硫酸生產方法.doc

以硫鐵礦為原料的接觸法硫酸生產工藝1概述 (1)硫酸的用途和產品規(guī)格硫酸是重要的化工產品，用途十分廣泛。工業(yè)硫酸是指SO3與H2O以一定比例混合而成的化合物，分為稀硫酸(H2SO4含量65和75%)、濃硫酸(H2SO4含量92.5和98%)和發(fā)煙硫酸(游離SO3含量20%)。 (2)硫酸生產的原料 生產硫酸的原料主要有硫磺、硫鐵礦、硫酸鹽及含硫工業(yè)廢物。 硫磺是理想原料(含硫99.5%)，原料純，流程簡單、投資少、成本低。硫鐵礦是世界上大多數(shù)國家生產硫酸的主要原料。分有普通硫鐵礦、浮選硫鐵礦和含煤硫鐵礦。硫酸鹽有石膏(CaSO4)芒硝(Na2SO4)和明礬石KA13(OH)6(SO4)2等，這些原料生產硫酸，還可生產其它產品。含硫廢物指冶金廠、石油煉制副產氣及低品位燃料燃燒廢氣中的S02，煉焦的焦爐氣和合成氨廠半水煤氣中的H2S，及金屬加工的酸洗液、煉廠的廢酸與廢渣。(3)硫酸生產的方法 接觸法制硫酸基本反應(1) S02的制取 將硫鐵礦焙燒，制取S022二氧化硫爐氣的制造 (1)硫鐵礦的預處理 塊狀硫鐵礦和含煤硫鐵礦需破碎和篩分。大礦石破碎至35-45mm以下，再細碎，使碎粒 小于3-6mm，送入料倉或焙燒爐。 (2)硫鐵礦的焙燒焙燒操作條件 a溫度 焙燒溫度控制在850950。 b礦粒度 c氧濃度 氧濃度過高，生成的SO2在Fe2O3的催化作用下變?yōu)镾O3，生成的酸霧多，加重凈化負荷。焙燒設備 焙燒是在焙燒爐中進行。焙燒爐有塊礦爐、機械爐、沸騰爐等幾種型式，我國廣泛使用沸騰爐。 (3)爐氣凈化凈化的目的和指標 工藝流程不同，凈化指標有所差別，我國規(guī)定的標準(mgm-3)如下：水分100；塵2；砷5；氟10；酸霧：一級降霧35，二級電降霧5。凈化原理及設備 根據(jù)爐氣中雜質的種類和特點，可用U形管除塵、旋風降塵、水洗(或酸洗)、電除塵、干燥等凈化方法逐級進行分離。 凈化流程 凈化流程分為濕法和干法兩大類。 濕法流程中，將爐氣冷卻，洗滌除雜，再升溫(420440)轉化，造成了“干濕病”。生產1噸酸排出1015m3的酸性污水，污染嚴重，國外該流程已淘汰。此流程投資少，上馬快，除砷氟效率高，我國90的硫酸廠采用水洗流程。干法流程短，在高溫下進行，熱利用率高。無污酸、污水排出，污染少。缺點是除As, Se, F等雜質差，不適于含As, Se, F多的礦料。3二氧化硫的催化氧化(1)催化氧化工藝條件 1.最適宜溫度 從熱力學角度SO2的氧化的平衡轉化率隨溫度升高而降低，氧化反應宜在低溫下進行。適宜的爐氣組成 提高爐氣中O2的濃度都有利的。O2的濃度越大,SO2的轉化率越大，反應速率也越快；SO2的濃度越小，生產強度降低。SO2濃度還與催化劑用量、生產能力及總費用有關。 2.壓力 SO2氧化是體積縮小的可逆的反應。增加壓力有利于SO2的轉化。常壓下，轉化率已達 9698。 (2)二氧化硫催化氧化的設備和流程 轉化器 按換熱方式不同，轉化器分間接換熱式和直接換熱式兩類。 工藝流程 a中間換熱式四段轉化流程 b四段轉化空氣冷激流程 C二轉二吸流程4三氧化硫的吸收 將SO3用硫酸吸收成產品酸；或從轉化工序出來的轉化氣中SO3含量不超過10。使之與水蒸氣結合成硫酸蒸氣，再冷凝為酸。前者為吸收成酸，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SO3。SO3溶解在溶液中，與所含的水化合生成硫酸： nSO3H2OH2SO4(n-l)SO3Q 當n1時，生成發(fā)煙硫酸；n1時，生成無水硫酸；n1時生成含水硫酸。生產中用濃度為98.3的酸來吸收，效果最好，過低過高都會使操作惡化。(2)冷凝成酸 冷凝成酸適用于轉化氣中含有水分的場合， SO3與水蒸氣結合成硫酸蒸氣： SO3(氣)H2O(氣)H2SO4(氣)125 kJ (220) 溫度降低，平衡常數(shù)增大，平衡向右移動，生成大量H2SO4蒸氣。當H2SO4的蒸氣的分壓超過其飽和蒸氣壓，即凝成硫酸溶液： H2SO4(氣)H2SO4(液)50.13 kJ(221) 上述兩個可逆反應構成一個平衡體系： SO3(氣)H2O(氣)=H2SO4(氣)=H2SO4(液冷凝成酸流程與吸收成酸流程相似，但兩者存在不同之處。吸收成酸為化學吸收過程，吸收劑為 98.3濃硫酸，操作溫度較低，進塔氣體溫度在120200。冷凝成酸是物理過程，使用硫酸的濃度較低，操作溫度較高，一般轉化氣體進口溫度保持在220400以上。5接觸法生產硫酸的全流程 接觸法流程的生產方法有多種，把不同方法的幾個工序結合起來，構成不同的接觸法生產硫酸全流程。通常有水洗、酸洗和干洗三種流程。小 結 從工業(yè)原料到合格產品的工業(yè)生產涉及諸多實際問題，一方面，礦石的加工處理、爐氣的凈化分離等物理過程，是硫酸生產必不可少的單元操作，焙燒和轉化工序的化學反應的要求決定著礦石處理和爐氣凈化等物理過程進行的程度；另一方面，焙燒和轉化本身又都是非均相化學反應過程，其速率是由表面反應，還是由擴散來決定，需通過宏觀動力學研究確定。單元操作和宏現(xiàn)化學