第三章 硫酸工业.ppt

优点： ①构造简单，容易制造； ②操作简便，开、停工容易，检修方便； ③能连续加料和连续排渣，便于实现自动控制，可以大大提高生产能力； ④由于矿石颗粒表面积大，能与空气充分接触，在较大气速下有利于空气中氧的扩散，可使矿料焙烧比较完全，并使焙烧反应速率加快。 ⑤按炉床截面积计算，焙烧强度可高达7～40t.（m.s2）-1； ⑥在沸腾层内固体矿料混合均匀，不易发生局部过热现象，可允许反应温度高达900℃以上； ⑦可以使用粒径小的碎块矿和有色金属矿的尾砂，以及其他含硫量少的低品位矿石为原料，有利于合理使用硫资源； ⑧炉气中二氧化硫浓度高（SO2体积含量可达13%），而三氧化硫含量低（SO3在炉气中体积含量约为0.1%～0.3%），有利于减少净化过程中硫的损失。 依尘粒的大小，可相应采用不同的净化方法 根据炉气中所含杂质的特性，炉气的净化应按以下三条原则进行： (1)护气中悬浮微粒的粒径分布很广，在净化过程中应分级逐段地进行分离，先大后小，先易后难； (2)炉气中悬浮微粒是以气、固、液三态存在的，密度相差很大，在净化过程中应按微粒的轻重程度分别进行，要先固、液，后气(汽)体，即先重后轻： (3)对于不同大小物径的粒于，应选择相应的有效的分离设备。设备的分离效率—定要和所分离的粒子大小联系起来考虑，否则是没有实际意义的。 （1）自由沉降或旋风分离 构造：上部一圆筒，下部一圆锥，内有气管，气体切向入口。 原理：旋风除尘器是使含尘气流作旋转运动，利用离心力将颗粒从气流中分离并捕集下来的装置。切向入口的旋风分离器，颗粒沿圆筒壁旋转下降，通过排尘口进入下部的卸尘装置，净化的气体通过排气管排出。 （2）文氏管除尘 文氏管除尘示意图 二、电除尘 静电除尘器除尘效率高，可达99%以上，可使含尘量降至0.2g/Nm3的绝对值。 电除尘器 构成：除尘室、供电设备。 原理：电晕电极上电场强度特别大，使导线产生电晕，其周围气体被电离，负电离子充满电场空间，在从电晕电极向沉淀电极移动时，遇到颗粒被其吸附从而带电。带电粉尘移向沉淀电极，在电极上放电，使粉尘变成中性并沉积在沉淀电极上，经振动后坠落在吸尘斗中而被清除。 三、砷和硒的清除 三氧化二砷和二氧化硒常用水或稀硫酸洗涤炉气来清除。从表可以看出，两者饱和蒸汽压随温度下降显著降低。温度降到50℃以下气相中含量已经很少。洗涤形成的固体颗粒，形成酸雾凝聚中心，在除雾器可以将其除去。 As2O3 ，SeO2在气体中的饱和浓度 四、氟的清除 五、酸雾的形成和清除 酸雾的形成 炉气中少量三氧化硫要与水反应生成硫酸，温度较低时，炉气中大多数三氧化硫都转化成硫酸蒸汽。当气相中硫酸蒸汽压＞其饱和蒸汽压时，硫酸蒸汽就会冷凝。实际情况是，洗涤过程中降温速度很快，气相中硫酸分压迅速增加，很快就可达到饱和。 五、酸雾的形成和清除 电沉降法 六、烟气净化的湿法工艺流程和设备 标准酸洗净化流程 两塔两电净化流程 两类净化流程的比较： 水洗流程:简单、投资省、操作方便，砷和氟的净化率都高。但SO3和SO2溶于水难于回收，使S的利用率低。不足是排放有毒含尘污水多，环境污染大。(每吨硫酸约排15吨污水) 3.4.2 炉气的干燥 （一）干燥原理 平衡时硫酸浓度与液面上的水蒸气分压的关系如图所示。 硫酸浓度↑，平衡水蒸气分压↓ 当炉气中的水蒸气分压＞硫酸液面上的水蒸气分压时，炉气即被干燥。 3.4.2 炉气的干燥 （二）工艺条件的选择 ① 吸收酸的浓度 ② 气流速度 气速增大，传质系数增大。但压降与气速的平方成正比，所以气速不能过大。同时气速大还要带走较多酸沫，引起S的损失。 适宜的气速范围： 干燥塔：空塔以0.7～0.9m/s为宜。 填料塔与采用的填料类型有关，若用瓷质矩鞍环，适宜气速为1.1～1.2m/s。 ③ 吸收酸温度 从前面吸收酸浓度的分析中已知，低于50℃已可使水分够低了，通常采用与常温很接近的温度30～45℃。 转化器设计一般有以下主要原则： ① 满足最佳温度要求，以提高催化剂利用率； ② 生产能力大，可以省料、省地、省投资； ③ 压降小，可省能； ④ 换热面积足够大，保证热量平衡； ⑤ 催化剂装填系数大，体积不变时提高生产能力； ⑥ 便于安装检修更换催化剂。 SO2催化氧化后，转化气中含SO2 7%、 SO3 0.2%，其余为N2与O2。 SO2催化氧化成后，送入吸收工序用发烟硫酸或浓硫酸吸收，吸收过程可写为： nSO3(g) + H2O(l) = H2SO4(aq) + (n-1)SO3(aq) n1时生成发烟硫酸 n=1时生成无水硫酸 n