硫磺制酸原理及工藝過程

1、硫磺制酸原理及工藝過程,化工1201班 第四組,目錄,六 三廢處理 五 主要設(shè)備 四 能量的利用 三 工藝流程圖 二 工藝流程 一 原理,原理,1. S+O2=SO2（霧化蒸發(fā)） 2. SO2+O2=SO3（轉(zhuǎn)化反應(yīng) 釩觸媒的催化） 3. SO3+H2O=H2SO4（吸收塔） 1.霧化蒸發(fā) 硫磺蒸氣與空氣混合，在高溫下達(dá)到硫磺的燃點(diǎn)時(shí)，氣流中氧與硫蒸氣燃燒反應(yīng)，生成二氧化硫后進(jìn)行擴(kuò)散，由熱氣流和熱輻射給霧狀液硫傳熱，因而使液硫繼續(xù)熱發(fā)。反應(yīng)速度隨空氣流速的增加而增加。因而改善霧化質(zhì)量，增大液硫蒸發(fā)表面，增加空氣流的湍動(dòng)，提高空氣的溫度有利于液硫的蒸發(fā)，強(qiáng)化液硫的燃燒和改善焚硫操作。,2.釩觸媒

2、的催化作用,（1）觸媒表面的活性中心吸附氧分子，二氧化硫分子。使氧分子中的原子鍵斷裂而產(chǎn)生活潑的氧O; （2）被吸附的二氧化硫分子和氧原子之間進(jìn)行電子的重新排列化合成為三氧化硫分子； （3）三氧化硫分子從觸媒表面上脫附下來，進(jìn)入氣相。,硫磺制酸工藝過程,工藝上一般采用快速熔硫、液硫機(jī)械過濾、機(jī)械霧化焚硫技術(shù)，較多地采用“3+2”兩轉(zhuǎn)兩吸工藝，并采用中壓鍋爐和省煤器回收焚硫和轉(zhuǎn)化工序的廢熱，產(chǎn)生中壓過熱蒸汽。將澄清的溶融硫送入焚硫爐與空氣霧化后于爐內(nèi)焚化，產(chǎn)生高溫二氧化硫爐氣，經(jīng)余熱鍋爐使?fàn)t氣溫度降至650680，進(jìn)入轉(zhuǎn)化器，本設(shè)計(jì)采用一次轉(zhuǎn)化通過一、二、三段觸媒，二次轉(zhuǎn)化通過四、五次觸媒。換熱

3、方式一次轉(zhuǎn)化采用外部換熱，二次轉(zhuǎn)化的四、五段間采用空氣冷激。,一 熔硫工序（S+O2=SO2）,熔硫工序一般采用快速熔硫和液硫機(jī)械過濾工藝，其中關(guān)鍵設(shè)備一是快速熔硫槽，二是液硫過濾器。 固體硫磺經(jīng)熔融，濾去固體雜質(zhì)后，存于熔硫槽，維持熔硫溫度在 130145之間，熔硫貯槽的空間溫度在115以上。由泵將熔硫打入硫磺霧化噴嘴，與經(jīng)過干燥的空氣混合而入爐燃燒。燃燒的空氣是由鼓風(fēng)機(jī)送入硫酸干燥塔，使水分含量降低到0.1g/m3以下，再經(jīng)過除沫后送至焚硫爐和轉(zhuǎn)化器。近年來為了節(jié)能，新設(shè)計(jì)的焚硫系統(tǒng)把鼓風(fēng)機(jī)改設(shè)在干燥塔之后，使每噸酸能耗可降低10%左右。 在焚硫爐產(chǎn)生的爐氣，溫度在8001000，SO2濃

4、度在12%左右，經(jīng)廢熱鍋爐冷卻到430左右，進(jìn)入爐氣過濾器，濾去雜質(zhì)后與空氣混合，使溫度和SO2濃度都達(dá)到合適范圍后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器,二 轉(zhuǎn)化工藝及其條件（SO2+O2=SO3）,轉(zhuǎn)化一般采用進(jìn)口催化劑、“3+1”兩次轉(zhuǎn)化工藝、“”換熱流程。也有個(gè)別裝里采用國(guó)產(chǎn)催化劑、“3+2”兩次轉(zhuǎn)化工藝?？傓D(zhuǎn)化率均要求達(dá)到99.8%以上，一些裝置要求轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.83%以上，放空尾氣中SO2含量低于700mg/m3。由于要求較高的轉(zhuǎn)化率，一般催化劑的裝填盆較大。 轉(zhuǎn)化工藝的操作條件主要有三個(gè)：轉(zhuǎn)化反應(yīng)的溫度、轉(zhuǎn)化反應(yīng)的進(jìn)氣濃度以及轉(zhuǎn)化器的通氣量。這就是轉(zhuǎn)化操作的“三要素”。,三 吸收工藝（SO3+H2O=H2

5、SO4）,轉(zhuǎn)化氣依次通過濃硫酸吸收塔，用98.3%H2SO4濃硫酸吸收SO3后，氣相中SO3含量為0.0210.4%。然后由濃硫酸的吸收塔出口引至尾氣處理部分或直接經(jīng)過捕沫后放空。各塔噴淋用硫酸均由塔的上部進(jìn)入，經(jīng)過噴淋裝置均勻分布在塔截面上，與來自塔下部的轉(zhuǎn)化氣逆流接觸。吸收SO3的硫酸從塔底引出時(shí)，其濃度可以提高了。為維持入塔噴淋酸濃度的穩(wěn)定，可在干燥塔和吸收塔之間進(jìn)行串酸，必要時(shí)加入補(bǔ)充水。 硫磺-熔硫槽-焚硫爐- S02氣體-觸媒爐- S03氣體- 吸收塔-H2S04,能量的利用,為盡量利用液體硫磺焚燒產(chǎn)生的高溫位熱能和二氧化硫轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的中溫位熱能，在焚硫爐后設(shè)置中壓火管廢熱鍋爐，在轉(zhuǎn)

6、化工序一段觸煤層后設(shè)置高溫過熱器，二段設(shè)置換熱器，三段設(shè)置換熱器和省煤器，四段設(shè)置低溫過熱器和省煤器。系統(tǒng)產(chǎn)生中壓過熱蒸汽并入蒸汽管網(wǎng)，可送至發(fā)電裝置；大型裝置空氣風(fēng)機(jī)多用蒸汽透平驅(qū)動(dòng)。,主要設(shè)備,設(shè)備：焚硫爐. 轉(zhuǎn)換器. 干吸塔.氣體換熱器和空氣鼓風(fēng)機(jī)。 焚硫爐 由于硫磺燃燒速度快，所以爐子構(gòu)造簡(jiǎn)單，現(xiàn)在一般多用臥式焚硫爐。使用最普遍的是噴霧焚硫爐。噴霧焚硫爐的構(gòu)造，是在鋼制圓筒內(nèi)部襯絕熱磚和耐火磚。 硫磺噴霧的要求是：形成易于氣化的微粒、噴霧角度要大，且能均勻分散。噴嘴的噴槍和噴頭部分采用L316或相當(dāng)?shù)牟牧?。為了防止?fàn)t內(nèi)高溫引起的損壞和防止因受熱而引起的硫磺粘度上升，噴槍應(yīng)有蒸氣夾套。,

7、轉(zhuǎn)化器,轉(zhuǎn)化器是SO2實(shí)施氧化反應(yīng)并保證SO2排放達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵設(shè)備。 目前轉(zhuǎn)化器在結(jié)構(gòu)上有兩種形式積木式結(jié)構(gòu)和中心筒式結(jié)構(gòu)。積木式結(jié)構(gòu)采用平底球冠蓋立式回筒形容器，其內(nèi)部自下向上由若干立柱和樁柱支撐隔板和格柵。中心筒式結(jié)構(gòu)采用兩個(gè)同心立式圓簡(jiǎn)，內(nèi)圓筒直徑較小，為中心管，既用于支撐催化劑和隔板的部分重量，又作為部分反應(yīng)段的進(jìn)氣通道，催化劑裝填在內(nèi)、外兩層圓筒之間。,干吸塔,干吸塔的主要結(jié)構(gòu)基本上是相似的，塔體為立式圓筒形結(jié)構(gòu)，碳鋼內(nèi)襯耐酸磚。一般采用高鋁質(zhì)耐酸瓷填料支承結(jié)構(gòu)，有的采用大跨度、高開孔率的耐酸高鋁瓷條梁，也有的采用高開孔率的瓷球拱。 干燥塔一般采用國(guó)產(chǎn)抽屜式金屬絲網(wǎng)除霧器或進(jìn)口網(wǎng)墊式除

8、霧器。第一吸收塔酸溫高、霧量大、霧粒細(xì),為保護(hù)后面的換熱設(shè)備，采用高效纖維除霧器第二吸收塔為保證尾氣排放的要求也采用高效纖維除霧器。從生產(chǎn)使用的效果看，其除霧效率均令人滿意。,氣體換熱器,氣體換熱器的設(shè)計(jì)主要是解決好管板變形、設(shè)備熱應(yīng)力和氣流分布等問題。一般采用盤環(huán)形擋板管殼式換熱器,換熱器殼體采用低合金鋼和碳鋼制作殼程部分采用擴(kuò)大型管口并加氣體導(dǎo)流板以使氣流分布均勻。換熱器底部襯耐酸磚,防止冷凝酸腐蝕。換熱管采用滲鋁鋼管,管子與管板采用強(qiáng)度焊接。上、下管箱均噴鋁,以有效避免高溫氧化腐蝕。換熱器的殼體設(shè)置膨脹節(jié),以吸收高溫操作狀態(tài)下管、殼程熱膨脹差異引起的變形,降低設(shè)備內(nèi)應(yīng)力。設(shè)備上的人孔與工藝接管均采用焊接連接形式,以確保高溫操作狀態(tài)下的密封,避免在高溫下材料蠕變而發(fā)生泄漏。,空氣鼓風(fēng)機(jī),空氣鼓風(fēng)機(jī)是硫磺制酸裝置最為關(guān)鍵的設(shè)備，其運(yùn)行的好壞直接影響到整個(gè)裝里的穩(wěn)定性和可靠性，是裝置開車率最重要的保證。 大型空氣鼓風(fēng)機(jī)主要有軸流式和離心式兩種結(jié)構(gòu)類型。 軸流式鼓風(fēng)機(jī)采用透平壓縮原理，風(fēng)機(jī)效率稍高葉片運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度低于離心風(fēng)機(jī)，可以減少磨蝕另外可以利用靜葉角度來調(diào)節(jié)風(fēng)量。但這種風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價(jià)高，與其配套的土建費(fèi)用高。,三廢處理,硫酸生產(chǎn)過程中含有SO3、H2SO4、As、Hg、懸浮物等有毒害物質(zhì)。我們必須加入一定量的Ca(OH)2、FeS