硫磺法硫酸生产工艺设计.doc

目录
1. 硫酸生产工艺简介 4
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2. 产品级原料物化数据 5
二氧化硫(SO2) 5
三氧化硫(SO3) 5
硫酸(H2SO4) 6
3. 工艺设计部分 8
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焚硫工段 11
余热锅炉系统 13
转化工段 15
干吸工段 17
成品工段 18
污水处理系统 20
4. 物料及热量衡算 22
设计要求 22
硫磺焚烧的物料衡算 22
转化器物料衡算 22
转化器热量衡算 24
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、触媒层厚度H 26
6. 设计总结及致谢 27
参考文件 28
附件 29
硫磺法硫酸生产工艺设计
摘要:以硫磺为原料生产硫酸不需要净化,大大简化了工艺过程,节省投资费用,且产品质量高。设计了以硫磺为生产原料生产硫酸(300kt/a)的工艺流程,描述了硫酸一些性质级制酸过程的反应原理,对焚硫、转化、吸收三个工段以及整个工艺流程做了阐述。重点分析了焚硫和转化工段的各个工艺指标,工艺条件。对焚硫工段的焚硫炉、转化工段的转化器和换热器三个设备做了宏观的设备选型,并且对焚硫炉和转化器做了物料衡算。为了使设计更加合理与完善,在设计中还解决了废水的处理问题。
1. 硫酸生产工艺简介

以硫铁矿为原料生产硫酸,共有九种流程,他们的共同特点是均采用沸腾焙烧,干法除尘,酸洗净化,两转两吸,回收高低温位余热技术方案。设计采用的流程为:焙烧炉→废热锅炉→旋风除尘器→电除尘器→Swemco洗涤塔→电除雾器→干燥塔→主鼓风机(2+2两转两吸。该流程首先对硫铁矿进行预处理,对于块状硫铁矿则要粉碎加工成粉矿,对于硫精砂则要进行干燥。若矿的品种较多,入炉前还要按杂质含量要求进行掺配。其主要工序有:硫铁矿焙烧、炉气净化、二氧化硫转化及三氧化硫吸收。

根据硫磺原料的品质来确定制酸工艺流程,若硫磺中含有***,硒等杂质并危及触媒中毒时,则必须设置转化工序。对于一般纯净的硫磺仅需要三个工序(焚硫、转化与吸收)即可完成制酸全过程。

冶炼烟气即含硫的有色金属在冶炼中产生的废气,其中SO3 3%~13%,用此气制成硫酸,称冶炼烟气制酸。流程也有多种形式,主要差别表现在净化工序上,比如常见的水洗流程、稀酸洗流程,热浓硫酸洗流程及干法净化流程等。

有代表性的硫酸盐是硫酸钙(石膏或磷石膏)制酸。其主要原料为石膏(磷石膏)、焦碳、一定比例将不同原料加入球磨机中,将细磨的混合物料转入粘土、砂、硫铁矿渣等。这些原料分别经颚式破碎机破碎、双辊破碎机(或反击式破碎机)细破,干燥脱水后转入各自原料储斗中。按回转窑内与高温燃煤烟气逆向接触,经预热,在
900~1200℃下,按下式反应进行还原分解,生成二氧化硫、二氧化碳与氧化钙。
2CaSO4+C=2CaO+2SO2+CO2
进一步在1200~1450℃高温下煅烧,进行矿化反应生成水泥熟料。产生的二氧化硫烟气可达7%~9%,从窑头排出并转入制酸系统。制酸流程与硫铁矿制酸过程基本相同,仅是窑气中氧含量较低,转化时需加入适量空气。6
2. 产品级原料物化数据
二氧化硫(SO2)
SO2由焚硫工段焚硫炉燃烧产生,其主要理化性质如下:
分子量: 比重:(液体)
熔点:-℃ 沸点:-10℃
蒸汽密度: 蒸汽压力:×103Pa(21℃时)
易溶解于水,溶解于有机溶剂与硫酸,无色且不燃烧气体,有刺激性酸味;容易与水化合,生成亚硫酸(H2SO3),并且因氧化而慢慢转化成硫酸(H2SO4)7
三氧化硫(SO3)
SO3在硫酸生产过程中来源于两个工段:一是焚硫工段焚硫炉内,二是转化工段转化器内。
其主要理化性质:
分子量: 比重:
固体晶形 α β γ
熔点: ℃ ℃ ℃
沸点: ℃升华(Subl) ℃
蒸汽密度:
蒸汽压力:×103Pa ℃ ℃ ℃
溶解于二硫化碳和硫酸,气体三氧化硫以单体形式存在时,无味并且比空气重。只有刚配制的无色液体是单独存在的,与水接触则固体聚合物形成。固体三氧化硫以三种不同形式存在,稳定的α-形(棱柱晶体),由液体凝固而成;β-形(白色类似石棉