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1、化工专业硫铁矿接触法制硫酸的生产工艺毕业设计22020年6月23日资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。 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 6月25日 10月10日 目录摘要1第一章 绪论211概述21.1.1硫酸的性质和用途21.1.2硫酸的生产方法31.1.3硫酸的发展趋势41.1.4硫酸的生产工艺流程5第二章 二氧化硫炉气的制备92.1硫铁矿及其焙烧前的处理92.1.1硫铁矿的性质9212 硫铁矿的处理92.2硫铁
2、矿焙烧的基本原理1023沸腾焙烧112.4焙烧的工艺条件152.4.1焙烧的工艺流程152.4.2沸腾焙烧的工艺条件152.5焙烧中矿尘的清除162.6废热利用17第三章 炉气的净化及干燥193.1炉气净化的目的和要求193.2净化的原理和方法193.3炉气净化的工艺流程203.4炉气的干燥23第四章 二氧化硫的催化氧化244.1二氧化硫催化氧化的基本原理244.1.1二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264.3二氧化硫的氧化的工艺条件的选择274.4转化设备274.4.1转化器28442 鼓风机304.5主要工艺流程31第五
3、章 三氧化硫的吸收3351三氧化硫吸收的工艺条件335.2三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365.3.1尾气的处理365.3.2烧渣及污水、 污酸的处理36第六章 物料衡算和热量衡算376.1物料衡算376.2 热量衡算41致谢44参考文献45摘要中国是一个农业大国, 随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, 中国硫酸工业发展较快。硫铁矿是中国的自有资源, 发展硫铁矿制酸对稳定中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、
4、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, 也介绍了硫酸在中国发展的趋势。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(
5、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1.1.1硫酸的性质和用途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1.8269, 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。它不但作
6、为许多化工产品的原料, 而且还广泛地应用于其它的国民经济部门。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, 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
7、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它金属。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、 冷拔无缝钢管和其它质量要求较高的钢材, 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
8、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。31.1.2硫酸的生产方法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是制硫酸的关键, 可是,
9、这一反应在一般情况下很难进行。后来人们发现, 借助于催化剂的作用, 能够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, 因此, 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。接触法是当前广泛采用的方法, 它创始于1831年,
10、 在本世纪初才广泛用于工业生产。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。中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, 另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
11、; SO3的吸收。 1.1.3硫酸的发展趋势硫酸工业是个古老的行业, 迄今已有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。在中国, 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
12、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, 无疑是人们所面临的新的挑战。1、 中国硫酸工业的现状( 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, 当前中国约70%产量的硫酸用于化肥, 特别是磷肥的生产。产品的终端用途性质以及十几亿人口的基本国情决定了中国必然是一个硫酸生产大国。建国以来, 特别是改革开放以来, 中国硫酸产能逐年递增, 至 已达到44 350 kt, 并从此跃居世界首位。近几年中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 中国各原料
13、制酸生产能力情况 单位: kt/a项目 硫磺制酸1350014600177002330028700硫铁矿制酸1650016800168001880020700烟气制酸7900830093001100012600其它550550550550550总计3845040250443505365062550表1-2 年中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/ 305201205839.51111636.4693222.74141.4 337111303438.71260937.4752122.35471.6 399461431635.81623640.6884822.25461.4 462501610034.81975042.7980021.26001.3 504401593031.62233044.31163023.15501.01.1.4硫酸的生产工艺流程如图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
