化工课件化工工艺学3章硫酸与硝酸.ppt

《化工课件化工工艺学3章硫酸与硝酸.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、化工工艺学Chemicalengineeringtechnics第3章硫酸与硝酸3.1.1概述3.1.2从硫铁矿制二氧化硫炉气3.1.3炉气的净化与干燥3.1.4二氧化硫的催化氧化3.1.5三氧化硫的吸收3.1.6三废治理与综合利用3.1硫酸3.1.1概述Introduction硫酸是重要的基本化学工业原料。在化肥、冶金、国防、有机合成、石油炼制等工业都有广泛用途。硫酸的性质硫酸与水的二组分体系最高恒沸点组成为98.4%。硫酸浓度可大于100％，称为发烟硫酸，其中含溶解在100％硫酸中的游离SO3。生产方法塔式法：直接用SO2,H2O,O2反应生成硫酸。接触法：SO2SO3+H2O硫酸

2、接触法主要步骤：含硫原料原料气的制备含二氧化硫炉炉气净制净化炉气二氧化硫转化含三氧化硫气体吸收成酸硫酸生产硫酸的原料硫铁矿：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。3.1.2从硫铁矿制二氧化硫炉气MakingSO2gasesfromsulfur-ironore3.1.2.1硫铁矿的焙烧1硫铁矿的焙烧反应2F

3、eS2=2FeS+S2H>0S2+O2=SO2H<04FeS+7O2=2Fe2O3+4SO2H<0上述反应的总反应式：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2H=-3411kJ/mol若氧气不足，还有生成Fe3O4的反应：3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2H=-2435kJ/mol此外，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，同时与SO3反应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。2硫铁矿焙烧的焙烧速度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

4、度决定了生产能力。焙烧反应的反应速率与温度的关系如图3.1。1/Tlgk441560727977在460~560°C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。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。实验证明，焙烧反应第三阶段活化能较小，受氧的内扩散控制。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

5、.提高入炉空气氧含量。3.1.2.2沸腾焙烧1沸腾焙烧炉的结构和操作一典型沸腾焙烧炉结构如图3.2。下部为沸腾区，中部为扩散区，上部为焙烧空间。沸腾区耐火砖较厚。而上部耐火砖较薄，这是为了减小炉内与钢壁的温度差，减小二氧化硫在壁上凝结，从而减小腐蚀。沸腾焙烧的空气流速是重要因素。上部面积大是为了降低流速，增加沉降机会。图3.22余热的回收焙烧时放出大量的热，炉气温度850~950°C，若直接通入净化系统，设备要求高。直接冷却后净化也是能量的极大浪费。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。硫铁矿废热锅炉的特殊性：1.含尘量大，不要直接冲击锅炉管，注意炉管排列间距

6、要大，防止积灰。2.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。3.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3.3。图3.33沸腾焙烧炉的特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。3.1.2.3几种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氧化焙烧氧过量，使硫铁矿完全氧化，主要反应为4FeS2+11O2=2Fe2O3

7、+8SO2焙烧过程为：沸腾焙烧炉废热锅炉旋风除尘电除尘炉气去精制炉床温度约800~850°C炉顶温度900~950°C炉底压力10-15kPa出炉气SO213%~13.5%硫铁矿＋空气2磁性焙烧控制进氧量，使过量氧较少，反应为3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO23Fe7S8+38O2=7Fe3O4+24SO2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