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1、工业化学-第二章硫酸工业目录概述SO2的制取炉气净化关键设备SO2的转化和SO3的吸收 硫酸工业的最新技术 硫酸生产的健康、安全、环保（HSE）2.1 概述 硫酸：纯品为无色、无臭、透明的油状液体，呈强酸性。工业硫酸工业硫酸指SO3和水以一定比例组成的溶液。工业硫酸通常有两种规格93%（质量）硫酸和98%硫酸。相对密度：98%硫酸为1.8365(20)，93%硫酸为1.8276(20)。发烟硫酸指游离三氧化二硫与水的摩尔比超过1.0（SO3和H2O的摩尔比超过）。发烟酸暴露于空气中即释放SO3并形成酸雾，因此得名。2.1 概述 硫酸有很强的吸水能力，与水可以按不同比例混合，并放出大量的热。为无
2、机强酸，腐蚀性很强。化学性很活泼，几乎能与所有金属及其氧化物、氢氧化物反应生成硫酸盐，还能和其他无机酸的盐类作用。在稀释硫酸时，只能注酸入水，切不可注水入酸，以防酸液表面局部过热而发生爆炸喷酸事故。浓度低于76%的硫酸与金属反应会放出氢气。2.1 概述 硫酸有硫酸有“化学工业之母化学工业之母”之称，它的产量在一定程度上标之称，它的产量在一定程度上标志着一个国家工业的发达程度。硫酸的用途十分广泛，主志着一个国家工业的发达程度。硫酸的用途十分广泛，主要有下列几个方面：要有下列几个方面：约占总产约占总产约占总产约占总产量的量的量的量的 60%60%约占总产量的约占总产量的约占总产量的约占总产量的 2
3、0%20%产量高低产量高低产量高低产量高低是国民经是国民经是国民经是国民经济发展水济发展水济发展水济发展水平的标志平的标志平的标志平的标志之一。之一。之一。之一。2.1 概述原料黄铁矿化学组成:Fe 46.55%，S 53.45%,混入物有Co、Ni、As、Sb、Cu、Au、Ag等。成因产状:黄铁矿是地壳中分布最广的硫化物，形成于多种不同地质条件下：是火成岩的附属矿物；黑页岩；结核体；在变质板岩中呈立方晶体；热液矿脉；接触变质岩区域。名称来源:名称pyrite来自于希腊文pgr，意思是火。晶体形态：晶形常呈立方体、五角十二面体，较少呈八面体。在立方体晶面上常能见到晶面条纹。集合体呈粒状或块状。
4、黄铁矿常被误认为黄金，因此也以“傻瓜黄金”或“愚人金”著称。用钢猛击黄铁矿会产生火星。黄铁矿不能用来炼铁，它是制造硫酸和硫磺的主要原料。2.1 概述原料硫磺英文名：sulphur 分子式：S 分子量：32.06 性状：黄色或淡黄色粒（粉）状或片状。沸点444.6摄氏度，易燃烧。一般燃烧温度248261摄氏度。物化性能：黄色固体粉未，有几种同素异形体，其中最稳定的是正交晶体硫，熔点112.8，另一斜晶体硫，熔点心119，通常为两者的混合物，熔点115，相对密度2.07，30.4 时蒸气压0.53mPa,不溶于水，微溶于乙醇和乙醚，结晶状物易溶于二硫化碳，无定形物则不溶液于二硫化碳。易燃烧，并易被
5、水缓慢分解。主要来源：天然气、石油、冶炼烟 气、硫铁矿、煤、天然硫矿特点：杂质较少，故流程短、污染少、利用率高，是制硫酸的最理想原料。硫磺制酸主要工艺流程硫资源的分布2.1 概述原料其它含硫工业废物：有色金属铜、镍、铅、锌等冶炼中产生的二氧化硫烟气，焦炉气等中的硫化氢等。有色金属冶炼过程中产生的含SO2烟气；焦炉气中的H2S气体。这两种原料制硫酸，既综合利用了资源，又消除了公害。冶炼烟气制酸 第第 章章2概概概概 述述述述2.12.1硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业 三、硫铁矿生产硫酸的主要工艺过程三、硫铁矿生产硫酸的主要工艺过程三、硫铁矿生产硫酸的主要工艺过程三、硫铁矿生产硫酸的主要工艺过程
6、 1 1、主要工艺过程、主要工艺过程、主要工艺过程、主要工艺过程 1 1）SOSO2 2气体的制备（气体的制备（气体的制备（气体的制备（“炉气制备炉气制备炉气制备炉气制备”或或或或“硫铁矿焙烧硫铁矿焙烧硫铁矿焙烧硫铁矿焙烧”过程）：过程）：过程）：过程）：硫硫硫硫 磺：磺：磺：磺：S+OS+O2 2=SO=SO2 2+Q+Q 硫铁矿：硫铁矿：硫铁矿：硫铁矿：4FeS4FeS2 2+11O+11O2 2=8SO=8SO2 2+2Fe+2Fe2 2OO3 3+Q+Q 2 2）炉气的净化（）炉气的净化（）炉气的净化（）炉气的净化（“炉气精制炉气精制炉气精制炉气精制”过程）：过程）：过程）：过程）：除
7、去炉气中的杂质与水分。除去炉气中的杂质与水分。除去炉气中的杂质与水分。除去炉气中的杂质与水分。3 3）SOSO2 2的催化氧化（的催化氧化（的催化氧化（的催化氧化（“接触转化接触转化接触转化接触转化”过程）：主要反应为过程）：主要反应为过程）：主要反应为过程）：主要反应为 2SO 2SO2 2+O+O2 2=2SO=2SO3 3+Q+Q 第第 章章2概概概概 述述述述2.12.1硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业 三、硫铁矿生产硫酸的主要工艺过程三、硫铁矿生产硫酸的主要工艺过程三、硫铁矿生产硫酸的主要工艺过程三、硫铁矿生产硫酸的主要工艺过程 1 1、主要工艺过程、主要工艺过程、主要工艺过程、主要
8、工艺过程 4 4）SOSO3 3的吸收：主要反应为的吸收：主要反应为的吸收：主要反应为的吸收：主要反应为 SO SO3 3+H+H2 2O=HO=H2 2SOSO4 4+Q+Q 工业上实际是用循环浓硫酸来吸收工业上实际是用循环浓硫酸来吸收工业上实际是用循环浓硫酸来吸收工业上实际是用循环浓硫酸来吸收SOSO3 3 ，循环酸中的，循环酸中的，循环酸中的，循环酸中的H H2 2OO与与与与SOSO3 3反应即生成硫酸。反应即生成硫酸。反应即生成硫酸。反应即生成硫酸。2 2、其它辅助工艺过程、其它辅助工艺过程、其它辅助工艺过程、其它辅助工艺过程 矿石粉碎、分级、配矿（贫矿与富矿混合使用）、尾气及污矿石
9、粉碎、分级、配矿（贫矿与富矿混合使用）、尾气及污矿石粉碎、分级、配矿（贫矿与富矿混合使用）、尾气及污矿石粉碎、分级、配矿（贫矿与富矿混合使用）、尾气及污水处理等。水处理等。水处理等。水处理等。三、硫铁矿生产硫酸的主要工艺过程三、硫铁矿生产硫酸的主要工艺过程三、硫铁矿生产硫酸的主要工艺过程三、硫铁矿生产硫酸的主要工艺过程 3 3、硫酸生产的原则流程、硫酸生产的原则流程、硫酸生产的原则流程、硫酸生产的原则流程硫硫硫硫铁铁铁铁矿矿矿矿配矿配矿配矿配矿破碎破碎破碎破碎筛分筛分筛分筛分硫铁矿硫铁矿硫铁矿硫铁矿沸腾焙烧沸腾焙烧沸腾焙烧沸腾焙烧炉气冷却炉气冷却炉气冷却炉气冷却干法除尘干法除尘干法除尘干法除尘
10、矿矿矿矿渣渣渣渣空空空空气气气气SOSO2 2炉气炉气炉气炉气矿矿矿矿尘尘尘尘炉气炉气炉气炉气湿法净化湿法净化湿法净化湿法净化泵泵清水清水清水清水炉气的炉气的炉气的炉气的干燥干燥干燥干燥鼓风机鼓风机鼓风机鼓风机湿炉气湿炉气湿炉气湿炉气SOSO2 2催化氧化催化氧化催化氧化催化氧化SOSO3 3吸收吸收吸收吸收9393H H2 2SOSO4 4（9393）硫酸硫酸硫酸硫酸SOSO2 2OO2 2SOSO3 398.398.3H H2 2SOSO4 4（9898）硫酸硫酸硫酸硫酸尾气回收尾气回收尾气回收尾气回收二氧化硫二氧化硫二氧化硫二氧化硫废气废气废气废气放空放空放空放空污水处理污水处理污水处理
11、污水处理沉淀沉淀沉淀沉淀污泥污泥污泥污泥含含含含毒毒毒毒物物物物酸酸酸酸性性性性污污污污水水水水干干干干炉炉炉炉气气气气硫酸生产原则流程硫酸生产原则流程2-12-12.1 概述硫铁矿制酸主要工艺流程 焙烧装置流程图焙烧装置流程图2-22-2气体净化工序流程图气体净化工序流程图2-32-32.1 概述我国的硫酸工业 1876年天津机械局建成我国第一座铅室法硫酸厂，日产硫酸约吨，这也被看作中国近代化学工业的开始。至1949年，全国的硫酸年产量也仅有4万吨。随着我国高浓度磷复肥和有色金属冶炼工业的发展，硫酸产量迅速增加。2003年我国硫酸产量达到3371.2万吨，比上年增产320万吨，增长10.5%
12、，首次超过美国居世界首位。19992003年硫酸产量年平均递增9.3%，其中，硫铁矿制酸递增1.5%；冶炼烟气制酸递增8.5%；硫磺制酸递增23.8%。2004年我国硫酸产量达3994.6万吨，2005年仅1-11月份全国硫酸产量达4211.1万吨。我国硫酸产业取得了巨大发展。硫酸产能的增长硫酸产能比例沸腾炉炉气二氧化硫的制取二氧化硫的制取黄铁矿的沸腾焙烧黄铁矿的沸腾焙烧SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质，如As、Se等的化合物和矿尘等等。原料粉碎氧气4FeS2(固)+11O2(气)=2Fe2O3(固)+8SO2(气)+Q高温高温除除 尘尘洗洗涤涤干干 燥燥 第第 章章2二氧化硫炉气的制备
13、二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备2.22.2硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业 1 1、焙烧反应是放热、体积减少的反应。、焙烧反应是放热、体积减少的反应。、焙烧反应是放热、体积减少的反应。、焙烧反应是放热、体积减少的反应。反应总式为：反应总式为：反应总式为：反应总式为：4FeS 4FeS2 2+11O+11O2 2=8SO=8SO2 2+2Fe+2Fe2 2OO3 3+3310kJ/mol+3310kJ/mol 其放热量约为标准煤的其放热量约为标准煤的其放热量约为标准煤的其放热量约为标准煤的23.6%23.6%，属强放热反应。在正常生产，属强放热反应。在正常生产，属强放热反
14、应。在正常生产，属强放热反应。在正常生产条件下，反应热即可维持系统在高温下的热量平衡，而不必添条件下，反应热即可维持系统在高温下的热量平衡，而不必添条件下，反应热即可维持系统在高温下的热量平衡，而不必添条件下，反应热即可维持系统在高温下的热量平衡，而不必添加燃料或其它能源。加燃料或其它能源。加燃料或其它能源。加燃料或其它能源。2 2、焙烧反应是不可逆的气、焙烧反应是不可逆的气、焙烧反应是不可逆的气、焙烧反应是不可逆的气-固相非均相反应。固相非均相反应。固相非均相反应。固相非均相反应。当温度足够高，氧气足够多，反应可进行完全。当温度足够高，氧气足够多，反应可进行完全。当温度足够高，氧气足够多，反
15、应可进行完全。当温度足够高，氧气足够多，反应可进行完全。2.2.12.2.1硫铁矿焙烧反应的特点硫铁矿焙烧反应的特点硫铁矿焙烧反应的特点硫铁矿焙烧反应的特点第第 章章2二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备2.22.2硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业 3 3、硫铁矿的分解速度取决于化学动、硫铁矿的分解速度取决于化学动、硫铁矿的分解速度取决于化学动、硫铁矿的分解速度取决于化学动力学速度。力学速度。力学速度。力学速度。FeS FeS2 2 分解速度随温度的升高而加快分解速度随温度的升高而加快分解速度随温度的升高而加快分解速度随温度的升高而加快,见图见图见图见图2-
16、42-4。沸腾焙烧的温度一般控制在沸腾焙烧的温度一般控制在沸腾焙烧的温度一般控制在沸腾焙烧的温度一般控制在8508501000 1000，温度超过温度超过温度超过温度超过10001000，将导致物，将导致物，将导致物，将导致物料熔融结疤，破坏整个操作。料熔融结疤，破坏整个操作。料熔融结疤，破坏整个操作。料熔融结疤，破坏整个操作。2.2.12.2.1硫铁矿焙烧反应的特点硫铁矿焙烧反应的特点硫铁矿焙烧反应的特点硫铁矿焙烧反应的特点硫铁矿分解速度硫铁矿分解速度与温度的关系与温度的关系2-42-4 第第 章章2二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备2.22.2硫酸工业
17、硫酸工业硫酸工业硫酸工业 4 4、这种气、这种气、这种气、这种气-固相非均相反应，其总反应速度与两因素有关：固相非均相反应，其总反应速度与两因素有关：固相非均相反应，其总反应速度与两因素有关：固相非均相反应，其总反应速度与两因素有关：化学反应速度化学反应速度化学反应速度化学反应速度和和和和气相组分的扩散速度气相组分的扩散速度气相组分的扩散速度气相组分的扩散速度。反应速度随温度增加。反应速度随温度增加。反应速度随温度增加。反应速度随温度增加而增加，但不显著，如图而增加，但不显著，如图而增加，但不显著，如图而增加，但不显著，如图2-52-5。对硫铁矿焙烧，总反应速度受氧。对硫铁矿焙烧，总反应速度受
18、氧。对硫铁矿焙烧，总反应速度受氧。对硫铁矿焙烧，总反应速度受氧气扩散速度影响最大，属气扩散速度影响最大，属气扩散速度影响最大，属气扩散速度影响最大，属扩散过程控制扩散过程控制扩散过程控制扩散过程控制。5 5、焙烧过程存在多种副反应、焙烧过程存在多种副反应、焙烧过程存在多种副反应、焙烧过程存在多种副反应 气相产物主要成分：气相产物主要成分：气相产物主要成分：气相产物主要成分：SOSO2 2，N N2 2，OO2 2，及微量的，及微量的，及微量的，及微量的AsAs2 2OO3 3，HF HF，SeOSeO2 2，H H2 2OO；铁氧化物及其它固态物成为炉渣。；铁氧化物及其它固态物成为炉渣。；铁氧
19、化物及其它固态物成为炉渣。；铁氧化物及其它固态物成为炉渣。2.2.12.2.1硫铁矿焙烧反应的特点硫铁矿焙烧反应的特点硫铁矿焙烧反应的特点硫铁矿焙烧反应的特点FeS反应与温度的关系反应与温度的关系2-52-5 第第 章章2二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备2.22.2硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业 1 1、流态化现象、流态化现象、流态化现象、流态化现象 流态化现象可用图流态化现象可用图流态化现象可用图流态化现象可用图2-62-6说明。说明。说明。说明。低速时固体颗粒不动，称固定低速时固体颗粒不动，称固定低速时固体颗粒不动，称固定低速时固体颗粒不动，称固定
20、床；达到一定速度时开始流化，床；达到一定速度时开始流化，床；达到一定速度时开始流化，床；达到一定速度时开始流化，初始速度初始速度初始速度初始速度u umf mf。当流速增大而。当流速增大而。当流速增大而。当流速增大而压力降保持不变时，称流化床。压力降保持不变时，称流化床。压力降保持不变时，称流化床。压力降保持不变时，称流化床。速度增大到床层界面消失，固速度增大到床层界面消失，固速度增大到床层界面消失，固速度增大到床层界面消失，固相颗粒被气流带走而减少，称相颗粒被气流带走而减少，称相颗粒被气流带走而减少，称相颗粒被气流带走而减少，称稀相输送床。稀相输送床。稀相输送床。稀相输送床。2.2.22.2
21、.2沸腾焙烧（流态化焙烧）与焙烧炉沸腾焙烧（流态化焙烧）与焙烧炉沸腾焙烧（流态化焙烧）与焙烧炉沸腾焙烧（流态化焙烧）与焙烧炉床层压力降床层压力降p与气流速度与气流速度u的关系的关系2-62-6 第第 章章2二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备2.22.2硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业 2 2、沸腾焙烧炉沸腾焙烧炉沸腾焙烧炉沸腾焙烧炉 沸腾焙烧炉的典型结构沸腾焙烧炉的典型结构沸腾焙烧炉的典型结构沸腾焙烧炉的典型结构见图见图见图见图2-72-7，示意图见，示意图见，示意图见，示意图见2-82-8。外钢壳内衬保温砖和耐火外钢壳内衬保温砖和耐火外钢壳内衬保温砖和耐
22、火外钢壳内衬保温砖和耐火砖，上部为炉膛，下部为砖，上部为炉膛，下部为砖，上部为炉膛，下部为砖，上部为炉膛，下部为空气分布室。分布板上装空气分布室。分布板上装空气分布室。分布板上装空气分布室。分布板上装有风帽，见图有风帽，见图有风帽，见图有风帽，见图2-92-9。2.2.22.2.2沸腾焙烧与焙烧炉沸腾焙烧与焙烧炉沸腾焙烧与焙烧炉沸腾焙烧与焙烧炉2-72-71-保温砖内衬；保温砖内衬；2-耐火砖内衬；耐火砖内衬；3-风风室；室；4-空气进口管；空气进口管；5-空气分布板；空气分布板；6-风帽；风帽；7-上部焙烧空间；上部焙烧空间；8-沸腾床；沸腾床；9-冷却管束；冷却管束；10-加料口；加料口；
23、11-矿渣溢矿渣溢流管；流管；12-炉气出口；炉气出口；13-二次空气进二次空气进口；口；14-点火口；点火口；15-安全口安全口2-82-82-92-9沸腾焙烧炉 第第 章章2二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备2.22.2硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业 3 3、硫铁矿沸腾焙烧技术的特点硫铁矿沸腾焙烧技术的特点硫铁矿沸腾焙烧技术的特点硫铁矿沸腾焙烧技术的特点 主要优点：主要优点：主要优点：主要优点：1 1）结构上：构造较简单；节省材料；维修工作量较小。）结构上：构造较简单；节省材料；维修工作量较小。）结构上：构造较简单；节省材料；维修工作量较小。）结构上
24、：构造较简单；节省材料；维修工作量较小。2 2）操作上：操作较方便；能连续加料和排渣；便于实现自）操作上：操作较方便；能连续加料和排渣；便于实现自）操作上：操作较方便；能连续加料和排渣；便于实现自）操作上：操作较方便；能连续加料和排渣；便于实现自动控制。动控制。动控制。动控制。3 3）工艺上：入炉矿粒较细，比表面积大，能与空气充分接）工艺上：入炉矿粒较细，比表面积大，能与空气充分接）工艺上：入炉矿粒较细，比表面积大，能与空气充分接）工艺上：入炉矿粒较细，比表面积大，能与空气充分接触，有利于氧的扩散，反应速度快，导致：触，有利于氧的扩散，反应速度快，导致：触，有利于氧的扩散，反应速度快，导致：触
25、，有利于氧的扩散，反应速度快，导致：a)a)生产强度生产强度生产强度生产强度t/(mt/(m2 2.d).d)大，是老式炉的大，是老式炉的大，是老式炉的大，是老式炉的2.52.5倍；倍；倍；倍；b)b)硫的烧出率高，矿渣残硫量低于硫的烧出率高，矿渣残硫量低于硫的烧出率高，矿渣残硫量低于硫的烧出率高，矿渣残硫量低于0.5%0.5%，硫的烧出率可，硫的烧出率可，硫的烧出率可，硫的烧出率可达达达达99%99%；2.2.22.2.2沸腾焙烧与焙烧炉沸腾焙烧与焙烧炉沸腾焙烧与焙烧炉沸腾焙烧与焙烧炉 第第 章章2二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备2.22.2硫酸工业硫
26、酸工业硫酸工业硫酸工业 3 3、硫铁矿沸腾焙烧技术的特点硫铁矿沸腾焙烧技术的特点硫铁矿沸腾焙烧技术的特点硫铁矿沸腾焙烧技术的特点 主要优点：主要优点：主要优点：主要优点：3 3）工艺上：）工艺上：）工艺上：）工艺上：c)c)燃烧速度快，过量空气少，使炉气中燃烧速度快，过量空气少，使炉气中燃烧速度快，过量空气少，使炉气中燃烧速度快，过量空气少，使炉气中SOSO2 2 浓度较高；浓度较高；浓度较高；浓度较高；d)d)适用原料范围广，有利于合理利用硫资源。适用原料范围广，有利于合理利用硫资源。适用原料范围广，有利于合理利用硫资源。适用原料范围广，有利于合理利用硫资源。主要缺点：主要缺点：主要缺点：主
27、要缺点：1 1）炉气含矿尘量高（）炉气含矿尘量高（）炉气含矿尘量高（）炉气含矿尘量高（200300g/m200300g/m3 3（标），净化工序负（标），净化工序负（标），净化工序负（标），净化工序负荷较重；荷较重；荷较重；荷较重；2 2）需矿石粉碎系统和高压头鼓风机，动力消耗较大。）需矿石粉碎系统和高压头鼓风机，动力消耗较大。）需矿石粉碎系统和高压头鼓风机，动力消耗较大。）需矿石粉碎系统和高压头鼓风机，动力消耗较大。2.2.22.2.2沸腾焙烧与焙烧炉沸腾焙烧与焙烧炉沸腾焙烧与焙烧炉沸腾焙烧与焙烧炉 第第 章章2二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备2.22
28、.2硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业 1 1、温度：、温度：、温度：、温度：1 1）焙烧温度应高于矿料的着火点（）焙烧温度应高于矿料的着火点（）焙烧温度应高于矿料的着火点（）焙烧温度应高于矿料的着火点（400 400 左右）；提高温左右）；提高温左右）；提高温左右）；提高温度，可提高氧的扩散速度，有利于加快焙烧反应；温度过高会度，可提高氧的扩散速度，有利于加快焙烧反应；温度过高会度，可提高氧的扩散速度，有利于加快焙烧反应；温度过高会度，可提高氧的扩散速度，有利于加快焙烧反应；温度过高会引起矿料熔融和结疤，破坏正常操作。引起矿料熔融和结疤，破坏正常操作。引起矿料熔融和结疤，破坏正常操作。引起矿料
29、熔融和结疤，破坏正常操作。2 2）一般炉顶气保持）一般炉顶气保持）一般炉顶气保持）一般炉顶气保持850950 850950。3 3）影响炉温的主要因素有：投矿量、矿料含硫量及水分、）影响炉温的主要因素有：投矿量、矿料含硫量及水分、）影响炉温的主要因素有：投矿量、矿料含硫量及水分、）影响炉温的主要因素有：投矿量、矿料含硫量及水分、空气加入量及预热程度，炉内冷却元件数量等。空气加入量及预热程度，炉内冷却元件数量等。空气加入量及预热程度，炉内冷却元件数量等。空气加入量及预热程度，炉内冷却元件数量等。2.2.22.2.2硫铁矿沸腾焙烧的主要操作条件硫铁矿沸腾焙烧的主要操作条件硫铁矿沸腾焙烧的主要操作条
30、件硫铁矿沸腾焙烧的主要操作条件 第第 章章2二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备2.22.2硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业 2 2、矿料粒度、矿料粒度、矿料粒度、矿料粒度颗粒大小及其分布颗粒大小及其分布颗粒大小及其分布颗粒大小及其分布 颗粒愈小，与氧接触面积愈大，而生成的氧化铁层愈薄，颗粒愈小，与氧接触面积愈大，而生成的氧化铁层愈薄，颗粒愈小，与氧接触面积愈大，而生成的氧化铁层愈薄，颗粒愈小，与氧接触面积愈大，而生成的氧化铁层愈薄，因而反应速度愈快，矿渣残硫量愈低。因而反应速度愈快，矿渣残硫量愈低。因而反应速度愈快，矿渣残硫量愈低。因而反应速度愈快，矿渣残
31、硫量愈低。颗粒大小分布愈均匀，愈不易发生粗颗粒沉积于床层下部，颗粒大小分布愈均匀，愈不易发生粗颗粒沉积于床层下部，颗粒大小分布愈均匀，愈不易发生粗颗粒沉积于床层下部，颗粒大小分布愈均匀，愈不易发生粗颗粒沉积于床层下部，使焙烧效果降低的问题；粒度过细会增加炉气含尘量。一般，使焙烧效果降低的问题；粒度过细会增加炉气含尘量。一般，使焙烧效果降低的问题；粒度过细会增加炉气含尘量。一般，使焙烧效果降低的问题；粒度过细会增加炉气含尘量。一般，平均粒度为平均粒度为平均粒度为平均粒度为0.240.70mm0.240.70mm。2.2.22.2.2硫铁矿沸腾焙烧的主要操作条件硫铁矿沸腾焙烧的主要操作条件硫铁矿沸
32、腾焙烧的主要操作条件硫铁矿沸腾焙烧的主要操作条件 第第 章章2二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备二氧化硫炉气的制备2.22.2硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业 3 3、风速、风速、风速、风速 沸腾炉中沸腾层的风速应大于矿料平均粒径所需的初始流沸腾炉中沸腾层的风速应大于矿料平均粒径所需的初始流沸腾炉中沸腾层的风速应大于矿料平均粒径所需的初始流沸腾炉中沸腾层的风速应大于矿料平均粒径所需的初始流化速度，以保证矿粒处于沸腾状态。风速与矿料粒径有关，粒化速度，以保证矿粒处于沸腾状态。风速与矿料粒径有关，粒化速度，以保证矿粒处于沸腾状态。风速与矿料粒径有关，粒化速度，以保证矿粒处于沸腾
33、状态。风速与矿料粒径有关，粒径愈大，风速也应加大。随粒径不同，沸腾层的风速一般在径愈大，风速也应加大。随粒径不同，沸腾层的风速一般在径愈大，风速也应加大。随粒径不同，沸腾层的风速一般在径愈大，风速也应加大。随粒径不同，沸腾层的风速一般在0.33.5m/s0.33.5m/s之间。过高的风速将导致矿尘带出量增加。在沸之间。过高的风速将导致矿尘带出量增加。在沸之间。过高的风速将导致矿尘带出量增加。在沸之间。过高的风速将导致矿尘带出量增加。在沸腾炉的过渡段加入二次空气，可适当降低炉底风速，并有利于腾炉的过渡段加入二次空气，可适当降低炉底风速，并有利于腾炉的过渡段加入二次空气，可适当降低炉底风速，并有利
34、于腾炉的过渡段加入二次空气，可适当降低炉底风速，并有利于使燃烧更加完全。使燃烧更加完全。使燃烧更加完全。使燃烧更加完全。2.2.22.2.2硫铁矿沸腾焙烧的主要操作条件硫铁矿沸腾焙烧的主要操作条件硫铁矿沸腾焙烧的主要操作条件硫铁矿沸腾焙烧的主要操作条件 第第 章章2炉气的净化炉气的净化炉气的净化炉气的净化2.32.3硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业 1 1、炉气成分、炉气成分、炉气成分、炉气成分 SO SO2 2，N N2 2，OO2 2 及有害杂质：矿尘（可能堵塞设备和管道，及有害杂质：矿尘（可能堵塞设备和管道，及有害杂质：矿尘（可能堵塞设备和管道，及有害杂质：矿尘（可能堵塞设备和管道，减低
35、催化剂活性），减低催化剂活性），减低催化剂活性），减低催化剂活性），AsAs2 2OO3 3（使催化剂中毒），（使催化剂中毒），（使催化剂中毒），（使催化剂中毒），SeO SeO2 2（使催（使催（使催（使催化剂中毒，使成品带色），化剂中毒，使成品带色），化剂中毒，使成品带色），化剂中毒，使成品带色），HF HF（腐蚀设备衬里、填料及催化（腐蚀设备衬里、填料及催化（腐蚀设备衬里、填料及催化（腐蚀设备衬里、填料及催化剂载体），剂载体），剂载体），剂载体），H H2 2OO（与（与（与（与SOSO3 3 结合生成的硫酸雾腐蚀管道、设备，结合生成的硫酸雾腐蚀管道、设备，结合生成的硫酸雾腐蚀管道、设备
36、，结合生成的硫酸雾腐蚀管道、设备，降低换热器效率和催化剂活性）。降低换热器效率和催化剂活性）。降低换热器效率和催化剂活性）。降低换热器效率和催化剂活性）。2 2、炉气净化的目的、炉气净化的目的、炉气净化的目的、炉气净化的目的 除去上述有害杂质，向转化工段提供合格的原料气。除去上述有害杂质，向转化工段提供合格的原料气。除去上述有害杂质，向转化工段提供合格的原料气。除去上述有害杂质，向转化工段提供合格的原料气。2.3.12.3.1炉气净化的主要方法炉气净化的主要方法炉气净化的主要方法炉气净化的主要方法 第第 章章2炉气的净化炉气的净化炉气的净化炉气的净化2.32.3硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业
37、 3 3、炉气净化的方法、炉气净化的方法、炉气净化的方法、炉气净化的方法 1 1）旋风除尘：）旋风除尘：）旋风除尘：）旋风除尘：旋风分离器见图旋风分离器见图旋风分离器见图旋风分离器见图2-102-10。作用原理。优缺点。作用原理。优缺点。作用原理。优缺点。作用原理。优缺点。2 2）文氏管水洗涤：）文氏管水洗涤：）文氏管水洗涤：）文氏管水洗涤：兼有除尘、除雾、降温、除有害杂质等多兼有除尘、除雾、降温、除有害杂质等多兼有除尘、除雾、降温、除有害杂质等多兼有除尘、除雾、降温、除有害杂质等多种作用。种作用。种作用。种作用。文氏管洗涤器见图文氏管洗涤器见图文氏管洗涤器见图文氏管洗涤器见图2-112-11
38、。作用原理。结构简单，洗涤、降温性好。作用原理。结构简单，洗涤、降温性好。作用原理。结构简单，洗涤、降温性好。作用原理。结构简单，洗涤、降温性好。2.3.12.3.1炉气净化的主要方法炉气净化的主要方法炉气净化的主要方法炉气净化的主要方法2-102-102-112-111收缩管；收缩管；2颈管；颈管；3扩散管扩散管 第第 章章2炉气的净化炉气的净化炉气的净化炉气的净化2.32.3硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业 3 3、炉气净化的方法、炉气净化的方法、炉气净化的方法、炉气净化的方法 3 3）泡沫塔水洗涤）泡沫塔水洗涤）泡沫塔水洗涤）泡沫塔水洗涤 采用淋降式（穿流式）筛板塔。采用淋降式（穿流式）
39、筛板塔。采用淋降式（穿流式）筛板塔。采用淋降式（穿流式）筛板塔。作用原理。优缺点。作用原理。优缺点。作用原理。优缺点。作用原理。优缺点。通常设置于文氏管之后，通常设置于文氏管之后，通常设置于文氏管之后，通常设置于文氏管之后，兼有气液分离的作用。兼有气液分离的作用。兼有气液分离的作用。兼有气液分离的作用。2.3.12.3.1炉气净化的主要方法炉气净化的主要方法炉气净化的主要方法炉气净化的主要方法 第第 章章2炉气的净化炉气的净化炉气的净化炉气的净化2.32.3硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业 3 3、炉气净化的方法、炉气净化的方法、炉气净化的方法、炉气净化的方法 4 4）电除尘、除雾：）电除尘、
40、除雾：）电除尘、除雾：）电除尘、除雾：管式电除尘器见图管式电除尘器见图管式电除尘器见图管式电除尘器见图2-122-12。作用原理：作用原理：作用原理：作用原理：DC5070kVDC5070kV；电晕；电晕；电晕；电晕区气体发生电离；离子使尘粒或区气体发生电离；离子使尘粒或区气体发生电离；离子使尘粒或区气体发生电离；离子使尘粒或雾粒带电；带电粒子在两电极处雾粒带电；带电粒子在两电极处雾粒带电；带电粒子在两电极处雾粒带电；带电粒子在两电极处放电析出。因净化效果极高，通放电析出。因净化效果极高，通放电析出。因净化效果极高，通放电析出。因净化效果极高，通常设置在上述各种净化方法之后，常设置在上述各种净
41、化方法之后，常设置在上述各种净化方法之后，常设置在上述各种净化方法之后，作为炉气精制的手段。作为炉气精制的手段。作为炉气精制的手段。作为炉气精制的手段。2.3.12.3.1炉气净化的主要方法炉气净化的主要方法炉气净化的主要方法炉气净化的主要方法2-122-121管筒（正极）管筒（正极）；2金属导线（负极）金属导线（负极）第第 章章2炉气的净化炉气的净化炉气的净化炉气的净化2.32.3硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业 3 3、炉气净化的方法、炉气净化的方法、炉气净化的方法、炉气净化的方法 5 5）浓硫酸干燥炉气）浓硫酸干燥炉气）浓硫酸干燥炉气）浓硫酸干燥炉气 填料塔；填料塔；填料塔；填料塔；93
42、95%9395%浓浓浓浓硫酸作干燥剂。硫酸作干燥剂。硫酸作干燥剂。硫酸作干燥剂。干燥除水蒸气是炉气干燥除水蒸气是炉气干燥除水蒸气是炉气干燥除水蒸气是炉气净化的最后步骤。净化的最后步骤。净化的最后步骤。净化的最后步骤。2.3.12.3.1炉气净化的主要方法炉气净化的主要方法炉气净化的主要方法炉气净化的主要方法 第第 章章2炉气的净化炉气的净化炉气的净化炉气的净化2.32.3硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业 可以有两种流程：可以有两种流程：可以有两种流程：可以有两种流程：水洗流程水洗流程水洗流程水洗流程和和和和酸洗流程酸洗流程酸洗流程酸洗流程；每种流程中又可将净化设备进行不同组合，得到各类工业每种
43、流程中又可将净化设备进行不同组合，得到各类工业每种流程中又可将净化设备进行不同组合，得到各类工业每种流程中又可将净化设备进行不同组合，得到各类工业净化流程。净化流程。净化流程。净化流程。以水洗流程为例，通常净化第一步都是用旋风分离器除去以水洗流程为例，通常净化第一步都是用旋风分离器除去以水洗流程为例，通常净化第一步都是用旋风分离器除去以水洗流程为例，通常净化第一步都是用旋风分离器除去粗粒矿尘，粗粒矿尘，粗粒矿尘，粗粒矿尘，而其余净化过程则有不同组合。较常见的有以下两水洗净而其余净化过程则有不同组合。较常见的有以下两水洗净而其余净化过程则有不同组合。较常见的有以下两水洗净而其余净化过程则有不同组
44、合。较常见的有以下两水洗净化流程：化流程：化流程：化流程：2.3.22.3.2炉气净化的流程炉气净化的流程炉气净化的流程炉气净化的流程SO2净化硫铁矿焙烧炉气的净化净化硫铁矿焙烧炉气的净化 第第 章章2炉气的净化炉气的净化炉气的净化炉气的净化2.32.3硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业 1 1、“文文文文-泡泡泡泡-电电电电”水洗净化流程水洗净化流程水洗净化流程水洗净化流程 旋风除尘器旋风除尘器旋风除尘器旋风除尘器“文氏管文氏管文氏管文氏管泡沫洗涤塔泡沫洗涤塔泡沫洗涤塔泡沫洗涤塔电除雾器电除雾器电除雾器电除雾器”浓硫酸干燥塔浓硫酸干燥塔浓硫酸干燥塔浓硫酸干燥塔 主要用于大中型硫酸厂，净化程度高
45、，电除雾器投资较大。主要用于大中型硫酸厂，净化程度高，电除雾器投资较大。主要用于大中型硫酸厂，净化程度高，电除雾器投资较大。主要用于大中型硫酸厂，净化程度高，电除雾器投资较大。2 2、“文文文文-泡泡泡泡-文文文文”水洗净化流程水洗净化流程水洗净化流程水洗净化流程 旋风除尘器旋风除尘器旋风除尘器旋风除尘器“第一文氏管第一文氏管第一文氏管第一文氏管泡沫洗涤塔泡沫洗涤塔泡沫洗涤塔泡沫洗涤塔第二文第二文第二文第二文氏管氏管氏管氏管”旋风除沫器旋风除沫器旋风除沫器旋风除沫器浓硫酸干燥塔浓硫酸干燥塔浓硫酸干燥塔浓硫酸干燥塔 净化程度稍低，但投资较少，多数小型硫酸厂采用。其流净化程度稍低，但投资较少，多数
46、小型硫酸厂采用。其流净化程度稍低，但投资较少，多数小型硫酸厂采用。其流净化程度稍低，但投资较少，多数小型硫酸厂采用。其流程见下页图程见下页图程见下页图程见下页图2-132-13。2.3.22.3.2炉气净化的流程炉气净化的流程炉气净化的流程炉气净化的流程“文文-泡泡-文文”水洗净化流程水洗净化流程2-132-132.3.22.3.2炉气净化的流程炉气净化的流程炉气净化的流程炉气净化的流程 第第 章章2炉气的净化炉气的净化炉气的净化炉气的净化2.32.3硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业 流程说明：流程说明：流程说明：流程说明：1 1、炉气主流程炉气主流程炉气主流程炉气主流程 2 2、净化后炉气中
47、杂质的含量：、净化后炉气中杂质的含量：、净化后炉气中杂质的含量：、净化后炉气中杂质的含量：As 5g/m As 5g/m3 3（标）（标）（标）（标）;酸雾酸雾酸雾酸雾 0.05g/m 0.05g/m3 3（标）（标）（标）（标）;水分水分水分水分 0.1g/m 0.1g/m3 3（标）（标）（标）（标）;矿尘矿尘矿尘矿尘 0.05g/m 0.05g/m3 3（标）（标）（标）（标）3 3、文氏管和泡沫洗涤塔文氏管和泡沫洗涤塔文氏管和泡沫洗涤塔文氏管和泡沫洗涤塔洗水中洗水中洗水中洗水中SOSO2 2的回收的回收的回收的回收在脱气塔中在脱气塔中在脱气塔中在脱气塔中解吸解吸解吸解吸 4 4、污水处
48、理：用、污水处理：用、污水处理：用、污水处理：用Ca(OH)Ca(OH)2 2中和，用沉降法分离出固体废渣中和，用沉降法分离出固体废渣中和，用沉降法分离出固体废渣中和，用沉降法分离出固体废渣后，水排放出去或循环利用。后，水排放出去或循环利用。后，水排放出去或循环利用。后，水排放出去或循环利用。2.3.22.3.2炉气净化的流程炉气净化的流程炉气净化的流程炉气净化的流程 第第 章章2炉气的净化炉气的净化炉气的净化炉气的净化2.32.3硫酸工业硫酸工业硫酸工业硫酸工业 流程说明：流程说明：流程说明：流程说明：5 5、冷却水的循环利用：在冷却塔中降温后循环利用。、冷却水的循环利用：在冷却塔中降温后循
49、环利用。、冷却水的循环利用：在冷却塔中降温后循环利用。、冷却水的循环利用：在冷却塔中降温后循环利用。6 6、作为干燥剂的浓硫酸的循环使用：浓硫酸吸收水分后、作为干燥剂的浓硫酸的循环使用：浓硫酸吸收水分后、作为干燥剂的浓硫酸的循环使用：浓硫酸吸收水分后、作为干燥剂的浓硫酸的循环使用：浓硫酸吸收水分后发热并且浓度降低。发热并且浓度降低。发热并且浓度降低。发热并且浓度降低。因此一方面要用酸冷却器进行冷却，另一方面要排出部分因此一方面要用酸冷却器进行冷却，另一方面要排出部分因此一方面要用酸冷却器进行冷却，另一方面要排出部分因此一方面要用酸冷却器进行冷却，另一方面要排出部分浓度降低了的酸液，并补入浓度为
50、浓度降低了的酸液，并补入浓度为浓度降低了的酸液，并补入浓度为浓度降低了的酸液，并补入浓度为98%98%的成品酸，以保证循的成品酸，以保证循的成品酸，以保证循的成品酸，以保证循环浓硫酸的浓度和温度。环浓硫酸的浓度和温度。环浓硫酸的浓度和温度。环浓硫酸的浓度和温度。2.3.22.3.2炉气净化的流程炉气净化的流程炉气净化的流程炉气净化的流程熔硫硫磺燃烧S+O2=SO2高温冶炼烟气有色冶金行业冶炼厂二氧化硫的治理减少污染，符合日益严格的环保要求回收硫资源，变废为宝冶炼烟气的净化 动力波洗涤技术关键设备鼓风机废热锅炉干燥塔和吸收塔分酸器除雾器酸槽气体换热器酸冷却器鼓风机)风机外壳前导向叶片调节装置叶轮