二氧化硫爐氣的制造

1、現(xiàn)在學習的是第1頁，共31頁 接觸法制造硫酸的生產(chǎn)過程接觸法制造硫酸的生產(chǎn)過程SO3H2SO4SO2S硫化物硫化物如如 FeS2 1 二氧化硫的制取和凈化二氧化硫的制取和凈化 2 二氧化硫催化氧化成二氧化硫催化氧化成 三三氧化硫氧化硫 3 三氧化硫的吸收和三氧化硫的吸收和 硫酸的硫酸的生成生成現(xiàn)在學習的是第2頁，共31頁現(xiàn)在學習的是第3頁，共31頁 硫磺硫磺是理想原料是理想原料( (含硫含硫99.5%)99.5%)，原料純，流，原料純，流程簡單、投資少、成本低。世界上天然硫礦主要程簡單、投資少、成本低。世界上天然硫礦主要分布在美、日、意、墨西哥等國。分布在美、日、意、墨西哥等國。引言：硫酸的原

2、料引言：硫酸的原料現(xiàn)在學習的是第4頁，共31頁硫鐵礦硫鐵礦是世界上大多數(shù)國家生產(chǎn)硫酸的主要原料。普通硫是世界上大多數(shù)國家生產(chǎn)硫酸的主要原料。普通硫鐵礦為正方晶系，有金屬光澤，呈金黃色，又稱鐵礦為正方晶系，有金屬光澤，呈金黃色，又稱黃鐵礦黃鐵礦，是，是硫化物中分布最普遍的礦物，含硫硫化物中分布最普遍的礦物，含硫25%52%25%52%，含鐵，含鐵35%44%35%44%。根據(jù)來源不同分為：根據(jù)來源不同分為：塊狀硫鐵礦塊狀硫鐵礦、浮選硫鐵礦浮選硫鐵礦和和含煤硫鐵礦含煤硫鐵礦?，F(xiàn)在學習的是第5頁，共31頁 硫酸鹽硫酸鹽有石膏有石膏(CaSO4)、芒硝、芒硝(Na2SO4)和明礬石和明礬石KA13(O

3、H)6(SO4)2等。等。 現(xiàn)在學習的是第6頁，共31頁 含硫廢物含硫廢物指冶金廠、石油煉制副產(chǎn)氣及指冶金廠、石油煉制副產(chǎn)氣及低品位燃料燃燒廢氣中的低品位燃料燃燒廢氣中的SO2，煉焦的焦爐氣和，煉焦的焦爐氣和合成氨廠半水煤氣中的合成氨廠半水煤氣中的H2S，及金屬加工的酸洗，及金屬加工的酸洗液、煉廠的廢酸與廢渣。液、煉廠的廢酸與廢渣。 采用哪種原料生產(chǎn)硫酸，取決于原料的來源采用哪種原料生產(chǎn)硫酸，取決于原料的來源和價格。我國和價格。我國1997年硫酸，以硫鐵礦制酸占年硫酸，以硫鐵礦制酸占71.52%，冶煉煙氣占，冶煉煙氣占21.53%，硫磺占，硫磺占5.44%，石膏占石膏占1.2%.現(xiàn)在學習的是第

4、7頁，共31頁焙燒反應 4FeS2+11O2 = 8SO2+2Fe2O3 上述反應中生成的二氧化硫及過量氧氣、空氣帶上述反應中生成的二氧化硫及過量氧氣、空氣帶入的氮氣和水蒸氣等其他氣體，統(tǒng)稱為入的氮氣和水蒸氣等其他氣體，統(tǒng)稱為爐氣爐氣，是制酸的，是制酸的原料氣；鐵與氧生成的氧化物及其他固態(tài)物統(tǒng)稱為原料氣；鐵與氧生成的氧化物及其他固態(tài)物統(tǒng)稱為爐渣爐渣（或（或燒渣）。燒渣）。一、硫鐵礦焙燒的理論基礎一、硫鐵礦焙燒的理論基礎現(xiàn)在學習的是第8頁，共31頁其過程分為二步：其過程分為二步： 第一步是硫鐵礦中的有效成分第一步是硫鐵礦中的有效成分FeSFeS2 2受熱分解成受熱分解成FeS和單體硫；和單體硫；

5、 2FeS2=2FeS+S2 這一步是吸熱反應。溫度越高，對這一步是吸熱反應。溫度越高，對FeSFeS2 2分解反應越分解反應越有利。實際上高于有利。實際上高于400400就開始分解，就開始分解，500500時則較為顯時則較為顯著。著。 第二步是分解出的單體硫與空氣燃燒，生成二氧第二步是分解出的單體硫與空氣燃燒，生成二氧化硫：化硫： S2+2O2=2SO2現(xiàn)在學習的是第9頁，共31頁 硫鐵礦在釋出硫磺后，剩下的硫化鐵在氧分壓為硫鐵礦在釋出硫磺后，剩下的硫化鐵在氧分壓為304kPa(0.03atm)以上時，生成紅棕色以上時，生成紅棕色Fe2O3： FeS+7O2=2Fe2O3+4SO2 當含氧量

6、在當含氧量在1左右時，則生成棕黑色的左右時，則生成棕黑色的Fe3O4: 3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2 綜合以上各綜合以上各 式，可得硫鐵礦常規(guī)焙燒總的化學反應方程式：式，可得硫鐵礦常規(guī)焙燒總的化學反應方程式： 4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3 (1) 同時還可得硫鐵礦另一焙燒總的化學方程式：同時還可得硫鐵礦另一焙燒總的化學方程式： 3FeS2+8O2=6SO2+Fe3O4 (2) 現(xiàn)在學習的是第10頁，共31頁焙燒過程中的副反應 2SO2+O2=2SO3 4SO3+Fe3O4=Fe2(SO4)3+FeSO4 3SO3+Fe2O3=Fe2(SO4)3 FeS2+16Fe2O

7、3=11Fe3O4+2SO2 FeS2+5Fe3O4=16FeO+2SO2雜質(zhì)固態(tài)（燒渣）：銅、鋅、鈷的金屬氧化物氣態(tài)：PbO 、 As2O3 、 SeO2 、 HF 等等現(xiàn)在學習的是第11頁，共31頁2.焙燒速率硫鐵礦的焙燒屬于其故不可逆反應，反應進行較完全。生產(chǎn)焙燒速率擴散速率傳熱傳質(zhì)化學反應速率溫度濃度FeS的化學反應速率4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3 3FeS2+8O2=6SO2+Fe3O4兩相接觸表面的大小溫度兩相間濃度差相對運動速度礦料粒度礦料粒度現(xiàn)在學習的是第12頁，共31頁3.焙燒方法 常規(guī)焙燒（氧化焙燒） 工藝條件：溫度 900，空氣量較大 特點：爐氣中含111

8、3 磁性焙燒 硫酸化焙燒 脫砷焙燒弱氧化氣氛弱氧化氣氛Fe2O3O2過量Fe3O4現(xiàn)在學習的是第13頁，共31頁(1)沸騰焙燒的特點沸騰焙燒的特點 硫鐵礦沸騰焙燒是硫鐵礦沸騰焙燒是固體流態(tài)化技術固體流態(tài)化技術在硫酸工業(yè)上的具體應在硫酸工業(yè)上的具體應用。它是利用礦粒在爐內(nèi)一定流速的空氣作用下進行的一用。它是利用礦粒在爐內(nèi)一定流速的空氣作用下進行的一種激烈焙燒反應，介于靜止的固體床和氣流輸送床之間。種激烈焙燒反應，介于靜止的固體床和氣流輸送床之間。礦粒在焙燒過程中，一直處于不停的運動狀態(tài)礦粒在焙燒過程中，一直處于不停的運動狀態(tài)一種類一種類似粘性液體沸騰的狀態(tài)，應此稱之為沸騰床，也稱為硫化似粘性液體

9、沸騰的狀態(tài)，應此稱之為沸騰床，也稱為硫化床或假液化床等，統(tǒng)稱為床或假液化床等，統(tǒng)稱為“流態(tài)化流態(tài)化”。運動的料層，泛稱沸。運動的料層，泛稱沸騰層，它靜止時稱為固定層。騰層，它靜止時稱為固定層。(一一)沸騰焙燒基本原理沸騰焙燒基本原理二、硫鐵礦的沸騰焙燒現(xiàn)在學習的是第14頁，共31頁（2）流態(tài)化：固體粒子像流體一樣進行流動的現(xiàn)象。）流態(tài)化：固體粒子像流體一樣進行流動的現(xiàn)象。氣泡氣泡 流態(tài)化的各種形式流態(tài)化的各種形式思考：礦料的粒度和沸騰層氣速有何關系？礦料的粒度越大，所需沸騰層氣速越大；反之，礦料的粒度越小，所需沸騰層氣速越小。氣速應保持在臨界流化速度和最終流化速度之間，才能進行正常的流態(tài)化操作

10、。臨界流化速度最終流化速度現(xiàn)在學習的是第15頁，共31頁特征：反應器內(nèi)固體粒子可以象流體一樣被流化起來。 適用于適用于氣固，液固，氣液固反應氣固，液固，氣液固反應?，F(xiàn)在學習的是第16頁，共31頁（二）沸騰焙燒爐的結構（二）沸騰焙燒爐的結構 沸騰焙燒的設備稱為沸騰爐沸騰焙燒的設備稱為沸騰爐?？諝鈴臓t底通入，經(jīng)分布器進入爐?？諝鈴臓t底通入，經(jīng)分布器進入爐內(nèi)，礦料入爐隨同爐料混合。整個料層在空氣鼓動下，上下翻內(nèi)，礦料入爐隨同爐料混合。整個料層在空氣鼓動下，上下翻騰，高度可達騰，高度可達1-1.5m。焙燒反應十分劇烈，反應溫度高達。焙燒反應十分劇烈，反應溫度高達800-900，爐內(nèi)熱容量大，反應速度快

11、，生產(chǎn)強度高。爐內(nèi)熱容量大，反應速度快，生產(chǎn)強度高。用于硫鐵礦焙燒的沸騰爐有用于硫鐵礦焙燒的沸騰爐有直筒爐直筒爐和和擴大型爐擴大型爐兩種。由于直筒兩種。由于直筒型爐焙燒強度低，且操作不容易穩(wěn)定，因而較少采用。一般型爐焙燒強度低，且操作不容易穩(wěn)定，因而較少采用。一般工廠使用的擴大型爐為異徑一次擴大型，如下圖所示。工廠使用的擴大型爐為異徑一次擴大型，如下圖所示?，F(xiàn)在學習的是第17頁，共31頁沸騰爐現(xiàn)在學習的是第18頁，共31頁空氣室空氣室沸騰層沸騰層上層燃燒空間上層燃燒空間思考：冷卻器、空氣分布板有何作用？冷卻器：防止礦料熔結 控制溫度和回 收熱量空氣分布板：使空氣均勻現(xiàn)在學習的是第19頁，共31

12、頁空氣空氣 爐氣爐氣思考：思考：從沸騰爐出來的從沸騰爐出來的爐氣的成分有哪爐氣的成分有哪些些? ?是否直接通是否直接通入接觸室？入接觸室？礦渣思考：黃鐵礦石為什么要粉碎？為什么要通入強大的空氣流？沸騰爐沸騰爐現(xiàn)在學習的是第20頁，共31頁沸騰爐優(yōu)點：（1）結構簡單，生產(chǎn)能力大。（2）焙燒較完全，硫燒出率高，燒渣殘留低，有利于降 低合硫原料的消耗，便于燒渣綜合利用。 煙塵率高，達到2055，給煙氣凈化處理增加復雜性。沸騰爐缺點：現(xiàn)在學習的是第21頁，共31頁（三）沸騰焙燒的工藝條件（三）沸騰焙燒的工藝條件1、溫度(850950)投礦量和礦的含硫量空氣輸入量冷卻裝置調(diào)節(jié)方法投礦量空氣加入量爐壁水箱

13、或水管冷卻水量2、爐氣中二氧化硫的含量（體積分數(shù)：1014 ）過低：SO3較多，對凈化過程不利過高：燒渣中殘硫量增多在正常操作時，調(diào)節(jié)爐溫的方法主要是調(diào)節(jié)投礦量和冷卻水量 現(xiàn)在學習的是第22頁，共31頁3、礦料的粒度和沸騰層氣速 （0.53m/s）粒度過大：發(fā)生沉積，不能沸騰。粒度過?。涸掀扑榈膭恿ο脑黾?出口爐氣中含塵量增多， 增加除塵設備的負荷溫度： 850950爐氣中二氧化硫的含量：體積分數(shù)1014沸騰層氣速：0.53m/s，與礦料粒度相適應現(xiàn)在學習的是第23頁，共31頁三、爐氣中礦塵的清除三、爐氣中礦塵的清除目的：防止礦塵堵塞設備和管道， 防止礦塵沉積覆蓋在催化劑外表面影響其活性。

14、設備和方法：集塵器、旋風除塵器、電除塵器、過濾和 洗滌等。1、旋風除塵 原理：利用離心力的作用，將礦塵與爐氣分開。 特點：可使8090的礦塵得到分離，但是對 10m以下的礦塵較難脫除。 工藝條件：氣速1624m/s現(xiàn)在學習的是第24頁，共31頁現(xiàn)在學習的是第25頁，共31頁2、電除塵原理：利用不均勻的高壓電場將爐氣中的微粒除去特點：（1）除塵效率高（ 9599 ）礦塵含量可降 至0.2g/m3,能除去粒度在0.0110m的礦塵。 （2）生產(chǎn)能力范圍較大，流體阻力較小?，F(xiàn)在學習的是第26頁，共31頁現(xiàn)在學習的是第27頁，共31頁小小 結結一、硫鐵礦的沸騰焙燒1、沸騰焙燒的基本原理：流態(tài)化技術2、沸騰焙燒爐的結構：主要部件3、沸騰焙燒的工藝條件：二、爐氣中礦塵的清除：旋風除塵器、電除塵器溫度： 850950爐氣中二氧化硫的含量：體積分數(shù)1014 沸騰層氣速：0.53m/s，與礦料粒度相適應現(xiàn)在學習的是第28頁，共31頁1、控制沸騰層的溫度是保證沸騰爐正常操作的 重要條件之一，一般控制沸騰層溫度在（ ） A.700800 B. 850950 C. 500600 D. 30