硫酸工藝綜述

1、硫酸工藝綜述1 . 概述概述1.1硫酸工業(yè)發(fā)展史硫酸工業(yè)發(fā)展史1.約約8世紀時，當(dāng)時阿拉伯的煉金者，用天然鐵礬世紀時，當(dāng)時阿拉伯的煉金者，用天然鐵礬（FeSO4H2O）干餾而制得硫酸。）干餾而制得硫酸。2.1570年，年，G.Donaeus闡明了硫酸的多種性質(zhì)。闡明了硫酸的多種性質(zhì)。3.1746年，英國人年，英國人J.Roebuck在伯明翰建成用鉛室在伯明翰建成用鉛室法制酸的工廠，該法在法制酸的工廠，該法在19世紀上半葉基本成熟。世紀上半葉基本成熟。4.1911年，奧地利人年，奧地利人C.Opl在赫魯紹建成了世界上第在赫魯紹建成了世界上第一套塔式法制酸的裝置。一套塔式法制酸的裝置。1.2硫酸的

2、生產(chǎn)方法硫酸的生產(chǎn)方法亞硝基法亞硝基法-硝化法：以氮的氧化物為媒介，使硝化法：以氮的氧化物為媒介，使SO2在有在有O2、H2O情況下生成情況下生成H2 SO4接觸法：接觸法：SO2+O2=SO31.3硫酸的生產(chǎn)原料硫酸的生產(chǎn)原料硫鐵礦：主要成分硫鐵礦：主要成分FeS2，富礦含富礦含S 3048%晶型：黃硫鐵礦、白硫鐵礦、磁硫鐵礦晶型：黃硫鐵礦、白硫鐵礦、磁硫鐵礦來源：普通硫鐵礦、浮選硫鐵礦、含煤硫鐵礦來源：普通硫鐵礦、浮選硫鐵礦、含煤硫鐵礦硫磺：使用最早、最好的原料硫磺：使用最早、最好的原料硫酸鹽：石膏硫酸鹽：石膏冶煉氣：含冶煉氣：含SO2的尾氣的尾氣1.4 接觸法生產(chǎn)硫酸的全流程接觸法生產(chǎn)硫

3、酸的全流程接觸法生產(chǎn)硫酸的全流程，應(yīng)包括二氧化硫爐氣制備、二氧化硫接觸法生產(chǎn)硫酸的全流程，應(yīng)包括二氧化硫爐氣制備、二氧化硫爐氣凈化、二氧化硫的催化氧化（轉(zhuǎn)化）和三氧化硫吸收四個工爐氣凈化、二氧化硫的催化氧化（轉(zhuǎn)化）和三氧化硫吸收四個工序。序。 2.SO2爐氣的制造及凈化爐氣的制造及凈化2.1硫鐵礦的焙燒硫鐵礦的焙燒2FeS2 =2FeS +S2 分解、吸熱分解、吸熱 S2 +2O2 =2SO2 氧化、放熱氧化、放熱 FeS +O2 SO2 + Fe2O3 / Fe3O4 總焙燒反應(yīng)總焙燒反應(yīng) 4FeS2 + 11O2 = 8SO2 + 2 Fe2O3 3FeS2 + 8O2 = 6SO2 +

4、Fe3O4 2.2硫鐵礦焙燒過程硫鐵礦焙燒過程焙燒焙燒 硫鐵礦硫鐵礦 爐渣爐渣 爐氣爐氣 爐氣：爐氣：SO2、O2、N2、H2O爐渣：爐渣：Fe3O4、Fe2O3、不可燃物質(zhì)和未完不可燃物質(zhì)和未完全燃燒全燃燒FeS等等2.2.1沸騰焙燒沸騰焙燒優(yōu)點：優(yōu)點： 操作連續(xù)，便于自動化操作連續(xù)，便于自動化固體顆粒較小，氣固相間傳熱和傳質(zhì)面積大固體顆粒較小，氣固相間傳熱和傳質(zhì)面積大固體顆粒在氣流中劇烈運動，使固體表面邊界層不斷被固體顆粒在氣流中劇烈運動，使固體表面邊界層不斷被破壞、更新，從而使化學(xué)反應(yīng)速度、傳熱、傳質(zhì)效率提破壞、更新，從而使化學(xué)反應(yīng)速度、傳熱、傳質(zhì)效率提高高沸騰爐也有一些缺點：沸騰爐也有

5、一些缺點： 主要是爐氣中礦塵含量高，爐氣凈化工序的設(shè)備要求高主要是爐氣中礦塵含量高，爐氣凈化工序的設(shè)備要求高，負荷重；，負荷重； 需要采用壓頭較高的鼓風(fēng)機，因而，動力消耗較大。需要采用壓頭較高的鼓風(fēng)機，因而，動力消耗較大。沸騰焙燒爐：直筒型、擴散型、錐床型沸騰焙燒爐：直筒型、擴散型、錐床型2.3爐氣的凈化和干燥爐氣的凈化和干燥2.3.1爐氣凈化爐氣凈化 雜質(zhì)：雜質(zhì)：SO3、H2O、As2O3、SeO2、HF、礦塵礦塵 危害：堵塞管路、使催化劑失活、形成酸霧危害：堵塞管路、使催化劑失活、形成酸霧酸洗凈化流程：酸洗凈化流程：旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器電除塵器電除塵器第一洗滌塔第一洗滌塔第二洗滌塔第二洗滌

6、塔一級電除霧器一級電除霧器增濕塔增濕塔第二電除霧器第二電除霧器干燥塔干燥塔（爐氣）（爐氣）（干爐氣去轉(zhuǎn)化工（干爐氣去轉(zhuǎn)化工序）序） 優(yōu)點：因采用一級電除霧器，清除酸霧效率高，凈化質(zhì)量好；優(yōu)點：因采用一級電除霧器，清除酸霧效率高，凈化質(zhì)量好； 沒有污水排出，對保護環(huán)境有利。沒有污水排出，對保護環(huán)境有利。缺點：設(shè)備復(fù)雜，消耗大量鉛材，投資較大，操作技術(shù)也較水洗復(fù)雜。缺點：設(shè)備復(fù)雜，消耗大量鉛材，投資較大，操作技術(shù)也較水洗復(fù)雜。水洗凈化流程水洗凈化流程：第一級第一級原料氣凈化和絕原料氣凈化和絕熱增濕熱增濕第二級第二級除熱、除濕和進除熱、除濕和進一步凈化一步凈化爐氣爐氣大量水噴淋大量水噴淋干燥干燥初步

7、冷卻初步冷卻旋風(fēng)除塵旋風(fēng)除塵2.3.2 二氧化硫爐氣的干燥二氧化硫爐氣的干燥方法：常用具有強烈吸水性的濃硫酸作為爐氣干燥劑。方法：常用具有強烈吸水性的濃硫酸作為爐氣干燥劑。 爐氣通入填料干燥塔下部與塔上部淋灑下來的濃硫酸在填料表爐氣通入填料干燥塔下部與塔上部淋灑下來的濃硫酸在填料表面逆流接觸，除掉爐氣中的水分，達到爐氣干燥指標(biāo)要求。面逆流接觸，除掉爐氣中的水分，達到爐氣干燥指標(biāo)要求。水洗流水洗流程程酸洗流程酸洗流程3.二氧化硫催化氧化二氧化硫催化氧化3.1 催化劑催化劑：釩催化劑釩催化劑 3.2 二氧化硫催化氧化的工藝流程二氧化硫催化氧化的工藝流程目前二氧化硫轉(zhuǎn)化器多采用四段轉(zhuǎn)化流程。目前二氧

8、化硫轉(zhuǎn)化器多采用四段轉(zhuǎn)化流程。3.2.1 中間換熱式四段轉(zhuǎn)化流程中間換熱式四段轉(zhuǎn)化流程 3.2.2 “兩轉(zhuǎn)兩吸兩轉(zhuǎn)兩吸”工藝：工藝： 4 .三氧化硫的吸收三氧化硫的吸收4.1 三氧化硫的吸收操作條件三氧化硫的吸收操作條件4.1.1 吸收酸的濃度吸收酸的濃度用濃度為用濃度為98.3%的硫酸吸收三氧化硫最為有利。的硫酸吸收三氧化硫最為有利。4.2.2 吸收酸的溫度吸收酸的溫度 硫酸生產(chǎn)中，一般將進入吸收塔的硫酸溫度控制在硫酸生產(chǎn)中，一般將進入吸收塔的硫酸溫度控制在50以下，出塔酸的溫以下，出塔酸的溫度則控制在度則控制在70以下。以下。4.2.3 三氧化硫氣體溫度三氧化硫氣體溫度 一般控制入吸收塔三

9、氧化硫氣體溫度為一般控制入吸收塔三氧化硫氣體溫度為140160。4.2 發(fā)煙發(fā)煙H2SO4的吸收的吸收 設(shè)備：發(fā)煙設(shè)備：發(fā)煙H2SO4吸收塔吸收塔 吸收劑：與產(chǎn)品濃度接近的發(fā)煙吸收劑：與產(chǎn)品濃度接近的發(fā)煙H2SO4噴淋吸收噴淋吸收SO3 推動力：氣相中推動力：氣相中SO3分壓與吸收液面上分壓與吸收液面上SO3平衡分壓之差平衡分壓之差4.3 濃濃H2SO4的吸收的吸收 設(shè)備：濃設(shè)備：濃H2SO4吸收塔吸收塔 吸收劑：吸收劑：98.3%的濃的濃H2SO4 吸收過程的影響因素吸收過程的影響因素 吸收酸濃度吸收酸濃度 吸收酸溫度吸收酸溫度 進塔氣溫進塔氣溫4.4 SO3吸收的工藝流程吸收的工藝流程轉(zhuǎn)化

10、氣轉(zhuǎn)化氣發(fā)煙發(fā)煙H2SO4吸吸收塔收塔尾氣送煙尾氣送煙囪或回收囪或回收冷卻冷卻濃濃H2SO4吸收吸收塔塔5.三廢治理與綜合三廢治理與綜合利用利用我國我國于于1984年制訂年制訂“H2SO4工業(yè)污辱排放標(biāo)準工業(yè)污辱排放標(biāo)準”GB4282-84廢渣：硫鐵礦焙燒后廢渣：硫鐵礦焙燒后Fe2O3及殘余及殘余FeS、少量少量Cu、Zn、Pb、As等等廢水：水洗凈化流程，含廢水：水洗凈化流程，含H2SO4、As、F、重金屬重金屬廢氣：少量未轉(zhuǎn)化廢氣：少量未轉(zhuǎn)化SO2 ，少量少量SO3和酸霧和酸霧5.1 尾氣中有害物質(zhì)的處理：尾氣中有害物質(zhì)的處理：方法：氨方法：氨-酸法酸法影響因素影響因素 循環(huán)母液堿度循環(huán)母液堿度 循環(huán)母液密度循環(huán)母液密度 尾氣回收率尾氣回收率 尾氣排放尾氣排放SO2濃度基本濃度基本 5.2 燒渣的利用燒渣的利用 建筑材料的原料建筑材料的原料 煉鐵原料煉鐵原料 回收重金屬回收