化工工艺学3章-硫酸与硝酸.pptVIP

化工工艺学Chemical engineering technics;;第3章 硫酸与硝酸Vitriolic acid and nitric acid;一、 概 述;2 生产硫酸的原料 硫铁矿：①普通硫铁矿 (主要成份FeS2) ②磁硫铁矿 (主要成份Fe7S8) 硫铁矿杂质多，通常含硫量只有30%～50%；储量丰富，工艺成熟，但三废量大。 硫磺：（主要成份S ） 使用天然硫磺生产硫酸清洁、环保、无三废，但我国储量少。 其它原料：硫酸盐、冶炼烟气、含硫工业废料等。 ;白铁矿;3 生产方法 塔式法：直接用SO2、H2O、O2一步生成硫酸，产品75酸。 接触法：含S原料 SO2 SO3+H2O 硫酸 产品98酸，副产品93酸。 接触法生产硫酸的主要步骤：;4 接触法生产硫酸的总流程 【说明】以普通硫铁矿（FeS2)为原料，以V2O5为催化剂，采用接触法生产98%硫酸及副产品的工艺流程。;原料配矿;二、原料配矿及沸腾焙烧制SO2炉气;总反应式： ?H = -3411kJ/mol放热量大，需及时移热。 若氧气不足时： 含铁量较高(55%)，但后续除杂工序多（日本用） ;2 硫铁矿焙烧的焙烧速度 硫铁矿焙烧的反应平衡常数很大，通常认为可进行到底。所以生产中关键是反应速度决定了生产能力。 第一阶段（460~560℃）：斜率大，活化能大，温度升高，反应速率增加很快。;提高焙烧速率的途径： P92 1. 提高焙烧温度 但不宜太高，温度太高会使炉内结疤，焙烧反而不能顺利进行。通常温度范围为850?950?C. 2. 减小硫铁矿粒度 可增加矿粒与空气的接触面积，对第三阶段速度增加有利。焙烧前应适度破碎矿石。 3. 增加空气与矿粒的相对运动 相对运动增强，矿料表面氧化铁得到更新，能减小对气体的扩散阻力，故采用沸腾焙烧方式，使矿粒与空气充分接触。 4. 提高入炉空气氧含量 氧气浓度越高，焙烧速率越大，但富氧焙烧不经济，一般采用充足空气焙烧。;图 3.2;(2) 余热的回收;图 3.3;(3) 沸腾焙烧炉的特点 优点： 生产强度大 硫的烧出率高（可达99%） 传热系数高 炉气的二氧化硫浓度高（SO2浓度高达10%～13%） 适用的原料范围广 结构简单、维修方便 不足： 炉尘量大（除尘净化系统负荷大） 动力消耗大（需增加粉碎系统和高压鼓风机）;4 几种焙烧方法 P95;(2) 磁性焙烧（贫氧） 控制进氧量，使过量氧较少，反应为: 3FeS2+8O2 = Fe3O4 + 6SO2 3Fe7S8 +38O2 = 7Fe3O4 + 24SO2 烧渣中主要为磁性铁，磁选后得到含铁量高达55%以上的高品位精矿，以作炼铁的原料。 特点：; 5 原料配矿 P97;②硫含量 S20% 硫铁矿随产地不同有很大差异，应将各原料进行合理配矿，以达到原料品味（含S量）的稳定，保证稳定生产。 【配矿原则】贫富矿搭配、含煤与不含煤矿搭配、高砷矿与低砷矿搭配。沸腾焙烧用矿标准：含S20% As0.05% C1.0% Pb0.1% F0.05% 【原因】1、含S量高时，要求进气量大，使温度上升过高，但铁在1000℃时会熔融结块。 2、含S量低时，反应热量少，炉温低，破坏焙烧，SO2产出率低。;③水分含量 H2O≦6.0% 沸腾焙烧时，为维持沸腾操作状态，要求矿粉中含水量≦6.0%，因此，矿料在进入焙烧炉之前要进行干燥。 【原因】1、含水较多时，水分气化吸收热量，床层温度达不到，炉温降低； 2、水还会和矿中F生成HF腐蚀设备，和矿中S生成H2S； 3、温度过高时，水分解放出H2, H2含量高与空气混合发生爆炸。; 作 业 1;【炉气中有害成分】 矿尘(一般为150-300g/m3） 水蒸气和SO3 砷和硒的氧化物 氟化物 【步骤】 干法除尘?湿法除尘?静电除雾器 ?干燥塔; ①干法除尘：除矿尘，包括 ②湿法除尘：进一步除矿尘及砷、硒氧化物， 包括 经两步除尘后，炉气中矿尘由150-300g/m3降到0.2g/m3以下。 ③静电除雾器：除去水与炉气中少量SO3形成的酸雾。 ④干燥塔：干燥炉气除去水分