2分解成FeS，需求吸收热量，因此炉温不仅不会上升反而会下降。在这种情况下，一旦遇到原料供应中断炉内氧过剩，大量Fe3O4和FeS被氧化，将可使温度骤升，如控制不当，便能呵斥高温结疤事故。可用增减矿量调理。2、风量 尤其在炉内焙烧反响不完全，炉渣大部呈Fe3O4形状时，添加风量，使反响热量添加，可使温度显著升高。假设炉内大部分已烧成Fe2O3反响较完全，那么这时添加风量，炉温不仅不会上升反而会下降。为了保证炉内良好的沸腾条件，普通风量变动的范围并不是很大，而风量同炉内粒

53、度的关系比它同温度的关系亲密，因此操作上经常先抓主要矛盾，不随便的随意去改动风量与炉料粒度间的平衡，所以多不采用调理风量来控制温度。 正常操作应留意四点：1在炉内反响不完全时，也就是大部分呈Fe3O4黑渣时，不要随意减少风量。由于减少风量，不仅会呵斥炉内焙烧反响更差，而且往往随着炉温下降，气流线速度敢将进一步降低，搞不好很容易呵斥炉内堆积或结疤，必需防止。2当炉内呈Fe2O3红渣形状时，就不宜再添加风量，假设这时再开大风量，炉温不仅不会上升而且将降低炉气SO2浓度，炉内平均粒度增粗，尔后减少风量时，就能够会呵斥炉内粗粒沉底，产生冷灰。3当炉温骤然升高时，普通不要开风或关风。开风，炉温还会增高，

54、关风，炉内物料会结团，粒度增粗，严重时会“冰结结疤而呵斥事故，普通须待温度正常后再作调理。4冷却介质影响：无论采用简接冷却安装还是采用汽化冷却设备，它的目的是在沸腾层内利用水或蒸汽介质将炉内多余的热量除去，借以维持一定的炉温。但操作中用它来调理炉温效果不大。但直接向炉内喷水，炉温显著降低。2、炉底压力， 主要思索分布皿器和沸腾层的阻力。沸腾层阻力大小决议于静止料层的厚度和它的堆积重度。但同炉内流速无关。现实上流速的高低只能改动炉内沸腾层的空隙率和它膨胀比，并不能使料层阻力变化。1在炉料良好沸腾的范围内，风量大小虽不能决议沸腾层阻力的多少，当加大风量的时候，炉底压力立刻上升到某一个值，然后逐渐下

55、降。在开风时炉底压力上升，主要是分布皿和炉内总阻力是随气速添加而增大的缘故。但开风后它可以使沸腾层高度添加，或者说使膨胀比R增大。这样必然使溢流排渣量增多，从而影响炉内料层厚度降低，随之下降到某个值，然后再使床层阻力渐渐上升。但炉子产生冷灰的情况下要反其道行之，主要思索气体带出细灰量的多少了。2添加炉内的投矿量，也就是相当于添加炉内料层厚度，会使炉底压力升高，相反时也一样。但是炉内矿渣是大红色，且较粗，这时假设添加投矿量，由于炉温增高，硫分的添加，矿渣流动性能变好，排渣量自行增大，炉底压力反会下降。3采用调理排渣口高度的方法，可以到达控制炉内料层厚度的目的，从而来掌握炉底压力的高低。 假设用控

56、制出渣量的方法来调理，也就是采用延续排渣的方法来掌握炉底压力也是可以的，其负作用有易呵斥炉子操作动摇，破坏正常操作条件。使操作者对炉子运转情况失去延续性的预调，由于排渣情况与操作控制亲密有关。4 炉底压力，照实际上分析并不需求维持很高，由于当炉内料层厚度达200-300mm时就可构成正常的沸腾条件，即沸腾层高度大致可达400-500mm，然而实践操作中维持的条件远较此值为大。由于：a、沸腾层高一些，容易使沸腾情况稳定，便于操作控制。b、炉内热容量大，对温度调理和余热利用有利。c、矿料入炉较平稳，尤其大多采用集中进料的情况，它不会使炉内粒度在瞬间内起较大变化。d、对消费条件改动，如负荷的变化或原

57、料档次、水分变化时，顺应性强，不易发生原料堆积事故。e、当有部分空气分布安装损坏时如少数风帽烧坏或堵塞它仍可维持较平稳的运转，不致影响消费。副作用有：从气泡经过料层的运动来看，气泡厚度随着料层高度添加而增厚，小气泡在上升过程中逐渐集合成大气泡，故随料层增厚，由气泡产生和崩裂所引起的压降脉动增大，物料分层景象加重，从而影响料层的均匀混合。随着料层增厚，动力耗费添加。3、炉气SO2浓度 沸腾炉出口SO2浓度的高低，决议于炉内的硫量与空气量。详细如下：1、SO2浓度高低经常反响出炉内焙烧反响过程情况，通常反响生成红色矿渣Fe2O3时，炉气中SO2浓度是不会很高的，而生成黑气Fe3O4矿渣时，那么炉内

58、SO2浓度就不会很低。假设焙烧过程中控制一定的空气量，进展高负荷运转。那么原那么上可接近实际最高SO2浓度数值。2、采用21%的含氧空气焙烧。炉气随SO2升高，O2含量下降。因此可利用氧浓来控制SO2气浓。3、大部分S分焙烧转变为SO2，但炉内含少量过剩O2，加上矿渣起催化作用，会产生少量SO3，而SO3随SO2上升而下降。4、随着炉气中SO2浓度升高，虽然SO3下降，但由于过剩O2减少，会产生升华硫，带入后续系统，呵斥不良后果，普通控SO2浓度为12.5-13.5%。5、SO2浓度高低多用调理矿量来控制。6、如炉出口矿灰呈黑色，炉底渣呈红色，可开大二次风减少炉底风。4、高硫矿的操作它的特点是

59、发热量大，反响温度容易升高，加料量少。通常，它的风量调理要特别留意，不宜开得过大并掌握好炉内平均粒度的变化和压力的控制，假设不留意往往易将炉内料层吹薄，从而影响流化质量。这是运用富矿操作中的主要矛盾在高强度的分散炉内运用富矿，往往上部温度很高，尤其开用二次风时，大量细矿粉在上部空间悬浮焙烧，使温度高达1000以上，加重了炉顶构造和炉气冷却的负荷，影响其寿命。通常适当调理二次风与炉底风量比，但会使沸腾层温度升高，调理不好，强度会有所降低。也可采用掺拌部分矿渣，降低原料含硫量。5、本卷须知1、炉内负压过大，炉底压力不易升高，不宜开大炉底风，应先设法把系统抽气量减小。2、炉内喷水，由于炉气体积增大，

60、易出现正压，有时水箱漏水或锅炉管部分走漏也会呵斥正压。3、炉温普通与SO2气浓成正比。4、炉内维持黑渣操作，消费负荷较大，这时遇原料供应中断，炉温会出现剧升，炉底压力能够迅速下降，这时要迅速采用暂时措施，向炉内喷水，把温度降下来，一定要等到水量逐渐减小，温度下降到900才可减风或停炉，并把喷水关死。5、遇到复杂情况一时难以掌握，譬如原料忽然改动配比，含硫量与粒度相差很大，通常风量开大一些，矿减一些假设炉底压力不低的话等排渣颜色变红棕红再逐渐伐节风量矿量。6、降负荷时要先减矿再减风。第二节 炉气净化工艺原理一、炉气净化目的 焙烧工序送来的炉气，除含有大量的氮气N2，二氧化硫SO2和氧气O2外，还