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1、 毕 业 设 计（论 文）(化工系)题目硫铁矿接触法制硫酸的生产工艺 专业应用化工技术 班级化工0802 姓名 赵晓玉学号08120242指导教师赵佩 完成日期2010年6月25日2010年10月10日 目录摘要1第一章 绪论211概述2硫酸的性质和用途2硫酸的生产方法3硫酸的发展趋势4硫酸的生产工艺流程5第二章 二氧化硫炉气的制备9硫铁矿及其焙烧前的处理9硫铁矿的性质9212硫铁矿的处理9硫铁矿焙烧的基本原理1023沸腾焙烧11焙烧的工艺条件15焙烧的工艺流程15沸腾焙烧的工艺条件15焙烧中矿尘的清除16废热利用17第三章炉气的净化及干燥19炉气净化的目的和要求19净化的原理和方法19炉气净
2、化的工艺流程20炉气的干燥23第四章 二氧化硫的催化氧化24二氧化硫催化氧化的基本原理24二氧化硫催化氧化反应的化学平衡244.1.2 二氧化硫氧化的反应速率264.1.3 二氧化硫氧化催化剂26二氧化硫的氧化的工艺条件的选择27转化设备27转化器28442 鼓风机30主要工艺流程31第五章 三氧化硫的吸收3351三氧化硫吸收的工艺条件33三氧化硫吸收的工艺流程34521一转一吸干吸系统工艺流程34522两转两吸于吸系统工艺355.3 三废处理36尾气的处理36烧渣及污水、污酸的处理36第六章 物料衡算和热量衡算37物料衡算376.2 热量衡算41致谢44参考文献45摘要我国是一个农业大国，随
3、着农业政策的进一步加强，磷复肥的需求量不断增加。硫酸作为磷复肥生产的基本原料，其需求量也将不断增加。近年来，我国硫酸工业发展较快。硫铁矿是我国的自有资源，发展硫铁矿制酸对稳定我国的硫酸工业具有不可替代的作用。因此研究硫铁矿制酸中炉气的制备、净化及干燥过程十分必要。本文主要介绍了硫铁矿制备及处理SO2炉气的全过程。制备是焙烧硫铁矿制得SO2炉气，炉气的净化中矿尘的清除采用电除尘器，砷和硒的清除可采用水或稀硫酸来降温洗涤炉气，酸雾的清除利用电除雾器；炉气净化的工艺流程分酸洗流程和水洗流程，比较典型的酸洗流程有标准酸洗流程，“两塔两电”酸洗流程，“两塔一器两电”酸洗流程及“文泡冷电”酸洗流程；水洗流
4、程包括“文泡文”水洗流程、“文泡电”水洗流程、“文文冷电”水洗流程。另外又简单的介绍了炉气的干燥流程。同时本文讲述了硫酸的性质用途，也介绍了硫酸在我国发展的趋势。主要介绍了介绍了以硫铁矿为原料接触法制硫酸的工艺流程（包括二氧化硫炉气的制备工艺，炉气的净化和干燥工艺，及二氧化硫的催化氧化工艺）和主要生产设备。并简要地论述了硫酸生产“三废”处理问题。关键词：硫酸工艺硫铁矿二氧化硫 第一章 绪论11概述1、 硫酸的性质纯硫酸（H2SO4）是一种无色透明的油状液体，相对密度为，几乎比水重一倍。工业生产的硫酸系指SO3和H2O以一定比例混合的溶液。而发烟硫酸是其中SO3和H2O摩尔比大于1的溶液。发烟硫
5、酸由于SO3蒸气压较大，暴露在空气中能释放出SO3和空气中的水蒸气迅速结合聚成酸雾，因而得名。2、硫酸的用途硫酸是基本化学工业中重要产品之一。它不仅作为许多化工产品的原料，而且还广泛地应用于其他的国民经济部门。它的应用范围日益扩大，需要数量日益增加。兹将硫酸在国民经济中的作用分述如下。 1、为农业生产服务 用于肥料的生产硫酸铵（俗称硫铵或肥田粉）和过磷酸钙（俗称过磷酸石灰或普钙）这两种化肥的生产都要消耗大量的硫酸。每生产一吨硫酸铵，就要消耗硫酸（折合成100%计算）760kg，每生产一吨过磷酸钙，就要消耗硫酸360kg。 用于农药的生产许多农药都要以硫酸为原料如硫酸铜、硫酸锌可作植物的杀菌剂，
6、硫酸铊可作杀鼠剂，硫酸亚铁、硫酸铜可作除莠剂。最普通的杀虫剂，如1059乳剂(45%)和1605乳剂(45%)的生产都需用硫酸。前者每生产1t，需消耗20%发烟硫酸1.4t后者每生产1t，需消耗硫酸36kg。为大家所熟悉的滴滴涕，每生产1t需要20%发烟硫酸1.2t。 2、为工业生产服务 用于冶金工业和金属加工在冶金工业部门，特别是有色金属的生产过程需要使用硫酸。例如用电解法精炼铜、锌、镉、镍时，电解液就需要使用硫酸，某些贵金属的精炼，也需要硫酸来溶解去夹杂的其他金属。在钢铁工业中进行冷轧、冷拔及冲压加工之前，都必须用硫酸清除钢铁表面的氧化铁。在轧制薄板、冷拔无缝钢管和其他质量要求较高的钢材，
7、都必须每轧一次用硫酸洗涤一次。另外，有缝钢管、薄铁皮、铁丝等在进行镀锌之前，都要经过用硫酸进行酸洗手续。在某些金属机械加工过程中，例如镀镍、镀铬等金属制件，也需用硫酸来洗净表面的锈。在黑色冶金企业部门里，需要酸洗的钢材一般约占钢总产量的5%6%，而每吨钢材的酸洗，约消费98%的硫酸30kg50kg。3生产硫酸最古老的方法是用绿矾（ ）为原料，放在蒸馏釜中锻烧而制得硫酸。在锻烧过程中，绿矾发生分解，放出二氧化硫和三氧化硫，其中三氧化硫与水蒸气同时冷凝，便可得到硫酸。 在18世纪40年代以前，这种方法为不少地方所采用。古代称硫酸为“绿矾油”，就是由于采用了这种制造方法的缘故。二氧化硫氧化成三氧化硫
8、是制硫酸的关键，但是，这一反应在通常情况下很难进行。后来人们发现，借助于催化剂的作用，可以使二氧化硫氧化成三氧化硫，然后用水吸收，即制成硫酸。根据使用催化剂的不同，硫酸的工业制法可分为硝化法和接触法。硝化法（包括铅室法和塔式法）是借助于氮的氧化物使二氧化硫氧化制成硫酸。其中铅室法在1746年开始采用，反应是在气相中进行的。由于这个方法所需设备庞大，用铅很多，检修麻烦，腐蚀设备，反应缓慢，成品且为稀硫酸，所以，这个方法后来逐渐地被淘汰。硝化法的反应历程较复杂，但可用简单的化学方程式表示如下：反应中所需的NO由硝酸供给，氧气来自空气。接触法是目前广泛采用的方法，它创始于1831年，在本世纪初才广泛
9、用于工业生产。到20年代后，由于钒触媒的制造技术和催化效能不断提高，已逐步取代价格昂贵和易中毒的铂触媒。世界上多数的硫酸厂都采用接触法生产。接触法中二氧化硫在固体触媒表面跟氧反应，结合成三氧化硫，然后用98.3的硫酸吸收为成品酸。这种方法优于塔式法的是成品酸浓度高，质量纯（不含氮化物），但炉气的净化和精制比较复杂。我国是最大的硫铁矿生产国之一，主要的硫资源来自硫铁矿，而且把它作为生产硫酸的主要原料。其次是冶炼气制酸，此外还有少量的硫磺制酸和石膏制酸等。在接触法硫酸工艺生产过程中，有三个基本的化学反应和与之相联系的工序：SO2气体的制取；SO3的转化；SO3的吸收。硫酸工业是个古老的行业，迄今已
10、有260多年的历史。很久以前，硫酸就因为在众多领域中不可或缺的用途而赢得“工业之母”的美誉。在我国，由于硫酸与化肥、继而与粮食之间的密切联系，硫酸工业在国计民生中占有举足轻重的地位，一直是一个倍受关注的行业。改革开放以来，与中国其它行业一样，硫酸工业得到了迅速发展，其产业结构、原料构成、装置规模、技术装备水平、废物排放指标全然今非昔比，正在以崭新的面貌迈入现代化工的行列。在循环经济已成为社会发展的主流、人类更加注重资源利用与环境保护的今天，硫酸工业这个涉及到腐蚀性和环境污染物、拥有60 Mt/a产能的庞大的产业，如何实现可持续发展，如何打造循环经济的体系，如何使其技术装备水平更上一个台阶，无疑
11、是人们所面临的新的挑战。1、我国硫酸工业的现状（产量、原料结构及产业结构）。硫酸工业是国民经济的基础产业，目前我国约70%产量的硫酸用于化肥，尤其是磷肥的生产。产品的终端用途性质以及十几亿人口的基本国情决定了我国必然是一个硫酸生产大国。建国以来，尤其是改革开放以来，我国硫酸产能逐年递增，至2004年已达到44 350 kt，并从此跃居世界首位。近几年我国硫酸生产能力和产量及原料格局见表1-1、表1-2（数据来源于中国硫酸工业协会统计数据）。7表1-1 20022006年我国各原料制酸生产能力情况 单位：kt/a项目20022003200420052006硫磺制酸1350014600177002
12、330028700硫铁矿制酸1650016800168001880020700烟气制酸7900830093001100012600其它550550550550550总计3845040250443505365062550表1-220022006 年我国硫酸产量及生产原料格局（以H2SO4计）硫酸总产量/kt时间硫铁矿制酸硫磺制酸冶炼烟气制酸其它制酸产量/kt份额/产量/kt份额/产量/kt份额/产量/kt份额/2002305201205811116693241420033371113034126097521547200439946143161623688485462005462501610019
13、7509800600200650440159302233011630550如图1-1：图1-1 硫铁矿为原料的接触法制硫酸生产工艺流程简图1-沸腾培烧炉；2-空气鼓风机；3-废热锅炉；4-旋风除尘器；5-电除尘器；6-冷却塔；7-洗涤塔；8-循环槽；9-稀酸泵；10-气体冷凝器；11-第一级电除雾器；12-第二级电除雾器；13-干燥塔；14，24-循环槽及酸泵；15,25-酸冷却器；16-二氧化硫鼓风机；17,18,20,21-气体换热器；19-转化器；22-中间吸收塔；23-最终吸收塔 硫铁矿经原料工序破碎、筛分和配矿后，由斗式提升机送入原料仓中，经皮带喂料机送入沸腾焙烧炉内，进行沸腾焙烧。
14、在沸腾焙烧炉前有炉前空气鼓风机向沸腾炉内鼓入空气，焙烧炉内生成的二氧化硫炉气由设在干燥塔后的二氧化硫主（鼓O 左右。为了克服主风机后热交换器、转化器和吸收塔等设备的阻力，主风机出口也需相应的正压强值。出沸腾炉炉气中二氧化硫浓度较高（约为1213%），经过泡沫洗涤塔后补充来自脱吸塔的空气，以提高炉气中氧的浓度，并使二氧化硫浓度降低到入转化器所需要的浓度。为了维持干燥和吸收塔循环酸槽酸的浓度稳定，如前所述，需要把98.3%的吸收酸连续地由吸收酸泵（或吸收酸循环酸槽）送入干燥酸槽；同时把93%的干燥酸也连续地由干燥酸泵（或干燥酸槽）送到吸收酸槽。当需要生产98.3%的浓硫酸时；则从吸收酸槽导出产品酸；如需要生产92.5%的浓硫酸时，则从干燥酸槽导出产品酸。硫酸的生产工艺过程包括以下六个工段：原料、焙烧、净化、干吸、转化、成品。分述如下：1、原料工段在仓库贮存的硫精矿，由装载机送入加料斗，经圆盘给料机、胶带输送机送入笼式破碎机，将成球的尾沙打散，再由胶带输送机送入振动筛筛分，筛上粗颗粒矿经胶带输送机返回仓库，筛下粒度合格的成品矿由胶带输送机送入焙烧工段炉前料斗。2、焙烧工段来自原料工段的硫铁矿入炉前料斗贮存，经胶带给料机加入沸腾炉，焙烧产生的浓度为1213%、温度为
