硫酸生产方法.docx

以硫铁 矿为原 料 的 接 触法硫 酸生产 工 艺 董子玉 概述 硫酸的用途和产品规格 硫酸是重要的化工产品，用途十分广泛。工业硫酸是指SO3与H2O以一定比例混 合而成的化合物，分为稀硫酸(HSO含量65%和75%)、浓硫酸(HSO含量92.5% 2 4 2 4 和98%)和发烟硫酸(游离SO3含量20%)。 硫酸生产的原料 生产硫酸的原料主要有硫磺、硫铁矿、硫酸盐及含硫工业废物。 硫磺是 理想原料(含硫99.5%)，原料纯，流程简单、投资少、成本低。 硫铁矿是世界上大多数国家生产硫酸的主要原料。分有普通硫铁矿、浮选 硫铁矿和含煤硫铁矿。硫酸盐有石膏(CaSO4)芒硝(Na2SO「和明矶石 [KA1 (OH) (SO)]等，这些原料生产硫酸，还可生产其它产品。 3 6 4 2 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S02,炼焦 的焦炉气和合成氨厂半水煤气中的HS，及金属加工的酸洗液、炼厂的废酸与废 2 渣。 硫酸生产的方法 接触法制硫酸基本反应 (1) S02的制取 将硫铁矿焙烧，制取S02 二氧化硫炉气的制造 (1)硫铁矿的预处理 块状硫铁矿和含煤硫铁矿需破碎和筛分。大矿石破碎至35-45mm以下，再 细碎，使碎粒小于3-6mm,送入料仓或焙 细碎，使碎粒 烧炉。 (2)硫铁矿的焙烧 焙烧操作条件 温度焙烧温度控制在850—950°C。 矿粒度 氧浓度 氧浓度过高，生成的SO2在Fe2O3的催化作用下变为SO3,生 成的酸雾多，加重净化负荷。 焙烧设备 焙烧是在焙烧炉中进行。焙烧炉有块矿炉、机械炉、沸腾炉等 几种型式，我国广泛使用沸腾炉。 (3 )炉气净化 净化的目的和指标 工艺流程不同，净化指标有所差别，我国规定的标准(mg?m-3)如下： 水分V100；尘V2；砷V5；氟V10；酸雾：一级降雾V35，二级电降雾V5。 净化原理及设备 根据炉气中杂质的种类和特点，可用U形管除尘、旋风降尘、水洗(或酸洗)、 电除尘、干燥等净化方法逐级进行分离。 净化流程净化流程分为湿法和干法两大类。 湿法流程中，将炉气冷却，洗涤除杂，再升温(420?440C)转化，造成了“干 湿病”。生产1吨酸排出10?15m3的酸性污水，污染严重，国外该流程已淘汰。 此流程投资少，上马快，除砷氟效率高，我国90%的硫酸厂采用水洗流程。 干法流程短，在高温下进行，热利用率高。无污酸、污水排出，污染少。缺点 是除As, Se, F等杂质差，不适于含As, Se, F多的矿料。 二氧化硫的催化氧化 催化氧化工艺条件 最适宜温度从热力学角度SO2的氧化的平衡转化率随温度升高而降低， 氧化反应宜在低温下进行。 适宜的炉气组成 提高炉气中02的浓度都有利的。02的浓度越大,SO2的转化 率越大，反应速率也越快；S02的浓度越小，生产强度降低。S02浓度还与催化 剂用量、生产能力及总费用有关。 压力S02氧化是体积缩小的可逆的反应。增加压力有利于S02的转化。 常压下，转化率已达96%?98%。 二氧化硫催化氧化的设备和流程 转化器按换热方式不同，转化器分间接换热式和直接换热式两类。 工艺流程 中间换热式四段转化流程 四段转化空气冷激流程 C. 二转二吸流程 三氧化硫的吸收 将S03用硫酸吸收成产品酸；或从转化工序出来的转化气中S03含 量不超过10%。使之与水蒸气结合成硫酸蒸气，再冷凝为酸。前者为吸收成酸， 后者是冷凝成酸。 (1) 吸收成酸 吸收成酸是用硫酸水溶液吸收S03。S03溶解在溶液中，与所含的 水化合生成硫酸: nSO3+H2O = H2SO4 +(n-l)SO3 + Q 当n〉1时，生成发烟硫酸；n一1时，生成无水硫酸；nV1时生成含水硫 酸。生产中用浓度为98.3%的酸来吸收，效果最好，过低过高都会使操作恶化。 （2）冷凝成酸 冷凝成酸适用于转化气中含有水分的场合，SO3与水蒸气结合成硫酸蒸气: SO3（气）+H2O（气）=H2SO4（气）+125 kJ （2-20） 温度降低，平衡常数增大，平衡向右移动，生成大量H2SO4蒸气。当H2SO4 的蒸气的分压超过其饱和蒸气压，即凝成硫酸溶液： H2SO4（气）=H2SO4（液）+50.13 kJ（2—21） 上述两个可逆反应构成一个平衡体系： SO3（气）+H2O（气）===H2SO4（气）===H2SO4（液 冷凝成酸流程与吸收成酸流程相似，但两者存在不同之处。吸收成酸为化 学吸收过程，吸收剂为98.3%浓硫酸，操作温度较低，进塔气体温度在120? 200笆。冷凝成酸是物理过程，使用硫酸的浓度较低，操作温度较高，一般转化 气体进口温度保持在220?400°C以上。 接触法生产硫酸的全流程 接触法流程的生产方法有多种，把不同方法的几个工序结合起来，构成不同 的接触法生产硫酸全流程。通