二氧化硫炉气的制造

关于二氧化硫炉气的制造第1页，课件共31页，创作于2023年2月

接触法制造硫酸的生产过程SO3H2SO4SO2S硫化物如FeS21二氧化硫的制取和净化2二氧化硫催化氧化成三氧化硫3三氧化硫的吸收和硫酸的生成第2页，课件共31页，创作于2023年2月硫酸二氧化硫炉气的制造第3页，课件共31页，创作于2023年2月

①硫磺是理想原料(含硫99.5%)，原料纯，流程简单、投资少、成本低。世界上天然硫矿主要分布在美、日、意、墨西哥等国。引言：硫酸的原料第4页，课件共31页，创作于2023年2月②硫铁矿是世界上大多数国家生产硫酸的主要原料。普通硫铁矿为正方晶系，有金属光泽，呈金黄色，又称黄铁矿，是硫化物中分布最普遍的矿物，含硫25%~52%，含铁35%~44%。根据来源不同分为：块状硫铁矿、浮选硫铁矿和含煤硫铁矿。第5页，课件共31页，创作于2023年2月

③硫酸盐有石膏(CaSO4)、芒硝(Na2SO4)和明矾石[KA13(OH)6(SO4)2]等。

第6页，课件共31页，创作于2023年2月④含硫废物指冶金厂、石油炼制副产气及低品位燃料燃烧废气中的SO2，炼焦的焦炉气和合成氨厂半水煤气中的H2S，及金属加工的酸洗液、炼厂的废酸与废渣。

采用哪种原料生产硫酸，取决于原料的来源和价格。我国1997年硫酸，以硫铁矿制酸占71.52%，冶炼烟气占21.53%，硫磺占5.44%，石膏占1.2%.第7页，课件共31页，创作于2023年2月焙烧反应

4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3

上述反应中生成的二氧化硫及过量氧气、空气带入的氮气和水蒸气等其他气体，统称为炉气，是制酸的原料气；铁与氧生成的氧化物及其他固态物统称为炉渣（或烧渣）。一、硫铁矿焙烧的理论基础第8页，课件共31页，创作于2023年2月其过程分为二步：

第一步是硫铁矿中的有效成分FeS2受热分解成FeS和单体硫；

2FeS2=2FeS+S2

这一步是吸热反应。温度越高，对FeS2分解反应越有利。实际上高于400℃就开始分解，500℃时则较为显著。第二步是分解出的单体硫与空气燃烧，生成二氧化硫：

S2+2O2=2SO2第9页，课件共31页，创作于2023年2月

硫铁矿在释出硫磺后，剩下的硫化铁在氧分压为304kPa(0.03atm)以上时，生成红棕色Fe2O3：

FeS+7O2=2Fe2O3+4SO2

当含氧量在1％左右时，则生成棕黑色的Fe3O4:

3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2

综合以上各式，可得硫铁矿常规焙烧总的化学反应方程式：

4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3(1)

同时还可得硫铁矿另一焙烧总的化学方程式：

3FeS2+8O2=6SO2+Fe3O4(2)

第10页，课件共31页，创作于2023年2月焙烧过程中的副反应

2SO2+O2=2SO3

4SO3+Fe3O4=Fe2(SO4)3+FeSO43SO3+Fe2O3=Fe2(SO4)3FeS2+16Fe2O3=11Fe3O4+2SO2FeS2+5Fe3O4=16FeO+2SO2杂质固态（烧渣）：铜、锌、钴的金属氧化物气态：PbO、

As2O3

、

SeO2

、

HF等第11页，课件共31页，创作于2023年2月2.焙烧速率硫铁矿的焙烧属于其故不可逆反应，反应进行较完全。生产焙烧速率扩散速率传热传质化学反应速率温度浓度FeS的化学反应速率4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3

3FeS2+8O2=6SO2+Fe3O4两相接触表面的大小温度两相间浓度差相对运动速度矿料粒度第12页，课件共31页，创作于2023年2月3.焙烧方法常规焙烧（氧化焙烧）

工艺条件：温度900℃，空气量较大

特点：炉气中含11％～13％磁性焙烧硫酸化焙烧脱砷焙烧弱氧化气氛Fe2O3O2过量Fe3O4第13页，课件共31页，创作于2023年2月(1)沸腾焙烧的特点

硫铁矿沸腾焙烧是固体流态化技术在硫酸工业上的具体应用。它是利用矿粒在炉内一定流速的空气作用下进行的一种激烈焙烧反应，介于静止的固体床和气流输送床之间。矿粒在焙烧过程中，一直处于不停的运动状态——一种类似粘性液体沸腾的状态，应此称之为沸腾床，也称为硫化床或假液化床等，统称为“流态化”。运动的料层，泛称沸腾层，它静止时称为固定层。

(一)沸腾焙烧基本原理二、硫铁矿的沸腾焙烧第14页，课件共31页，创作于2023年2月（2）流态化：固体粒子像流体一样进行流动的现象。气泡

流态化的各种形式思考：矿料的粒度和沸腾层气速有何关系？矿料的粒度越大，所需沸腾层气速越大；反之，矿料的粒度越小，所需沸腾层气速越小。气速应保持在临界流化速度和最终流化速度之间，才能进行正常的流态化操作。临界流化速度最终流化速度第15页，课件共31页，创作于2023年2月特征：反应器内固体粒子可以象流体一样被流化起来。

适用于气固，液固，气液固反应。第16页，课件共31页，创作于2023年2月（二）沸腾焙烧炉的结构

沸腾焙烧的设备称为沸腾炉。空气从炉底通入，经分布器进入炉内，矿料入炉随同炉料混合。整个料层在空气鼓动下，上下翻腾，高度可达1-1.5m。焙烧反应十分剧烈，反应温度高达800-900℃，炉内热容量大，反应速度快，生产强度高。用于硫铁矿焙烧的沸腾炉有直筒炉和扩大型炉两种。由于直筒型炉焙烧强度低，且操作不容易稳定，因而较少采用。一般工厂使用的扩大型炉为异径一次扩大型，如下图所示。第17页，课件共31页，创作于2023年2月沸腾炉沸腾炉第18页，课件共31页，创作于2023年2月空气室沸腾层上层燃烧空间思考：冷却器、空气分布板有何作用？冷却器：防止矿料熔结控制温度和回收热量空气分布板：使空气均匀第19页，课件共31页，创作于2023年2月空气

炉气思考：从沸腾炉出来的炉气的成分有哪些?是否直接通入接触室？矿渣思考：黄铁矿石为什么要粉碎？为什么要通入强大的空气流？沸腾炉第20页，课件共31页，创作于2023年2月沸腾炉优点：（1）结构简单，生产能力大。（2）焙烧较完全，硫烧出率高，烧渣残留低，有利于降低合硫原料的消耗，便于烧渣综合利用。烟尘率高，达到20％～55％，给烟气净化处理增加复杂性。沸腾炉缺点：第21页，课件共31页，创作于2023年2月（三）沸腾焙烧的工艺条件1、温度(850～950℃)投矿量和矿的含硫量空气输入量冷却装置调节方法投矿量空气加入量炉壁水箱或水管冷却水量2、炉气中二氧化硫的含量（体积分数：10％～14％

）过低：SO3较多，对净化过程不利过高：烧渣中残硫量增多在正常操作时，调节炉温的方法主要是调节投矿量和冷却水量第22页，课件共31页，创作于2023年2月3、矿料的粒度和沸腾层气速（0.5～3m/s）粒度过大：发生沉积，不能沸腾。粒度过小：原料破碎的动力消耗增加出口炉气中含尘量增多，增加除尘设备的负荷温度：850～950℃炉气中二氧化硫的含量：体积分数10％～14％沸腾层气速：0.5～3m/s，与矿料粒度相适应第23页，课件共31页，创作于2023年2月三、炉气中矿尘的清除目的：防止矿尘堵塞设备和管道，

防止矿尘沉积覆盖在催化剂外表面影响其活性。设备和方法：集尘器、旋风除尘器、电除尘器、过滤和洗涤等。1、旋风除尘原理：利用离心力的作用，将矿尘与炉气分开。特点：可使80％～90％的矿尘得到分离，但是对

10µm以下的矿尘较难脱除。工艺条件：气速16～24m/s第24页，课件共31页，创作于2023年2月第25页，课件共31页，创作于2023年2月2、电除尘原理：利用不均匀的高压电场将炉气中的微粒除去特点：（1）除尘效率高（95％～99％）矿尘含量可降至0.2g/m3,能除去粒度在0.01～10µm的矿尘。

（2）生产能力范围较大，流体阻力较小。第26页，课件共31页，创作于2023年2月第27页，课件共31页，创作于2023年2月小结一、硫铁矿的沸腾焙烧1、沸腾焙烧的基本原理：流态化技术2、沸腾焙烧炉的结构：主要部件3、沸腾焙烧的工艺条件：二、炉气中矿尘的清除：旋风除尘器、电除尘器温度：850～950℃炉气中二氧化硫的含量：体积分数10％～14％沸腾层气速：0.5～3m/s，与矿料粒度相适应第28页，课件共31页，创作于2023年2月小试身手1、控制沸腾层的温度是保证沸腾炉正常操作的重要条件之一，一般控制沸腾层温度在（）

A.700℃～800℃B.850℃～950℃C.500℃～600℃D.300℃～400℃2、在正常操作时，调节炉温的方法主要是（）

A.调节投矿量和冷却水量

B.调节冷却水量和空气加入量

C.调节投矿量和空气加入量