《硫酸车间工艺规范贵溪》由会员分享，可在线阅读，更多相关《硫酸车间工艺规范贵溪（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 编号：江西铜业公司贵溪冶炼厂技术作业指导书硫酸车间工艺规范文件代码：JC/GYWILS01受控标记分 发 号拟 制 乔彦强审 核 周淑珍批 准 王希林生效日期：2002年6月1日硫酸车间工艺原理 1 烟气净化原理11 烟气净化目的 熔炼车间送来的烟气，除含有大量的氮气（N2），二氧化硫（SO2）和氧气（O2）外，还含有一些固态、气态形式存在的有害物质。固态杂质是指在熔炼电收尘器中没有被除下仍以固态形式存在的物质，通称尘。气态杂质通常有三氧化二砷（AS2O3）、氟化物、二氧化硒SeO2、三氧化硫（SO3），水蒸汽（H2O）、二氧化碳（CO2）和其它有色金属的氧化物，硫化物及这些金属的硫酸盐。烟
2、气净化的目的就是除掉这些有害杂质。下面分析一下尘、砷、氟等主要杂质对催化剂、设备和成品酸质量的危害和影响。111 尘： 一级动力波入口含尘量的多少取决于熔炼电收尘器工况的好坏，通常在12g/Nm3左右。尘的危害首先是会堵塞管道和设备，严重时会使生产根本无法进行。其次，它会覆盖催化剂表面，使催化剂结疤，活性下降，阻力增大，转化率降低。再其次，尘进入成品酸中使其杂含量增高，颜色变红或变黑，影响成品酸质量。112 砷： 砷在烟气中是以三氧化二砷（AS2O3）形态存在的。烟气中含砷量的多少与铜精矿含砷量和熔炼生产条件有关。三氧化二砷是危害催化剂最严重的毒物，也影响成品酸质量。 三氧化二砷能在催化剂表面
3、生成不挥发的五氧化二砷（AS2O5），覆盖催化剂表面使转化率降低。在温度低于550时，催化剂被砷饱和后，转化率下降到某一水平时继续通入含砷的烟气，转化率就不再继续下降。当温度高于550时，砷的氧化物则与五氧化二钒生成挥发性的化合物V2O5As2O5，使催化剂中的钒含量降低。挥发物在后面几段催化剂层中凝结下来，形成黑色硬壳，使阻力增大，转化率显著下降。砷进入成品酸会使硫酸在工业上的应用范围受到限制。113 氟：烟气中的氟大部分以氟化氢（HF）的形态存在，小部分以四氟化硅（SiF4）形态存在。氟化氢与二氧化硅（SiO2）会起化学反应生成四氟化硅（SiF4）： 4HF+SiO2 SiF4+2H2O
4、四氟化硅遇水后又会反应放出氟化氢SiF4+（x+2）H2O SiO2 XH2O+4HF 所以，氟化氢是腐蚀塔内瓷砖、填料瓷环和破坏催化剂载体（硅藻土的主要成分是二氧化硅）的严重毒物。氟进入成品酸也会影响硫酸的用途。114 水分：水份本身对催化剂无毒害作用。但要严格控制进入转化系统烟气中的水份含量，其主要原因是：（1）水份会稀释进入转化系统之前的酸沫和酸雾，会稀释沉积在设备和管道表面的硫酸，造成腐蚀。（2）水份含量增高，会使转化后三氧化硫气体的露点温度升高，在低于三氧化硫气体露点温度的设备内，都会有硫酸冷凝出来，温度高和溶度不定（接近100%或含有游离SO3）的硫酸对设备有强烈的腐蚀作用。（3）
5、三氧化硫会与水蒸汽结合成硫酸蒸汽，在换热降温过程中以及在吸收塔的下部有可能生成酸雾，酸雾不易被捕集，会随尾气排出，不但使硫的损失增大。更严重的是污染了环境。（4）水份进入转化器，使催化剂粉化，阻力上升。因此，在实际生产中控制水份指标比控制酸雾指标更加重要。115 三氧化硫：烟气中的三氧化硫一般在0.3%左右。随着烟气温度的降低，三氧化硫会与水蒸汽结合生成硫酸蒸汽，继而冷凝生成酸雾。首先，酸雾因受机械力（惯性力和离心力等）的作用，沉积在管道及设备壁上或凝聚成较大的颗粒酸沫，酸沫也更易凝集于管道和设备壁上，从而产生腐蚀。其次，三氧化二砷、二氧化硒、矿尘等杂质常成为酸雾雾滴的核心，与酸雾一起进入催化
6、剂中，引起催化剂中毒或覆盖催化剂表面，使催化剂结疤、阻力增大、转化率下降。所以，在净化过程中应当尽可能把酸雾除净。 除上述各主要杂质外，烟气中还有其它的一些杂质，也应尽可能除去。12 烟气净化指标 从上述各项杂质危害来看，烟气净化的程度愈高愈好，也就是说经过净化后烟气中的杂质含量愈低愈好，事实上却受以下两个因素所制约： （1）烟气净化越彻底，往往净化流程越复杂，设备投资和操作费用会越多，这必然受到经济条件的制约。 （2）烟气净化要彻底，必然要用先进的工艺和高效的设备，这直接受到硫酸工业的设计、制造和操作技术水平的限制。也受到整个国家的工业发展水平和技术水平（如材料、仪表等）的限制。 目前，我厂
7、执行的指标如下： 水份 0.1克/标准米3 酸雾 0.005克/标准米3 一级动力波循环液悬浮物 2.5克/升13 烟气净化的原则 烟气中的杂质在高温下一般以气态和固态两种形态存在，当温度降到一定程度后则以固态、液态和气态的三种形态同时存在。它们的颗粒大小相差很大。 烟气净化主要指的是将固态和液态悬浮颗粒从气体中分离出去（或称气悬微粒的分离）。烟气的干燥则是用浓硫酸吸收烟气中的水份。 粒径比较小的粒子如1微米的，由于直径小、质量轻，气体分子对它连续而不规则的碰撞，产生显著的布郎运动（即粒子产生游移不定的曲折运动），达到障碍物表面而被捕集，这一作用与气体的分子扩散作用相似，所以也称扩散分离。清除
8、这样粒经范围的杂质，一般采用各种洗涤塔。 粒径小于2微米到0.01微米的杂质要靠更强大的外力作用才能从烟气中分离出来.常见的办法是使烟气通过高压电场,让粒子带上电荷被电力牵引到极板上，从而使杂质从烟气中分离出来。 粒径小于0.01微米的杂质,已渐渐接近分子大小,它的运动规律和气体分子相似。它有极大的运动速度，有自身进行扩散的能力，因此就可以利用分子扩散传递的规律来进行分离，所以一般用吸收和吸附的方法把杂质粒子分离。如用浓硫酸吸收水蒸汽分子、达到烟气脱水干燥的目的。 烟气净化的原则有以下三点： （1）烟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）烟气
9、中的悬浮微粒是以气、固、液三态存在，质量相差很大，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、先重后轻。 （3）对于不同大小的粒径微粒，应选择相适应的有效的设备。14 烟气净化原理141 烟气中的杂质在净化过程中的相互关系 在生产过程中通常首先将烟气中的尘分离掉。这是因为：一是烟气所含尘量很多，不先除去将影响其它杂质的净化；二是尘的颗粒大较易除去。 目前使用的洗涤净化流程，不需要预先把尘清除得很干净，因为在洗涤三氧化二砷，氟化物等杂质的同时，还能进一步把残存的尘除掉。由于在洗涤时烟气温度骤然下降，三氧化硫气体便会与水蒸汽结合成硫酸蒸汽并形成酸雾（一般烟气温度降低到190-
10、210的范围便会开始生成酸雾）。三氧化二砷和二氧化硒也会在洗涤时因突然冷却，来不及被洗掉而成为微小的晶体颗粒悬浮在烟气中。 烟气中的氟化氢，在洗涤过程中是很容易被洗涤掉的，特别是容易被水或稀酸吸收。 酸雾、三氧化二砷和二氧化硒等它们各自发生凝聚的温度会因它们在烟气中原始含量的高低而不同。酸雾的凝聚温度还与烟气中的水份含量有关，当酸雾首先出现时，由于酸雾颗粒小、数量极多、表面积很大，三氧化二砷，氟化氢和二氧化硒等会有相当的数量直接从气体状态被溶解于酸雾中。当三氧化二砷和二氧化硒等结晶首先出现时,它们便会与烟气中的细小尘一起成为酸雾的凝聚核心，而被溶解于酸雾中（与此同时，当然会有相当部分的三氧化硫
11、、三氧化二砷，氟化氢和二氧化硒被洗涤液吸收而溶于洗涤液中）。因此，不管具体过程如何，在烟气中未被洗涤溶解的杂质微粒，最终几乎都要溶于酸雾之中。至此，清除三氧化二砷、氟化氢和二氧化硒的任务，以及去除尘的任务，便同清除酸雾的任务结合在一起了，这样整个烟气的湿法净化便成为主要是气溶胶粒子的分离过程了，而且主要是集中到酸雾的清除上了。这就是烟气湿法净化的特点，也就是烟气中杂质在净化过程中的相互关系。142 酸雾的产生和清除 我们先弄清几个概念问题：大气中都含有一定量的水蒸汽，当气温降到某个程度，刚使露水出现，这个温度便叫做露点。此时气体中的水蒸汽含量达到了极大值（也就是达到了饱和蒸汽压）。一般情况下，
12、气体温度愈高，饱和水蒸汽含量便愈大， 饱和蒸汽压也愈高。不同的水蒸汽含量就有不同的露点，一般是水蒸汽含量越高，露点温度也越高。当气体温度下降到露点以下时，气体中的水蒸汽含量超过了饱和值，称为过 饱和，温度再继续下降，使过饱和程度达到某一数值时，超过饱和的那一部分水蒸汽便开始在空间凝结成细小液滴，这便是雾。开始生成雾的过饱和度称为临界饱和度。以上讲的露点、饱和、过饱和、临界过饱和及形成雾等现象，不仅是含有水蒸汽的空气有，凡是含有可凝组分的气体也都有。硫酸生产中生成酸雾的条件就是该温度下硫酸蒸汽的过饱和达到并超过了临界值，如果气体中原来就存在一些悬浮粒子（烟气中的尘等），由于它会成为雾的凝聚核心，
13、从而使形成雾的临界过饱和度大降低，以至在气体温度稍高于露点时就会生成雾。 概括起来讲，生成露是冷的大表面上冷凝的现象，生成雾是空间凝结的现象。 空间凝结的温度一般要比表面凝聚的温度略低些才会出现雾，但若空间原已有大 量微粒悬浮，则此时的空间凝结实际上成了在大量分散物的表面上冷凝，与在表 面上凝聚就很接近了。所以在硫酸生产上我们把含三氧化硫湿气体的露点就看 成是形成酸雾的大致温度。硫酸形成以后它是怎样发展变化的呢？起初形成的酸雾，其颗粒是很小的，粒径一般在0.05微米以下,但由于有下列三种原因使它迅速地发展变大：（1）烟气中残存的三氧化硫会继续与水蒸汽结合成硫酸蒸汽并进一步在酸雾表面凝结（几乎全
14、部形成酸雾）。 （2）烟气中水蒸汽是大量存在的。在过饱和条件下，水蒸汽会很快在酸雾颗粒上凝结并将酸雾稀释，最终使酸雾的浓度稀释到与气相中的水蒸汽分压相平衡的浓度（即酸雾的饱和水蒸汽分压与烟气中水蒸汽分压达到相等）。 （3） 酸雾粒间互相碰撞，发生凝聚现象，使小颗粒变成较大颗粒，再不断地碰撞凝聚，细小颗粒逐渐变成了大颗粒。 从酸雾的生成到长大的过程，速度是较快的，但也需要一定的时间。除雾效率随雾粒径的增大而提高是一条普遍性的规律。所以在实际生产中，要想把酸雾除干净，就需要让酸雾粒子长大。长大的办法除了要给出一定时间使其凝聚外，还要进一步把烟气温度降低，使烟气中水蒸汽和残存的硫酸蒸汽在酸雾粒子上凝结，这样就能使物粒较快地长大，以进一步提高除雾效率。 车间的绝热蒸发，稀酸洗涤，直接冷却净化流程，也是考虑到杂质的消除及酸雾粒子的长大，在一级动力波、气体冷却塔中酸雾形成后，让其逐渐凝聚长大（当然也有部分随
