硫酸生產(chǎn)方法

1、以硫鐵礦為原料的接觸法硫酸生產(chǎn)工藝董子玉27 黃青24概述(1)硫酸的用途和產(chǎn)品規(guī)格硫酸是重要的化工產(chǎn)品，用途十分廣泛。工業(yè)硫酸是指SO3與鳥(niǎo)O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(H2SO；含量和98%)和發(fā)煙硫酸(游離 SO3 含量 20%)。3 (2)硫酸生產(chǎn)的原料生產(chǎn)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%)，原料純，流程簡(jiǎn)單、投資少、成本低。硫鐵礦是世界上大多數(shù)國(guó)家生產(chǎn)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(CaSO)芒硝(Na SO )和明磯石KA1 (OH) (SO )等

2、，這些原料生產(chǎn)424364 2硫酸，還可生產(chǎn)其它產(chǎn)品。含硫廢物指冶金廠、石油煉制副產(chǎn)氣及低品位燃料燃燒廢氣中的S02,煉焦的焦?fàn)t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(chǎn)的方法接觸法制硫酸基本反應(yīng)(1) S02的制取 將硫鐵礦焙燒，制取S02(S) + Oj =SO2 + Q(2 - 1)淪的轉(zhuǎn)化 在固體催化劑上接觸氧化為滄SO； + yQ； SOa + Q(2-2)泊3吸收 5(冬與水結(jié)合生成硫酸SOa + H2O H3SO4 + Q(2-3)唳收篩分空氣濃疏酸尾氣接觸法制曲酸原則流程SOz唳收篩分空氣濃疏酸尾氣接觸法制曲酸原則流程SOz催化氧化二

3、氧化硫爐氣的制造硫鐵礦的預(yù)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(xì)碎，使碎 粒小于3-6mm，送入料倉(cāng)或焙燒爐。硫鐵礦的焙燒焙燒操作條件溫度 焙燒溫度控制在850950C。礦粒度氧濃度 氧濃度過(guò)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(fù)荷。焙燒設(shè)備 焙燒是在焙燒爐中進(jìn)行。焙燒爐有塊礦爐、機(jī)械爐、沸騰爐等幾種型式，我國(guó)廣泛使用沸騰爐。(3 )爐氣凈化凈化的目的和指標(biāo)工藝流程不同，凈化指標(biāo)有所差別，我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)(mg?m-3)如下：水分100；塵2；砷5；氟10；酸霧：一級(jí)降霧35,二級(jí)電降霧5。凈化原理及設(shè)備根據(jù)爐氣中雜質(zhì)

4、的種類(lèi)和特點(diǎn)，可用U形管除塵、旋風(fēng)降塵、水洗(或酸洗)、電除塵、 干燥等凈化方法逐級(jí)進(jìn)行分離。凈化流程凈化流程分為濕法和干法兩大類(lèi)。濕法流程中，將爐氣冷卻，洗滌除雜，再升溫(420440C)轉(zhuǎn)化，造成了 “干濕病”。生 產(chǎn)1噸酸排出1015m3的酸性污水，污染嚴(yán)重，國(guó)外該流程已淘汰。此流程投資少，上馬 快，除砷氟效率高，我國(guó)90%的硫酸廠采用水洗流程。干法流程短，在高溫下進(jìn)行，熱利用率高。無(wú)污酸、污水排出，污染少。缺點(diǎn)是除As, Se, F等雜質(zhì)差，不適于含As, Se, F多的礦料。二氧化硫的催化氧化催化氧化工藝條件最適宜溫度從熱力學(xué)角度SO2的氧化的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低，氧化反應(yīng)宜

5、在低溫下進(jìn)行。適宜的爐氣組成 提高爐氣中02的濃度都有利的。02的濃度越大,SO2的轉(zhuǎn)化率越大，反 應(yīng)速率也越快；S02的濃度越小，生產(chǎn)強(qiáng)度降低S02濃度還與催化劑用量、生產(chǎn)能力及總 費(fèi)用有關(guān)。壓力S02氧化是體積縮小的可逆的反應(yīng)。增加壓力有利于S02的轉(zhuǎn)化。常壓下，轉(zhuǎn) 化率已達(dá)96%98%。二氧化硫催化氧化的設(shè)備和流程轉(zhuǎn)化器按換熱方式不同，轉(zhuǎn)化器分間接換熱式和直接換熱式兩類(lèi)。工藝流程中間換熱式四段轉(zhuǎn)化流程四段轉(zhuǎn)化空氣冷激流程C.二轉(zhuǎn)二吸流程三氧化硫的吸收將S03用硫酸吸收成產(chǎn)品酸；或從轉(zhuǎn)化工序出來(lái)的轉(zhuǎn)化氣中S03含量不超過(guò) 10%。使之與水蒸氣結(jié)合成硫酸蒸氣，再冷凝為酸。前者為吸收成酸，后者

6、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，與所含的水化合生成 硫酸：nS03+H20=H2S04+ (n-l)S03+Q當(dāng)n1時(shí)，生成發(fā)煙硫酸；n1時(shí)，生成無(wú)水硫酸；n1時(shí)生成含水硫酸。生產(chǎn)中 用濃度為的酸來(lái)吸收，效果最好，過(guò)低過(guò)高都會(huì)使操作惡化。(2)冷凝成酸冷凝成酸適用于轉(zhuǎn)化氣中含有水分的場(chǎng)合，S03與水蒸氣結(jié)合成硫酸蒸氣：S03(氣)+H20(氣)=H2S04(氣)+125 kJ(220)溫度降低，平衡常數(shù)增大，平衡向右移動(dòng)，生成大量H2S04蒸氣。當(dāng)H2S04的蒸氣的 分壓超過(guò)其飽和蒸氣壓，即凝成硫酸溶液：H2S04(氣)=H2S04(液)+ kJ

7、(221)上述兩個(gè)可逆反應(yīng)構(gòu)成一個(gè)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(xué)吸收過(guò)程， 吸收劑為濃硫酸，操作溫度較低，進(jìn)塔氣體溫度在120200C。冷凝成酸是物理過(guò)程， 使用硫酸的濃度較低，操作溫度較高，一般轉(zhuǎn)化氣體進(jìn)口溫度保持在220400C以上。接觸法生產(chǎn)硫酸的全流程接觸法流程的生產(chǎn)方法有多種，把不同方法的幾個(gè)工序結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成不同的接觸法生 產(chǎn)硫酸全流程。通常有水洗、酸洗和干洗三種流程。小結(jié)從工業(yè)原料到合格產(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn)涉及諸多實(shí)際問(wèn)題，一方面，礦石的加工處理、爐 氣的凈化分離等物理過(guò)程，是硫酸生產(chǎn)必不可少的單元操作，焙燒和轉(zhuǎn)化工序的化學(xué)反應(yīng) 的要求決定著礦石處理和爐氣凈化等物理過(guò)程進(jìn)行的程度；另一方面，焙燒和轉(zhuǎn)化本身又 都是非均相化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，其速率是由表面反應(yīng)，還是由擴(kuò)散來(lái)決定，需通過(guò)宏觀動(dòng)力學(xué) 研究確定。單元操作和宏