化工基础 第二章 硫酸生产课件.ppt

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1、化工工艺学ChemicalEngineeringTechnics主讲:王筠1第2章硫酸2.1.1概述2.1.2从硫铁矿制二氧化硫炉气2.1.3炉气的净化与干燥2.1.4二氧化硫的催化氧化2.1.5三氧化硫的吸收2.1.6三废治理与综合利用2.1硫酸22.1.1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

2、。接触法：SO2SO3+H2O硫酸3含硫原料含二氧化硫炉气净化炉气含三氧化硫气体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。炉气净制二氧化硫转化吸收成酸原料气的制备接触法主要步骤：42.1.2从硫铁矿制二氧化硫炉气1矿石原料的预处理主要有3步：粉碎、配料、干燥。

3、粉碎一般采用二级粉碎，先用颚式压碎机粗碎，再用辊式压碎机细碎，要求粒度<4mm.配料原则：贫富搭配、含煤与不含煤的矿搭配、高砷矿与低砷矿搭配。沸腾焙烧用矿指标：S>20%As<0.05%C<1.0%Pb<0.1%F<0.05%H2O,6.0%干燥使含水量多的矿料达到上述含水量指标。2.1.2.1焙烧前矿石原料的预处理52.1.2.2硫铁矿的焙烧1硫铁矿的焙烧反应2FeS2=2FeS+S2H>0S+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

4、不足，还有生成Fe3O4的反应：3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2H=-2435kJ/mol6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2.1。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。化学反应动

5、力学控制。7560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，受氧的扩散控制。3.提高焙烧速率的途径：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.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。增加空气与矿粒的相对运动。提高入炉空气氧含量。82.1.2.3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2.2。下部为沸腾区，中部为扩散区，上部为焙烧空间。沸腾区耐火

6、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，操作速度范围应在uf

7、，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2.3。10图2.3113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。12除尘方法可分为机械除尘和电除尘两大类。1.机械除尘集尘器除尘、自然沉降除尘、惯性除尘。旋风分离器除尘除尘效率高。2.电除尘排气静电除尘器除尘效率高，可达99%以上，可使含尘量降至0.2g/Nm3的绝对值。2.1.3炉气的净化与干燥13焙烧炉

8、气除尘后，一些砷氧化物、