化工工艺学硫酸.pptxVIP

第1页/共77页化工工艺学硫酸第2页/共77页本章主要内容§1 概述 §2 SO2炉气的制造§3 炉气的净化与干燥§4 二氧化硫的催化氧化§5 三氧化硫的吸收§6 用其它含硫原料制硫酸§7 三废处理第六章 硫酸的生产第3页/共77页§1（硫酸）概述硫酸工业发展概况一、性质二、用途三、生产方法第六章 硫酸的生产第4页/共77页★一. 硫酸的 性质 硫酸是指SO3和H2O以任何比例混合而成的物质。（一）物理性质 1 、按SO3与H2O的摩尔比分类，大于1时称为发烟硫酸，其余称为硫酸。 2、 以其中所含H2SO4的重量百分比来表示，常用有：98%硫酸（98酸）、100%硫酸（无水硫酸）、20%发烟硫酸（105酸）。 3、工业硫酸的结晶点（二）化学性质1、与金属及金属氧化物反应2、与有机物发生磺化反应3、有吸水能力，工业上常用作干燥剂和浓缩剂4、用作有机反应的催化剂，如烷基化反应等 第六章 硫酸的生产第5页/共77页二. 用途硫酸是无机化工、有机化工中用量最大、用途最广的化工产品。主要用于生产磷肥(在我国占硫酸总量的65-75%);此外还可用于生产无机盐、无机酸、有机酸、化纤、塑料、农药、颜料、染料、硝化纤维、TNT、硝化甘油及中间体等；石油、冶金行业也都大量使用。我国硫酸的消费情况 被称为工业之母。第六章 硫酸的生产第6页/共77页三. 生产方法(硝化法、接触法)（一）硝化法原理SO2+N2O3+H2O==H2SO4+2NO 2NO+O2==2NO2 NO +NO2 == N2O3 硝化法也称亚硝基法，可分为：铅室法和塔式法第六章 硫酸的生产第7页/共77页三废 处理原料及预处理焙烧净化转化吸收(二)接触法原理生产工序： 生产原理： 1、 SO2的生成 S+O2==SO2 4FeS2+11O2==2Fe2O3+8SO2 2、 SO2的氧化 SO2+1/2O2==SO3 3、 SO3与水结合 nSO3+H2O==H2SO4+(n-1)SO3 第六章 硫酸的生产第8页/共77页§2 SO2炉气的制造一、原料及其预处理二、硫铁矿焙烧理论基础三、硫铁矿沸腾焙烧四、热能回收及烧渣利用第六章 硫酸的生产第9页/共77页一、原料及其预处理原料：①天然硫磺、②硫铁矿、③硫酸盐及④含H2S或SO2的工业废气等。硫铁矿按晶形分为黄铁矿、白铁矿、磁铁矿。按来源分为普通、浮选、含煤硫铁矿。配矿应考虑：1、有害杂质含量在配矿行应符合规定限量2、含水多矿与含水少矿适当配合3、保证燃烧稳定性，含煤硫铁矿不宜太多4、有无足够之供应量，并兼顾其成本第六章 硫酸的生产第10页/共77页二、硫铁矿焙烧理论基础（一）焙烧反应（二）焙烧方法 （三）焙烧过程（四）反应速度的影响因素第六章 硫酸的生产第11页/共77页（一） 焙烧反应主要反应： Ⅰ 2FeS2=2FeS+S2 Ⅱ S2+2O2==2SO24FeS+7O2==2Fe2O3+4SO4 总反应式为：4FeS2+11O2==8SO2+2Fe2O3 *当较温度较高，空气过剩量小时，有部分Fe3O4(棕黑色）总反应式为：3FeS+5O2==Fe3O4+3SO2 过程中的副反应：Ⅰ SO3和硫酸盐的生成Ⅱ 高温下矿石与烧渣反应Ⅲ 与Cu、Zn、Co、Pb、As、Se等反应生成氧化物或硫酸盐第六章 硫酸的生产第12页/共77页（二）焙烧方法1、常规焙烧2、磁性焙烧3、脱砷焙烧4、硫酸化焙烧第六章 硫酸的生产第13页/共77页矿料沸腾焙烧炉废热锅炉旋风除尘电除尘器 炉气去精制空气1、常规焙烧 4FeS2+11O2==8SO2+2Fe2O3 流程示意图如下：2、磁性焙烧 3FeS2+8O2==6SO2+Fe3O4 磁化-氧化焙烧（两个硫化床迭合） 下层：反应区（750-900℃） FeS2+16Fe2O3==11 Fe3O4 +2SO2 上层：再生区（850-1000℃） 4 Fe3O4+O2==6Fe2O3第六章 硫酸的生产第14页/共77页3、脱砷焙烧（两个阶段） 热分解 4FeAsS==4FeS+As4 2FeS2==2FeS+S2 4FeAsS+4FeS2==8 FeS+ As4S4 氧化 As4+3O2==2As2O3 1/2 S2+O2== SO2 As4S4+7 O2==2As2O3+4 SO2 3FeS+5 O2 ==Fe3O4+3 SO2 # 在脱砷焙烧中，关键是只能生成磁性氧化铁，避免Fe2O3。因2 Fe2O3+As2O3==4FeO+As2O5使砷留于残渣中。4、硫酸化焙烧 属冶炼废气制酸，空气过剩系数1.5-2.0，温度600-700℃。第六章 硫酸的生产第15页/共77页（三）焙烧过程（气-固非均相）1、气流中氧气向硫铁矿表面扩散2、吸附在固体