海洋化學(xué)課件講解

1、第一章 硫酸第三節(jié) 爐氣的凈化與干燥爐氣的凈化與干燥爐氣的組成與凈化指標雜質(zhì)去除的方法與原理爐氣凈化的工藝流程爐氣的組成與凈化指標爐氣的組成凈化指標爐氣的組成爐氣二氧化硫 氧氣氮氣三氧化硫水 三氧化二砷 二氧化硒 氟化氫 礦塵易形成酸霧腐蝕設(shè)備難除使催化劑中毒堵塞設(shè)備管道沉積使催化劑失活轉(zhuǎn)化工序所需爐氣的凈化指標酸霧0.035 g/m3 礦塵 0.005 g/m3 砷0.0001 g/m3 氟0.005 g/m3 水分0.l g/m3 雜質(zhì)去除的方法與原理礦塵的清除砷和硒的清除酸霧的形成與清除礦塵的清除礦塵去除方法旋風(fēng)除塵器電除塵器礦塵去除方法粒徑10um自由沉降旋風(fēng)分離器粒徑0.110um電

2、除塵器粒徑0.05um液相洗滌旋風(fēng)除塵器利用離心力作用8090礦塵得到分離硫酸工業(yè)用的旋風(fēng)除塵器在負壓下操作，注意氣密性多用于爐氣的初級除塵電除塵器電除塵器組成電除塵的原理 除塵率高（9599）最高達99.9生產(chǎn)能力范圍大流動阻力小電除塵器優(yōu)點 1 沉淀極；2 電暈極；3 懸接電暈極的架子；4 氣體進出口的閘口；5 氣體分布板；6 礦塵儲斗電除塵器組成電除塵的原理利用不均勻的高壓電場將爐氣中的微粒除去的。器中的電暈電極接高壓直流 電成為負極。沉淀電極接地成為正極, 兩極間的距離一般為 125150mm 。電暈電極的直徑較小，一般為 1.52.5mm 的細絲。兩極間通以 50 9OKV 的高壓直

3、流電，形成不均勻高壓電場，電暈電極上電場強度特別大，使導(dǎo)線上產(chǎn)生電暈放電。處在其周圍的氣體，在高電場強度的作用下，發(fā)生電離，帶負電的離子充滿整個電場的有效空間，密度可達 107 離子/cm3 以上。它們在電場的作用下，從電暈電極向沉淀電極移動中與粉塵相遇時，爐氣中的分散粉塵顆粒將其吸附，從而帶電。帶電的粉塵移向沉淀電極，在電極上放電，使粉塵成為中性并沉積在沉淀電極上，經(jīng)振動后墜落在收塵斗中而被清除。砷和硒的清除干法濕法固體吸附用稀硫酸和水洗滌要求礦塵除得十分干凈濕法原理利用三氧化二砷和二氧化硒在氣相中的蒸氣壓隨著溫度降低而迅速下降的 特點，當爐氣被酸洗或水洗而冷卻時，三氧化二砷和二氧化硒轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

4、固態(tài)可被溶液洗去。 溫度/5070100125150200250 As2O3飽和蒸氣壓/Pa9.0610-51.810-32.410-20.2121645.3720 爐氣中As2O3含量/( g/m3)1.610-51.610-44.210-33.710-20.287.90124 SeO2飽和蒸氣壓/Pa9.0610-41.8710-20.61.7410.82803570 爐氣中SeO2含量/( g/m3)4.410-58.8l0-41.O 10-38.210-20.5313175不同溫度下As2O3 和SeO2 在爐氣中的飽和含量濕法原理爐氣出口溫度600 以上經(jīng)過初步除塵、冷卻后，爐溫仍高

5、達 270 爐氣中As2O3 仍以氣態(tài)存在 當爐氣用酸或水洗滌時，爐氣溫度降至 5070 , As2O3 全部轉(zhuǎn)變固體固體被洗滌液帶走懸浮在氣相中形成酸霧中心酸霧的形成與清除酸霧的形成酸霧的清除酸霧的形成硫酸蒸氣就會在氣相中冷凝，形成懸浮在氣相中的微小液滴稱為酸霧 當用硫酸或水洗滌爐氣時，由于爐氣溫度迅速降低，形成酸霧 氣體的冷卻速度越快，蒸氣的過飽和度越高，越容易達到臨界值生成酸霧 酸霧的清除酸霧在凈化過程中不能用液體吸收辦法除凈必須要在電除霧器中用靜電沉降法來捕集電除霧器電除霧器原理與電除塵器相同電暈電極發(fā)生電暈放電使氣體的酸霧顆粒帶電而趨向電極 在電極上進行電荷傳遞變成液體附著在電極上

6、當這種液體聚集達一定量時，無需振打，便靠自重順著電極流下增大酸霧粒徑方法逐級降低洗滌酸的濃度使氣體中水蒸氣含量增大酸霧吸收水分被稀釋氣體逐級冷卻酸霧同時被冷卻氣體中水蒸氣在酸霧表面冷凝爐氣凈化的工藝流程酸洗流程水洗流程酸洗流程標準酸洗流程“三塔兩電”“兩塔兩電”酸洗流程“兩塔一器兩電”酸洗流程熱濃酸洗凈化流程 “文泡冷電”酸洗流程先進標準酸洗流程“三塔兩電”三塔 第一洗滌塔 第二洗滌塔 增濕塔兩電 電除霧器 電除霧器標準酸洗流程“三塔兩電”1 第一洗滌塔2 第二洗滌塔3第一級電除霧器4增濕塔5 第二級電除霧器6 沉淀槽7 冷卻器8 循環(huán)槽9 循環(huán)酸泵標準酸洗流程“三塔兩電”第一洗滌塔：空塔（冷

7、卻塔）防止礦塵堵塞。除大部分礦塵及雜質(zhì)第二洗滌塔：進一步洗礦塵； 三氧化二砷、氟化氫和三氧化硫 大部分形成酸霧第二洗滌塔：進一步洗礦塵； 三氧化二砷、氟化氫和三氧化硫 大部分形成酸霧第一電除霧器：除大量酸霧增濕塔：增大酸霧粒徑第二電除霧器：進一步除酸霧標準酸洗流程“三塔兩電”優(yōu)點污水少，污稀酸有回收利用的可能，以及二氧化硫、三氧化硫損失少 缺點流程復(fù)雜，金屬材料耗用多、投資大 “兩塔兩電”酸洗流程兩塔 第一洗滌塔 第二洗滌塔兩電 電除霧器 電除霧器“兩塔兩電”酸洗流程1 第一洗滌塔；2第二洗滌塔；3第一級電除霧器 ;4 第二級電除霧器；5 沉淀槽；6 冷卻器；7 循環(huán)槽；8 稀酸泵“兩塔兩電”

8、酸洗流程第一洗滌塔用質(zhì)量分數(shù) 20%35% 的硫酸淋灑 第二洗滌塔用質(zhì)量分數(shù) 5%10% 的硫酸淋灑 淋灑酸的濃度低，省掉了增濕塔及其附屬設(shè)備 “兩塔兩電”酸洗流程淋灑酸的濃度低，省掉了增濕塔及其附屬設(shè)備，節(jié)省了投資又簡化了流程 缺點產(chǎn)生的質(zhì)量分數(shù) 20%30% 稀酸，用途很少即：廢酸不能綜合利用 優(yōu)點低濃度硫酸能夠被利用的條件下最有利；當爐氣中水分含量很高而二氧化硫含量相對較低的情況下 ( 如沸騰焙燒潮濕礦石時 ), 第一洗滌塔不可能采用較高濃度的硫酸淋灑時，才采用此流程?！皟伤黄鲀呻姟彼嵯戳鞒虡藴仕嵯戳鞒袒A(chǔ)上發(fā)展起來的標準酸洗流程中的增濕塔用間接冷凝器代替熱濃酸洗凈化流程采用酸溫為 5

9、060 , 質(zhì)量分數(shù)為 93% 熱濃酸洗滌。 熱濃酸洗凈化流程l 熱酸塔；2 泡沫塔；3 干燥塔；4 捕沫器；5 冷卻器；6 立式泵；7 循環(huán)槽；898% 酸進口熱濃酸洗凈化流程由于用熱濃酸緩慢冷卻洗滌爐氣，爐氣中二氧化硫進行表面冷凝成酸。生成酸霧較少。要求進洗滌塔的爐氣溫度，必須在三氧化硫露點溫度以上，一般控制在 300 以上。出塔氣溫一般控制在 120 或更高些，出塔酸溫在 150170 左右。 熱濃酸洗凈化流程優(yōu)點流程簡單，省去了電除霧器；可以凈化含高濃度三氧化硫的爐氣，不產(chǎn)稀酸 ；無污水排放，對環(huán)境污染小。 缺點對含砷、氟高的礦料適應(yīng)性差 “文泡冷電”酸洗流程本流程是我國自行設(shè)計將水洗

10、改為酸洗的凈化流程“文泡冷電”酸洗流程由焙燒工序來的二氧化硫爐氣，首先進入文氏里洗滌器，用1520的稀硫酸進行一級洗滌洗滌后的氣體經(jīng)復(fù)檔除沫器除沫后進入泡沫塔，用13的稀酸進行第二級洗滌兩級洗滌后礦塵雜質(zhì)被除去，爐氣中部分三氧化二砷二氧化硒凝固為顆粒被除去，部分成為酸霧中心三氧化硫與水蒸氣形成酸霧，在凝聚中心形成酸霧顆?！拔呐堇潆姟彼嵯戳鞒虄杉壦嵯春蟮臓t氣，經(jīng)復(fù)檔除沫器除沫，進入列管間接冷卻塔，使爐氣進一步冷卻，水蒸氣進一步冷凝，酸霧粒徑再進一步增大由列管間接冷卻塔出來的爐氣進入管束式電除霧器，除去酸霧凈化后的爐氣去干燥塔進行干燥“文泡冷電”酸洗流程水洗流程經(jīng)典水洗流程 新型水洗流程文、泡、文

11、 流程 “文泡電”水洗流程“文文冷電”水洗流程動力波凈化工藝美國杜邦公司開發(fā)的氣體洗滌設(shè)備經(jīng)典水洗流程 1 第一洗滌塔；2 第二洗滌塔；3 第一、二級電除霧器；4 干燥塔；5 濃酸冷卻器；6 濃酸泵；7 清水泵；8 沉降桶；9,11 污水泵；10 沉降槽；12 吹出塔經(jīng)典水洗流程設(shè)備的配置與酸洗流程相同，只是增設(shè)了一個二氧化硫吹出塔。水從第二洗滌塔淋下流出后經(jīng)沉淀槽，由泵送入第一洗滌塔。污水經(jīng)沉淀槽、吹出塔吹出二氧化硫后，再經(jīng)處理，排入江河。經(jīng)典水洗流程水洗流程簡單，技資省凈化效果好，系統(tǒng)阻力小，對原料要求不高，適用于爐氣中含礦塵和雜質(zhì)量較多的情況優(yōu)點缺點排放大量酸性污水，污水中常含有砷、氟等

12、有毒雜質(zhì)，污染江河三氧化硫全部損失，二氧化硫不能全部回收，硫的利用率低。新型水洗流程文、泡、文 流程利用文氏管洗滌器洗滌氣體。文、泡、文流程是在三文一器流程基礎(chǔ)上改進而成的。新型水洗流程文、泡、文 流程第一文氏管主要作用為降溫除塵 泡沫塔中用水噴淋起增濕作用 第二文氏管用于除酸霧新型水洗流程文、泡、文 流程1U 形管除塵器；2 旋風(fēng)分離器 ( 干旋 )；3 第一文氏管；4 泡沫塔；5 第二文氏管；6 旋風(fēng)分離器；7 脫吸塔新型水洗流程文、泡、文 流程新型水洗流程具有文氏管設(shè)備小凈化效率高、投資省、建廠快 優(yōu)點缺點阻力大、動力消耗大污水不能直接排放許多廠將以文氏管為主的水洗流程改為稀酸洗流程 文

13、氏管的構(gòu)造 文氏管由收縮管、頸管和擴大管三部分組成 在頸管處或頸管以前沿管壁設(shè)有幾十個小孔，由此將水噴入頸管，水在頸管內(nèi)被高速爐氣氣流撞擊而霧化成極微小的霧沫，爐氣中的塵粒或霧滴與霧沫凝成較大的液滴，液滴與氣體進入旋風(fēng)分離器而被分離。在除塵粒過程中，同時有除霧降溫作用。文氏管的構(gòu)造1 收縮管；2 頸管；3 擴大管“文泡電”水洗流程電除霧器代替“文泡文”中第二級文氏管提高了對酸霧雜質(zhì)的凈化效率缺點：系統(tǒng)壓降高“文文冷電”水洗流程兩個文氏管一個冷凝器一個電除霧器技術(shù)性能和適應(yīng)力較好動力波凈化工藝目前比較先進的一種凈化流程凈化效率高該工藝常見流程為：動力波三級洗滌器凈化流程關(guān)鍵設(shè)備動力波洗滌器逆噴型

14、洗滌器動力波凈化工藝含塵爐氣進入一個初級逆噴型洗滌器，氣體在這里急冷降溫，酸霧等冷凝，同時除塵，除塵效率可達90左右再進入泡沫塔進一步冷卻（也可填料塔代替）除塵及除砷、硒、氟和酸霧等雜質(zhì)泡沫塔后設(shè)一臺最終逆噴型洗滌器以脫除殘余的不溶性顆粒塵埃和部分殘余酸霧動力波凈化工藝動力波凈化工藝沒有霧化噴頭及活動件運行可靠維修費用少除塵及酸霧效率高可減小電除霧器尺寸優(yōu)點該工藝中只要設(shè)置單級電除霧器就能達到凈化要求爐氣的干燥爐氣干燥的任務(wù)除掉爐氣中的水分使其含量0.lg/m3 干燥劑：濃硫酸爐氣的干燥的原理同一溫度下，硫酸的濃度越高，硫酸液面上水蒸氣的平衡分壓越小。98.3% 硫酸液面上水蒸氣分壓 40時0

15、.004，質(zhì)量分數(shù)大于98.3% 硫酸液面上只有 SO3 和 H2SO4 蒸氣的分壓，幾乎沒有水蒸氣存在。當爐氣中水蒸氣分壓大于硫酸液面上的水蒸氣分壓時，爐氣即被干燥 干燥工藝條件噴淋酸的濃度噴淋酸的溫度 氣體溫度 噴淋密度 干燥工藝條件噴淋酸的濃度 噴淋酸濃度越大，硫酸液面上水蒸氣分壓越小，爐氣干燥效果越好，但當質(zhì)量分數(shù)超過 98.3% 時(恒沸溶液),硫酸液面上有二氧化硫存在，可與爐氣中的水蒸氣生成酸霧。 噴淋酸的濃度 溫度越高，生成酸霧也越多 干燥工藝條件噴淋酸中(H2SO4)/%酸霧含量/(g/m3)406080100900.00060.0020.0060.028950.0030.01

16、10.0330.115980.0060.0190.0560.204干燥后爐氣中的酸霧與噴淋酸含量和溫度的關(guān)系干燥工藝條件表格分析60時，硫酸的質(zhì)量分數(shù)從90% 增高到95% 時，酸霧含量增加 4.5倍。另外，硫酸含量愈高，溫度愈低，硫酸中溶解的二氧化硫愈多，結(jié)果隨干燥塔的循環(huán)酸帶出的二氧化硫損失增大。硫酸含量對水蒸氣的吸收速度也有影響，酸含量愈高，吸收推動力愈大，故吸收速度愈快 噴淋酸含量一般采用 93%95% 硫酸較合適 干燥工藝條件噴淋酸的溫度噴淋酸的溫度高，可以減少二氧化硫的溶解損失。但是增加了酸霧的含量，降低了干燥塔的效率，加劇了對設(shè)備管道的腐蝕 實際生產(chǎn)中，進塔酸溫度一般在 2040 夏季不超過 45 干燥工藝條件氣體溫度溫度愈低，氣體帶入塔內(nèi)的水分就 愈少，干燥效率就愈