无机化工生产技术 第七章 硫酸.ppt

第七章 硫 酸 第一节 概述 第一节 概述 第一节 概述 第一节 概述 第一节 概述 第一节 概述 第一节 概述 第一节 概述 第二节 硫铁矿制取二氧化硫炉气 第二节 硫铁矿制取二氧化硫炉气 一、炉气的净化 酸雾的清除，采用电除雾器完成。为了提高除雾效果，采用逐级增大粒径、逐级分离的方法。一是逐级降低洗涤酸的浓度，从而使气体被增湿，酸雾因吸收水分而增大粒径；一是逐级冷却气体，使酸雾也被冷却，气体中的水分在酸雾的表面亦被冷凝，同样可以增大酸雾的粒径。此外增加电除雾器的段数，增加气体在电除雾器中的停留时间，到达提高除雾的效果。 一、炉气的净化 3.炉气净化的工艺流程 以硫铁矿为原料的接触法制酸装置的炉气净化流程有很多种。如酸洗流程、水洗净化流程等。 （1）酸洗流程 “文泡冷电”酸洗流程 动力波净化工艺 （2）水洗流程 a)文泡文水洗流程 b)文泡电水洗流程 c)文文冷电水洗流程 二、炉气的干燥 第三节 炉气的净化与干燥 ★★ 目的：除去水蒸气，防止生成酸雾（腐蚀设备、污染大气） ★★ 干燥原理: 浓硫酸的强吸湿性 炉气中水蒸气的分压大于硫酸液面上的水蒸气分压时，炉气即被干燥。 二、炉气的干燥 图7-6 炉气干燥流程示意图 第四节 二氧化硫的催化氧化 一、二氧化硫催化氧化的基本原理 1. SO2氧化为SO3的化学平衡 这是一个体积缩小的、可逆放热的、气固相催化应。 一、二氧化硫催化氧化的基本原理 ★★ 温度：当压力、炉气组成一定时，降低温度，可提高二氧化硫的转化率（二氧化硫氧化放热反应） ★★ 压力：二氧化硫氧化反应是体积减小的反应，提高压力可提高平衡转化率 ★★ 炉气起始组成：温度、压力一定，焙烧同样的含硫原料，因所用空气过剩系数不同，平衡转化率不同，空气过剩系数大，二氧化硫的转化率提高 2.二氧化硫氧化的反应速率 温度和炉气的起始浓度对反应速率均有影响。 3.二氧化硫氧化催化剂 目前生产中，普遍采用钒催化剂。活性组分是五氧化二钒。引起钒催化剂中毒的物质有砷、氟、酸雾及矿尘等。 一、二氧化硫催化氧化的基本原理 二、二氧化硫氧化的工艺条件 第四节 二氧化硫的催化氧化 1.反应温度 原则：在催化剂活性温度范围内催化剂床层温度应沿最佳温度线变化，即先高后低 2.二氧化硫的起始浓度 根据硫酸生产总费用最低的原则来确定二氧化硫的起始浓度。 二、二氧化硫氧化的工艺条件 3.最终转化率 最终转化率是硫酸生产的重要指标之一。提高最终转化率可以减少废气中SO2含量，减轻对环境的污染，同时也可以提高硫的利用率，降低生产成本，但却导致催化剂用量和流体通过催化剂床层阻力的增加，故从经济角度，其最终转化率也存在最适宜值。 最适宜的最终转化率与所采用的工艺流程、设备和操作条件有关。 第四节 二氧化硫的催化氧化 三、二氧化硫催化氧化的工艺流程 随着硫酸工业的发展，转化工艺流程经历了很大发展。其最终目的是提高转化率，节省单位产品催化剂用量，降低基建投资和系统阻力。为此必须使SO2催化氧化过程实现最佳化。为了使转化器中的SO2催化氧化过程尽可能按最适宜温度曲线进行，随着转化率的提高，必须从反应系统中移除多余的热量，使温度相应的降低。 根据转化次数来分有“一转一吸”流程和“两转两吸”流程。 图 3+1，Ⅲ、Ⅰ-Ⅳ,、Ⅱ组合形式的两转两吸流程 三、二氧化硫催化氧化的工艺流程 “两转两吸”流程与“一转一吸”流程比较，具有下述优点： 1）最终转化率比一次转化高。 2）能够处理二氧化硫含量高的炉气。 3）“两转两吸”流程多了一次转化和吸收，但实际投资和生产成本均有所降低，劳动生产率有所提高。 “两转两吸”流程存在的缺点如下： 1）由于增设中间吸收塔，转化气温度由高到低、再到高，整个系统热量损失较大。 2）两次转化较一次转化增加了一台中间吸收塔及几台换热器，阻力比一次转化流程增大3900-4900Pa。 三、二氧化硫催化氧化的工艺流程 四、二氧化硫转化器 第四节 二氧化硫的催化氧化 二氧化硫催化氧化器通常采用多段换热的形式，其特点是气体的反应过程和降温过程分开进行。反应催化床分3-5段。 转化器的中间冷却方式： 段间换热主要有间接换热式和冷激式两种。 四、二氧化硫转化器 内部间接换热的优点是使整个转化器结构紧凑、阻力小、热损失小。但也有转化器结构复杂、体积大、维修不便的缺点。外部换热的缺点是连接管线长、阻力大、热损失大。优点是转化器内部结构简单。 间接