硫酸生產(chǎn)過程

1、硫酸生產(chǎn)過程Page 2硫酸簡(jiǎn)介 硫酸，化學(xué)式H2SO4.是一種無(wú)色無(wú)味油狀液體，是一種高沸點(diǎn)難揮發(fā)的強(qiáng)酸，易溶于水，能以任意比與水混溶。硫酸是基本化學(xué)工業(yè)中重要產(chǎn)品之一。是一種最活潑的二元無(wú)機(jī)強(qiáng)酸，能和許多金屬發(fā)生反應(yīng)。高濃度的硫酸有強(qiáng)烈吸水性，可用作脫水劑，碳化木材、紙張、棉麻織物及生物皮肉等含碳水化合物的物質(zhì)。Page 3生產(chǎn)硫酸的原料n 生產(chǎn)硫酸最古老的方法是以綠礬為原料，在蒸餾釜中煅燒反應(yīng)的化學(xué)方程式為：n 2FeSO47H2O=Fe2O3+SO2+SO3+14H2On 原料：硫鐵礦、硫磺、硫酸鹽、含硫化氫的工業(yè)廢氣及冶煉煙氣等。n 一、硫鐵礦n 主要成分為FeS2,理論含硫量為53

2、.45%,含鐵量為46.55% n 硫鐵礦按其晶體的結(jié)構(gòu)的不同又分為黃鐵礦白鐵礦磁黃鐵礦或稱磁硫鐵礦n 硫鐵礦按其來(lái)源不同分為:普通硫鐵礦浮選硫鐵礦和尾砂含煤硫鐵礦Page 4n 二、硫磺n 制酸原料用硫磺與硫鐵礦相比，爐氣中的SO2與O2的含量都可相應(yīng)提高，有利于提高設(shè)備的生產(chǎn)能力。n 三、其他含硫原料n 硫酸鹽 先將硫酸鹽還原得SO2氣體，然后再加工成硫酸。n 冶煉煙氣 冶煉有色金屬過程中產(chǎn)生大量含有二氧化硫煙氣，可作為制造硫酸的原料。n 含硫的工業(yè)廢料 (1)硫化氫氣 (2)煙道氣Page 5反應(yīng)原理：n （1）從含硫原料制造二氧化硫的氣體 硫磺： S+O2SO2 硫鐵礦： 4FeS21

3、1O22Fe2O3+8SO2 （2）將二氧化硫氧化成三氧化硫n SO2+1/2O2=SO3n n （3）三氧化硫與水結(jié)合成為硫酸 nSO3+H2O=H2SO4+(n-1)SO3Page 6生產(chǎn)硫酸原理：n 硫酸工業(yè)生產(chǎn)四原理n 原理一、增大反應(yīng)速率原理 1、增大反應(yīng)物之間的接觸面 積2、選擇合適的催化劑n 原理二、提高原料轉(zhuǎn)化率原理 1、增大反應(yīng)物的濃度。2、逆流吸收原理 n 原理三、生產(chǎn)工藝條件優(yōu)化原理 1、原料氣的組成。2、選擇合適的溫度和壓強(qiáng)進(jìn)行反應(yīng)n 原理四、經(jīng)濟(jì)效益最高原理 1、熱能充分利用原理2、循環(huán)原理。3、綜合利用“三廢”廢水、廢氣和廢渣。4、生產(chǎn)規(guī)模和廠址的選擇。Page 7

4、生產(chǎn)硫酸的方法：n 接觸法硫酸生產(chǎn)方法：鉛室法和接觸法。n 鉛室法：不能生產(chǎn)濃硫酸，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。n 接觸法：目前主要生產(chǎn)方法。n 接觸法制硫酸可以用硫磺、黃鐵礦、石膏、有色金屬冶煉廠的煙氣（含有一定量的S02）等作原料。世界上主要用硫黃制硫酸，是因?yàn)橛昧蚧亲髟铣杀镜?，?duì)環(huán)境的污染少。我國(guó)由于硫磺礦產(chǎn)資源較少，主要用黃鐵礦作原料，部分工廠用有色金屬冶煉廠的煙氣、礦產(chǎn)硫磺或從石油、天然氣脫硫獲得的硫磺作原料。Page 8生產(chǎn)硫酸過程n 方法一n 1.制取二氧化硫（沸騰爐）n 燃燒硫或高溫處理黃鐵礦，制取二氧化硫S+O2=點(diǎn)燃=SO2n 4FeS2+11O2=高溫=8SO2+2Fe2O3n 2.

5、接觸氧化為三氧化硫（接觸室）n 2SO2+O2=五氧化二釩催化并加熱=2SO3（可逆反應(yīng)） 3. 用98.3%硫酸吸收（吸收塔）n SO3+H2SO4=H2S2O7（焦硫酸）n 4.加水 H2S2O7+H2O=2H2SO4n 5.提純n 可將工業(yè)濃硫酸進(jìn)行蒸餾，便可得到濃度95%98%的商品硫酸。n 二水法磷酸反應(yīng)后，利用磷石膏，工業(yè)循環(huán)利用，使用二水法制硫酸。n 方法二n 制取二氧化硫（沸騰爐）n 將二氧化硫溶于水變成亞硫酸n 亞硫酸氧化得硫酸。Page 9n 先將硫磺或黃鐵礦在空氣中燃燒或焙燒，以得到二氧化硫氣體。 將二氧化硫氧化為三氧化硫是生產(chǎn)硫酸的關(guān)鍵，其反應(yīng)為：2SO2+O22SO3

6、 這個(gè)反應(yīng)在室溫和沒有催化劑存在時(shí)，實(shí)際上不能進(jìn)行。 根據(jù)二氧化硫轉(zhuǎn)化成三氧化硫途徑的不同，制造硫酸的方法可分為接觸法和硝化法。 接觸法是用負(fù)載在硅藻土上的含氧化鉀或硫酸鉀（助催劑）的五氧化二釩V2O5作催化劑，將二氧化硫轉(zhuǎn)化成三氧化硫。 硝化法是用氮的氧化物作遞氧劑，把二氧化硫氧化成三氧化硫：SO2+N2O3+H2OH2SO4+2NO 根據(jù)所采用設(shè)備的不同，硝化法又分為鉛室法和塔式法，現(xiàn)在鉛室法已被淘汰；塔式法生產(chǎn)的硫酸濃度只有76；而接觸法可以生產(chǎn)濃度98以上的硫酸；采用最多。 主要方程式: 4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2 2SO2+O2=2SO3 SO3+H2O=H2SO4

7、Page 10n 硫鐵礦n n n Page 11生產(chǎn)硫酸過程簡(jiǎn)介n 一、硫鐵礦的焙燒技術(shù)n 幾種焙燒技術(shù)n 1.常見焙燒（又稱氧化焙燒）n 2.磁性焙燒n 3.硫酸化焙燒n 4.脫砷焙燒 硫鐵礦的焙燒反應(yīng)硫鐵礦的焙燒反應(yīng)硫鐵礦的焙燒反應(yīng)過程，可分為兩步進(jìn)行：硫鐵礦的焙燒反應(yīng)過程，可分為兩步進(jìn)行：（1 1）在大約）在大約900900的高溫下，硫鐵礦受熱分解為硫化亞鐵和的高溫下，硫鐵礦受熱分解為硫化亞鐵和硫硫 Page 12n （2 2）分解產(chǎn)物中的硫燃燒，生成二氧化硫；硫化亞鐵氧）分解產(chǎn)物中的硫燃燒，生成二氧化硫；硫化亞鐵氧化為三氧化二鐵和二氧化硫化為三氧化二鐵和二氧化硫n 影響硫化亞鐵焙燒反

8、應(yīng)速率的因素包括：影響硫化亞鐵焙燒反應(yīng)速率的因素包括：n 1. 1.溫度溫度n 2. 2.硫鐵礦的粒度硫鐵礦的粒度 n 3. 3.氧濃度氧濃度Page 13二、爐氣的凈化與干燥 1.濕法 2.干燥法 水洗凈化流程及設(shè)備水洗凈化流程及設(shè)備 流程：用大量的冷水噴淋高溫爐氣，使其溫度由流程：用大量的冷水噴淋高溫爐氣，使其溫度由850850950950迅速冷卻至迅速冷卻至7070以下，爐氣中的以下，爐氣中的 As As2 2S S3 3、SeOSeO2 2、HFHF和和酸霧等有害雜質(zhì)進(jìn)入洗滌水中，礦塵被水洗掉，再將水沫酸霧等有害雜質(zhì)進(jìn)入洗滌水中，礦塵被水洗掉，再將水沫與爐氣分離。由于爐氣中含飽和水蒸氣

9、，經(jīng)干燥塔利用濃與爐氣分離。由于爐氣中含飽和水蒸氣，經(jīng)干燥塔利用濃硫酸的吸水性將爐氣干燥，除去爐氣中的水氣，達(dá)到爐氣硫酸的吸水性將爐氣干燥，除去爐氣中的水氣，達(dá)到爐氣凈化之目的要求。凈化之目的要求。Page 14爐氣干燥原理和工藝條件爐氣干燥原理和工藝條件目的目的：二氧化硫爐氣經(jīng)過水洗凈化，清除了礦塵、砷、硒、二氧化硫爐氣經(jīng)過水洗凈化，清除了礦塵、砷、硒、氟和酸霧等有害雜質(zhì)，但含有飽和水蒸氣，爐氣溫度愈高，氟和酸霧等有害雜質(zhì)，但含有飽和水蒸氣，爐氣溫度愈高，飽和水蒸氣的含量愈多。水蒸氣隨爐氣被帶入轉(zhuǎn)化器內(nèi)會(huì)飽和水蒸氣的含量愈多。水蒸氣隨爐氣被帶入轉(zhuǎn)化器內(nèi)會(huì)與與SOSO3 3形成酸霧形成酸霧,

10、,損壞釩催化劑，使其活性降低。損壞釩催化劑，使其活性降低。方法方法：常用具有常用具有強(qiáng)烈吸水性的濃硫酸強(qiáng)烈吸水性的濃硫酸作為爐氣干燥劑。作為爐氣干燥劑。 爐氣通入填料干燥塔下部與塔上部淋灑下來(lái)的濃硫酸在填爐氣通入填料干燥塔下部與塔上部淋灑下來(lái)的濃硫酸在填料表面逆流接觸，除掉爐氣中的水分，達(dá)到爐氣干燥指標(biāo)料表面逆流接觸，除掉爐氣中的水分，達(dá)到爐氣干燥指標(biāo)要求。要求。Page 15n 三、二氧化硫催化氧化 用釩做用釩做催化劑催化劑。二氧化硫催化氧化反應(yīng)放熱量不大，而且二氧化硫催化氧化反應(yīng)放熱量不大，而且催化劑的導(dǎo)熱系催化劑的導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)很小，因此，一般都采用很小，因此，一般都采用絕熱多段中間絕熱多段

11、中間換熱式反應(yīng)器換熱式反應(yīng)器 。目前多采用四段或五段二氧化硫轉(zhuǎn)化器。目前多采用四段或五段二氧化硫轉(zhuǎn)化器。 若轉(zhuǎn)化器中催化劑層數(shù)越多，操作線偏離最適宜溫度線的若轉(zhuǎn)化器中催化劑層數(shù)越多，操作線偏離最適宜溫度線的程度越小，反應(yīng)速率越大，催化劑用量越小，設(shè)備尺寸也程度越小，反應(yīng)速率越大，催化劑用量越小，設(shè)備尺寸也越小。但是，催化劑段數(shù)越多，設(shè)備越復(fù)雜，操作也越復(fù)越小。但是，催化劑段數(shù)越多，設(shè)備越復(fù)雜，操作也越復(fù)雜。因此，目前二氧化硫轉(zhuǎn)化器多采用四段轉(zhuǎn)化流程。雜。因此，目前二氧化硫轉(zhuǎn)化器多采用四段轉(zhuǎn)化流程。n 四、二氧化硫的轉(zhuǎn)化工藝n 1.一次轉(zhuǎn)化n 2.兩次轉(zhuǎn)化n 五、三氧化硫的吸收Page 16n

12、硫酸工業(yè)制取流程圖Page 17Page 18硫酸生產(chǎn)中的硫酸生產(chǎn)中的“三廢三廢”治理和環(huán)境保護(hù)治理和環(huán)境保護(hù)1. 1.廢渣的利用廢渣的利用綜合利用途徑主要有：作為生產(chǎn)水泥的助溶劑；作為煉綜合利用途徑主要有：作為生產(chǎn)水泥的助溶劑；作為煉鐵鐵的原料的原料回收礦渣中的貴重有色金屬；礦渣制磚、鋪回收礦渣中的貴重有色金屬；礦渣制磚、鋪路等。路等。2. 2.污水的治理污水的治理目前一般水洗硫酸廠的污水大都采用目前一般水洗硫酸廠的污水大都采用石灰乳中和石灰乳中和處理。處理。3. 3.尾氣煙害的消除尾氣煙害的消除 減少和消除吸收尾氣中的二氧化硫和三氧化硫等有害物質(zhì)減少和消除吸收尾氣中的二氧化硫和三氧化硫等有

13、害物質(zhì)根本的辦法是：提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率和三氧化硫生產(chǎn)中根本的辦法是：提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率和三氧化硫生產(chǎn)中的吸收率。的吸收率。 一般采用一般采用兩種方法兩種方法來(lái)消除尾氣中的煙害。來(lái)消除尾氣中的煙害。（1 1）采用兩轉(zhuǎn)兩吸工藝流程）采用兩轉(zhuǎn)兩吸工藝流程（2 2）采用尾氣回收）采用尾氣回收Page 19Page 20硫磺制酸工藝流程液硫吸收干燥轉(zhuǎn)化焙燒空氣SO293%硫酸98%硫酸SO3Page 21n 由焚硫工段來(lái)的SO2爐氣以適宜溫度進(jìn)入轉(zhuǎn)化器，在釩觸媒的作用下氧化為SO3，釋放出的熱量維持二次轉(zhuǎn)化的熱量，富裕熱量回收副產(chǎn)蒸汽。n 在轉(zhuǎn)化系統(tǒng)采用3+1二轉(zhuǎn)二吸流程，即焚硫工段SO2爐氣轉(zhuǎn)化器一段一段過熱器管外轉(zhuǎn)化器二段二段換熱器管內(nèi)轉(zhuǎn)化器三段三段換熱管內(nèi)三段省煤器管外中間吸收塔三段換熱器管外二段換熱管外轉(zhuǎn)化器四段四段過熱器管外四段省煤器管外最終吸收塔煙囪放空。Page 22硫磺制酸的工藝指標(biāo)n （1）熔硫蒸氣壓力 0.5Mpa0.65Mpa n （2）保溫蒸氣壓力 0.35Mpa0.45Mpa n （3）液硫溫度135145n （4）過濾機(jī)操作壓力0.75Mpa n 壓差0.3Mpa n （5）液硫酸度20ppmn （6）液硫灰份30ppmn （7）各槽液硫液位50-80% Page 23成分分析n 硬脂酸：作為雪花膏的主要成分，以遮蓋作用減緩皮膚水分的蒸發(fā)