硫酸工艺简介PowerPoint演示文稿

硫酸工艺

1概述

2生产硫酸的原料和原则流程

3二氧化硫炉气的制备

4炉气的净化和干燥

5二氧化硫的催化

6三氧化硫的吸收

1.概述

硫酸（H2SO4）的相对分子质量为90.08，纯的硫酸是无色、无臭而透明的油状液体。工业生产的硫酸是含有少量杂质的硫酸水溶液和含游离三氧化硫的发烟硫酸。1.2硫酸工业发展史

8世纪左右，阿拉伯人干馏绿矾（FeSO4·H2O），得到硫酸。19世纪初左右开始铅室法生产硫酸。1831年英国人P.菲利普斯发明接触法，并在1875年在工业上应用。目前绝大数为接触法20世纪50年代初，德国与美国同时开发成功硫铁矿沸腾焙烧技术。20世纪80年代初，前苏联学者提出非稳态转化器，1982年实现工业化。2.生产硫酸的原料生产硫酸的原料主要是能够制得二氧化硫的原料。生产硫酸所用的原料不同，制备二氧化硫的化学反应不同，生产工艺流程也不相同。2.1硫铁矿为原料生产硫酸硫铁矿的种类和性质

1.硫铁矿分为普通硫铁矿和磁硫铁矿两类。普通硫铁矿的主要成分为FeS2，纯净的FeS2多为正方晶系，呈金黄色，称为黄铁矿；另一种斜方晶系的FeS2，称为白铁矿。还有一种比较复杂的含铁硫化物，一般可用FenSn+1表示（n≥5），最常见的是Fe7S8，称为磁硫铁矿。根据来源不同，硫铁矿又可以分为：块状硫铁矿、浮选硫铁矿和含煤硫铁矿。2.2硫铁矿为原料生产硫酸的原则流程原料工序焙烧炉内焙烧炉气净化转化器吸收塔硫磺为原料生产硫酸

天然硫磺的开发和从天然气中回收硫磺为硫酸生产提供了丰富的原料资源。硫磺制酸比硫铁矿制酸的生产流程简单;热能便于回收利用，生产成本低;生产过程没有污水或污酸排出，有利于环境保护。2.3沸腾焙烧炉的构造和操作原理

沸腾炉一般具有如下优点：①构造简单，容易制造；②操作简便，开、停工容易，检修方便；③能连续加料和连续排渣，便于实现自动控制，可以大大提高生产能力；④由于矿石颗粒表面积大，能与空气充分接触，在较大气速下有利于空气中氧的扩散，可使矿料焙烧比较完全，并使焙烧反应速率加快。图4-1沸腾炉示意图因而脱硫率高，而矿渣中的残硫可低达0.1～0.5%，有利于节省硫资源和开展矿渣综合利用，减少对环境的污染；3.炉气的净化与干燥炉气净化的目的和净化原理炉气净化的目的含有的砷、硒、氟和水分等杂质，在焙烧过程中形成三氧化二砷、二氧化硒和氟化氢等有害物质。砷和硒的氧化物能使转化工序的钒催化剂中毒而失去活性；氟化氢能腐蚀设备和管道的耐酸衬里和瓷制填料。大量粉尘（包括矿石中的脉石粉尘、Fe2O3、Fe3O4和硫酸盐粉尘等）和水蒸气。矿尘不但会阻塞管道和设备，而且在转化器中Fe2O3和SO3反应，生成硫酸铁覆盖在钒催化剂表面而形成硬块，增大流体阻力，降低催化剂活性；水蒸气则会与SO3反应，生成硫酸雾。酸雾会腐蚀管道、设备，降低热交换器的传热效果和催化剂的

3.1炉气净化的原理设计原则：对于气体中所含固体粉尘和液滴的分离，是按着从大到小由易到难的顺序，采用不同的设备进行逐级分离。先用净化效能较低的设备分离掉大粒，再用效能较高的设备分离小些的粒子。前级净化是为了减轻后级净化的负担，最后一级净化是关键，它决定净化指标。

☆悬浮的粒子较大时，靠粒子重力作用，自然沉降分离；☆不太大的粒子，用旋风分离器，利用粒子在旋转气流中的离心力，从气流中分离出来；☆对于更小的粒子（直径为0.1～0.2um），一种方法是用电滤器；另一种方法是用文氏管洗涤器加旋风分离.

3.2炉气净化流程与设备目前炉气的净化多采用湿法净化，湿法净化分水洗净化与酸洗净化两类。水洗净化流程及设备流程：用大量的冷水喷淋高温炉气，使其温度由850～950℃迅速冷却至70℃以下，炉气中的As2S3、SeO2、HF和酸雾等有害杂质进入洗涤水中，矿尘被水洗掉，再将水沫与炉气分离。由于炉气中含饱和水蒸气，经干燥塔利用浓硫酸的吸水性将炉气干燥，除去炉气中的水气，达到炉气净化之目的要求。二氧化硫炉气的干燥

.炉气干燥原理和工艺条件目的：二氧化硫炉气经过水洗净化，清除了矿尘、砷、硒、氟和酸雾等有害杂质，但含有饱和水蒸气，炉气温度愈高，饱和水蒸气的含量愈多。水蒸气随炉气被带入转化器内会与SO3形成酸雾,损坏钒催化剂，使其活性降低。方法：常用具有强烈吸水性的浓硫酸作为炉气干燥剂。炉气通入填料干燥塔下部与塔上部淋洒下来的浓硫酸在填料表面逆流接触，除掉炉气中的水分，达到炉气干燥指标。炉气干燥工艺条件的选择问题

1.淋洒酸的浓度和温度在实际生产中，干燥塔淋洒酸的浓度通常采用93%～95%的硫酸；淋洒酸的温度一般控制在45℃以下。2.淋洒酸的淋洒量淋洒酸量应保证塔内填料表面被酸湿润。根据生产经验，当干燥塔用ф50mm*50mm瓷环乱堆时，淋洒酸密度不得低于12m3·(m2·h）-1，一般控制在12～15m3·(m2.h）-1。另外，进入干燥塔的炉气温度高低和带水量多少，以及炉气在塔内流速高低，对炉气干燥效果也有影响。一般要求入干燥塔炉气温度控制在35℃以下，炉气的空塔气速控制在0.8～1.0m·S-1为宜。目前，许多新型优质填料的研究开发，可允许填料干燥塔空塔气速1.0～1.5m·S-1。4.二氧化硫的催化二氧化硫的氧化反应是体积缩小的可逆、放热反应，必须在钒催化剂存在和较高温度条件下，才有较快的反应速率。但是，由于反应放热，这个反应在温度低的条件下平衡转化率高，其化学反应方程式为4.1最佳工艺条件1.最适宜温度为保证反应以最大速率进行，充分发挥催化剂的作用，应该使反应由较高温度开始，随反应进行，转化率升高，设法使温度沿着最适宜温度曲线逐步降低。2.二氧化碳的起始浓度因此，进入转化器的二氧化硫的最适宜浓度，必须根据具体流程和原料的具体情况，进行经济比较后选定

3.最终转化率高最终转化率，可以使放空尾气中二氧化硫含量减少，不但提高了原料中硫的利用率，而且也减少了对大气的污染；但是，提高最终转化率需要增加催化剂的用量，并增大了流体阻力。二氧化硫催化氧化的工艺流程与设备

1.中间换热式四段转化流程

1—催化剂层；2—列管式热交换器；3—盘管热交换器；4—副线阀门；5—炉气冷激阀；6.7—调节阀2.“两转两吸”工艺：将经过三段催化剂反应后（转化率高于90%）的混合气体先通过中间吸收塔进行第一次三氧化硫吸收，借以降低反应混合气体中三氧化硫浓度；然后再通入第四段催化剂，继续进行反应，反应生成的三氧化硫最后经第二吸收塔进行二次吸收，从而提高二氧化硫的最终转化率。

5.三氧化硫的吸收

在硫酸的生产中，三氧化硫是用