PDF《硫酸生产工艺 及通用机械设备》

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一、前言 硫酸是一种重要的基本化工原料,广泛使用于各 工业部门,硫酸的产量常常被用作衡量一个国家工业发 展水平的标志.硫酸主要用于生产磷肥.合成纤维、涂料、洗涤剂、制冷剂、饲料添加剂、石油精炼、有色金 属冶炼,钢铁、医药和化学工业等,也都离不开硫酸. 随着我国高浓度磷复肥和有色金属工业的发展, 我国的硫酸工业也得到了迅速发展.2003年达到创记 录的3 371万t,产量超过美国位居世界第一.2006年我 国硫酸产量5 044万t,同比增长9.0%,其中硫磺制酸产 量2 233万t,同比增长13.1%;

冶炼烟气制酸产量1 163万t, 同比增长18.6%;

硫铁矿制酸产量1 593万t,同比减产 1.2%;

其他原料制酸产量55万t,同比减少6.9%.截止 到2007年9月,全国硫酸累计产量3 957万t,同比增长 10.2%.

二、硫酸的工艺和生产方法 1.硫酸的生产方法 目前,工业上硫酸生产方法为接触法硫酸生产工 艺,接触法硫酸生产工艺的核心是通过S O2气体与V2O5 催化剂接触,使SO2转化为SO3. 根据生产原料的不同,硫酸的生产方法有以下几 种:硫磺制酸、硫铁矿制酸、冶炼烟气制酸和硫酸盐 (磷石膏、硫酸亚铁)制酸等类型.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;

SO2的转化;

SO3的吸收. (1)SO2气体的制取 1)生产S O2气体的最简单方法是燃烧熔融硫磺 S+O2→SO2+Q,反应放出的高温位热能用于生产中高压 蒸汽. 2)S O2的第二个来源是焙烧硫化物矿石产生的烟 气(硫铁矿制酸或冶炼烟气制酸)2FeS2+5O2+1/3O2→ 2/3Fe3O4+4SO2+Q或2FeS2+5O2+1/2O2→Fe2O3+4SO2+Q, 反应放出的高温位热能同样用于生产中高压蒸汽. 3)磷石膏(石膏)焦炭还原煅烧反应:2CaSO4+C →2CaO+2SO2+CO2. 4)硫化氢与空气燃烧反应:H2S+O2+1/2O2→ H2O+SO2+Q. (2)S O2的转化 2S O2+O2=2S O3+Q,该反应是接 触法硫酸生产工艺的核心,它是一个可逆放热反应,在V2O5催化剂的存在下,高于起燃温度时,反应得以进 行.然而,随着反应的进行,气体温度升高,平衡向反 应式左移,即阻止生成SO3.为了提高SO2转化为SO3的 总转化率,必需使经过部分反应的气体通过数段催化剂 床层,并且在气体从上一段床层流向下一段时进行中间 冷却. (3)SO3的吸收 转化工序生成的SO3,在填料吸 收塔中被循环的浓硫酸(98.5%)吸收,从气体中除 去.反应式SO3+H2O→H2SO4+Q. 2.硫酸生产工艺流程 (1)硫铁矿制酸 经过原料工段处理过的硫铁矿原 料,送入焙烧工序进行硫铁矿的沸腾焙烧,气体经废热 锅炉回收热量再经旋风除尘器和电除尘器送入气体净化 工序,经净化工序的气体进入干燥塔对气体进行干燥后 送入转化工段,进行SO2的催化氧化,反应生成的SO3气 体送吸收塔吸收产出硫酸,其流程图如图1所示. (2)硫磺制酸 硫磺制酸以固体硫磺为原料,采 东华工程科技股份有限公司副总工程师 王颖硫酸生产工艺 及通用机械设备 2008年第4期9通用机械 www.tyjx.net 产业与市场 GM论坛 GM Forum GM Forum 用快速熔硫、液硫过滤、液体硫磺燃烧、余热回收以及 3+1 两转两吸生产工艺(如图2所示).为尽量利用液体 硫磺焚烧产生的高温位热能和二氧化硫转化产生的中温位热能,在焚硫炉后设置中压火管废热锅炉,在转化工序一 段触媒层后设置高温过热器,二段设置换热器,三段设置换热器和省煤器,四段设置低温过热器和省煤器.系统产 生中压过热蒸汽并入蒸汽管网,可送至发电装置;