化工工艺学3章-硫酸与硝酸ppt课件.ppt

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1、化工工艺学Chemicalengineeringtechnics第3章硫酸与硝酸Vitriolicacidandnitricacid一、概述二、原料配矿及沸腾焙烧制SO2炉气三、炉气的净化与干燥四、二氧化硫的催化氧化五、三氧化硫的吸收六、三废治理与综合利用3.1硫酸一、概述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。1硫酸的性质物理性质：无色透明油状液体，沸点279.6℃；化学性质：强酸，有很强的吸水性和氧化性。硫酸规格：nSO3/nH2O=1，硫酸浓度为100％；nSO3/nH2O<1，硫酸浓度<100％；nSO3/nH2O>1，硫酸

2、浓度>100％;是SO3在无水H2SO4中的溶液，这种硫酸能放出SO3蒸汽，并与空气中水分结合而形成烟雾。75%H2SO4；92%H2SO4；93%H2SO4；98%H2SO4；含SO3为20%的发烟硫酸。①无水硫酸②含水硫酸③发烟硫酸常用硫酸有以下几种规格：2生产硫酸的原料硫铁矿：①普通硫铁矿(主要成份FeS2)②磁硫铁矿(主要成份Fe7S8)硫铁矿杂质多，通常含硫量只有30%～50%；储量丰富，工艺成熟，但三废量大。硫磺：（主要成份S）使用天然硫磺生产硫酸清洁、环保、无三废，但我国储量少。其它原料：硫酸盐、冶炼烟气、含硫工业废料等。白铁矿黄铁矿磁硫铁矿3生产方法塔式法：直接用SO

3、2、H2O、O2一步生成硫酸，产品75酸。接触法：含S原料SO2SO3+H2O硫酸产品98酸，副产品93酸。接触法生产硫酸的主要步骤：含硫原料配矿焙烧炉气净化含SO2炉气SO2催化转化SO3吸收成酸硫酸SO3FeS2+O2→SO2SO3+H2O→H2SO44接触法生产硫酸的总流程【说明】以普通硫铁矿（FeS2)为原料，以V2O5为催化剂，采用接触法生产98%硫酸及副产品的工艺流程。（一）配矿及焙烧（二）炉气净化与干燥(三)SO2转化制取SO3(四)SO3吸收成酸（五）三废处理原料配矿沸腾焙烧炉废热锅炉热电除尘器一洗塔硫酸旋风除尘器空气二洗塔静电除雾器干燥塔93酸丝网除沫四段转化器吸收

4、塔尾气处理废水处理矿尘处理原料配矿沸腾焙烧炉废热锅炉热电除尘器一洗塔硫酸旋风除尘器空气二洗塔静电除雾器干燥塔93酸丝网除沫四段转化器吸收塔尾气处理废水处理矿尘处理二、原料配矿及沸腾焙烧制SO2炉气1硫铁矿的焙烧反应P912FeS2=2FeS+S2－QS2+O2=SO2+Q4FeS+7O2=2Fe2O3+4SO2+Q反应过程：FeS2的分散O2向硫铁矿表面扩散O2+FeS反应SO2由表面向气流中扩散此外，有少量SO2氧化成SO3，能与硫铁矿中盐类分解成的金属氧化物反应生成硫酸盐。900℃总反应式：H=-3411kJ/mol放热量大，需及时移热。若氧气不足时：含铁量较高(>55%

5、)，但后续除杂工序多（日本用）√4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2（富氧）√3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2（贫氧）2硫铁矿焙烧的焙烧速度硫铁矿焙烧的反应平衡常数很大，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。第一阶段（460~560℃）：斜率大，活化能大，温度升高，反应速率增加很快。过渡阶段（560720C）：反应速度受温度影响较小。第三阶段（>720C）：反应速度随温度升高再增加，但增加幅度小。第三阶段受氧的扩散控制，提高氧浓度能增加总反应速度。1/Tlgk441560727977反应速率常数与温度的关系图提高焙烧速率的途径：P921.提

6、高焙烧温度但不宜太高，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.减小硫铁矿粒度可增加矿粒与空气的接触面积，对第三阶段速度增加有利。焙烧前应适度破碎矿石。3.增加空气与矿粒的相对运动相对运动增强，矿料表面氧化铁得到更新，能减小对气体的扩散阻力，故采用沸腾焙烧方式，使矿粒与空气充分接触。4.提高入炉空气氧含量氧气浓度越高，焙烧速率越大，但富氧焙烧不经济，一般采用充足空气焙烧。图3.2沸腾区扩散区空气矿矿渣焙烧空间炉气3沸腾焙烧(1)沸腾焙烧炉的结构和操作筒体：钢板内衬：两层耐火砖1炉膛2风室：设有风帽，空气均匀分布进入炉膛，将矿料流化，形成沸腾床（

7、空速0.5-3m/s）。★腾焙烧炉内负压操作(10-15kPa)，防止SO2逸出。沸腾区（气速高可焙烧大颗粒矿）扩散区焙烧空间(2)余热的回收焙烧炉气温度850～950℃，通常设置废热锅炉回收热量。硫铁矿废热锅炉的特殊性：1.含尘量大，直接冲击锅炉管会造成严重磨损，注意炉管排列间距要大，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.要求炉体有良好的气密性，防止炉气泄漏和空气进入炉内。图3.3一