化工專業(yè)畢業(yè)論文.doc

冶煉煙氣制酸中的干燥和吸收工段李文文（昆明冶金高等?？茖W(xué)校 環(huán)境與化工學(xué)院 化工0601班）摘要 本文主要分闡述了冶煉煙氣制酸制酸工藝中的干吸工段中的各影響因素。根據(jù)相關(guān)資料與云南馳宏鋅鍺股份有限公司曲靖生產(chǎn)區(qū)硫酸車間的生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，分析了硫酸生產(chǎn)工藝中影響干吸工段的重要因素。干燥系統(tǒng)和吸收系統(tǒng)是硫酸生產(chǎn)過程中兩個(gè)不相連貫的工序。由于在兩個(gè)系統(tǒng)中均以濃硫酸做為吸收劑，彼此需要進(jìn)行串酸維持調(diào)節(jié)各自濃度，而且采用的設(shè)備相似，故在生產(chǎn)和設(shè)計(jì)上通常劃為同一工序，稱為“干吸工序”。通過研究干吸工段的各影響因素可以有效的提高二氧化硫煙氣的轉(zhuǎn)化率，提高三氧化硫的吸收率，減少尾氣排放，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)和安全環(huán)保非常重要。關(guān)鍵詞 冶煉煙氣制酸 干燥 吸收1引言大部分有色金屬礦都是金屬硫化物，比如硫化鋅、硫化鉛和硫化鎳等，隨著有色金屬工業(yè)的發(fā)展，利用冶煉煙氣制酸也呈上升趨勢(shì)，不僅充分利用了資源保護(hù)了環(huán)境還為企業(yè)增加了經(jīng)濟(jì)效益。有色金屬的冶煉分火法和濕法冶煉，濕法冶煉就是金屬硫化物在高溫下焙燒脫硫，把金屬硫化物轉(zhuǎn)化為金屬氧化物和SO2 （還有部分硫蒸氣和SO3）氣體，然后把焙燒后含SO2的煙氣經(jīng)過旋風(fēng)收塵器、電除塵器等除塵設(shè)備除去大部分煙塵后再送往凈化工段降溫并進(jìn)一步除去煙氣中的塵、雜質(zhì)和酸霧等，最后把合格的SO2煙氣送往干吸工段和轉(zhuǎn)化工段制成成品酸，該流程的主要特點(diǎn)是連續(xù)作業(yè)性較強(qiáng)，產(chǎn)生的煙氣中SO2濃度比較穩(wěn)定，一般在68.5%，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)比較穩(wěn)定?；鸱ㄒ睙捑褪墙饘倭蚧镌诟邷叵旅摿虮簾?，使金屬硫化物轉(zhuǎn)化為金屬氧化物和SO2 （還有部分硫蒸氣和SO3）氣體，該流程包括熔煉、排放和排渣等幾個(gè)過程，該流程的主要特點(diǎn)是間斷作業(yè)性較強(qiáng)，所以產(chǎn)生的SO2煙氣中SO2濃度不穩(wěn)定，一般在210%，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)很不穩(wěn)定。冶煉煙氣制酸一般分為四個(gè)工段：凈化、干燥、轉(zhuǎn)化和吸收，其中干燥和吸收的聯(lián)系十分緊密，所以合稱干吸工段。干吸工段對(duì)整個(gè)制酸工藝起著十分重要的作用，它不僅關(guān)系到產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量而且還影響環(huán)境安全。本文利用相關(guān)資料結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際對(duì)干吸工段的主要影響因素進(jìn)行了論述。2干吸工段工藝流程2.1干吸工段工藝流程圖SO2煙氣干燥塔K風(fēng)機(jī)煙 氣酸 冷 器酸泵循 環(huán) 酸 槽一 吸 塔熱交換器(管內(nèi))煙 氣酸 冷 器酸泵循 環(huán) 酸 槽熱交換器(管間)煙 氣SO3冷卻器(管內(nèi))二吸塔尾氣排空煙 氣成品中間槽酸泵酸冷器硫酸（去酸庫(kù)）冷卻塔循環(huán)水池水泵（注：8朱化芬.云南馳宏鋅鍺股份有限公司文件 曲靖硫酸廠各工段工藝流程圖.云南馳宏鋅鍺股份有限公司硫酸廠. 2006,9.）2.2工藝及設(shè)備簡(jiǎn)述所謂的“兩轉(zhuǎn)兩吸”工藝就是，爐氣進(jìn)行一次轉(zhuǎn)化、一次吸收后、再進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)化和第二次吸收。采用兩次轉(zhuǎn)化工藝時(shí)，催化劑轉(zhuǎn)填段數(shù)以及其在前后兩次轉(zhuǎn)化的分配與最終轉(zhuǎn)化率、換熱面積大小有很大關(guān)系。流程的特征，可采用第一、二次轉(zhuǎn)化段數(shù)和含SO2氣通過換熱器的次序來表示。例如：3+1，、-、流程，是指第一次轉(zhuǎn)化用三段催化劑，第二次轉(zhuǎn)化用一段催化劑；第一次轉(zhuǎn)化前，含SO2氣體通過換熱器的次序?yàn)椋旱趽Q熱器（指冷卻從第段催化劑床出來的轉(zhuǎn)化氣用的換熱器），第換熱器；第二次轉(zhuǎn)化前，含的SO2氣體通過換熱器的次序?yàn)榈趽Q熱器，第換熱器。此外常見的還有3+1，、-、等流程?，F(xiàn)在，一般有“2+1”、“ 3+1”、“ 2+2”、“ 3+2”等組合方式，國(guó)內(nèi)外多采用“3+1”組合方式。這種方式，氣體進(jìn)入第一吸收塔（中間吸收塔）后，由于經(jīng)過三段轉(zhuǎn)過三段轉(zhuǎn)化，在塔中將會(huì)有更多SO3從系統(tǒng)中移去，如果第二次轉(zhuǎn)化反應(yīng)溫度足夠低，則可以獲得稍高的最終轉(zhuǎn)化率。吸收主要設(shè)備有：吸收塔、循環(huán)酸槽、酸泵以及酸冷器等，這些設(shè)備同干燥系統(tǒng)的設(shè)備在功能與結(jié)構(gòu)上都相近，其中吸收塔類型同干燥系統(tǒng)。干燥-吸收系統(tǒng)所用酸冷器可以分為管殼式、淋洗式、螺旋板式和板式等。帶陽極保護(hù)的酸冷卻器用于干吸工序濃硫酸的冷卻，采用固定管殼式結(jié)構(gòu)，殼側(cè)走酸，管側(cè)走水，冷卻介質(zhì)用工業(yè)循環(huán)冷卻水。陽極保護(hù)管殼式濃酸冷卻器的主材質(zhì)是316L不銹鋼，殼體用314不銹鋼，并附陽極保護(hù)裝置.濃硫酸冷卻器位于塔與酸循環(huán)為之間，泵的入口之前。由于濃硫酸冷卻器的酸是借重力流動(dòng)克服阻力，這類流程只適宜用阻力小的酸冷卻器。如排管冷卻器，而難以采用流速高、傳熱系數(shù)高，阻力大的板式或管殼式磋冷卻器。由于需要依靠液位差克服管道、閥門、酸冷卻器的阻力，因此塔要放在較高的平臺(tái)上。泵后冷卻流程。即酸冷卻器位于泵和塔之間，泵出口之后。濃硫酸冷卻器是加壓操作。此類流程特別適合采用板式換熱器和管殼式酸冷卻器的場(chǎng)合。由于酸流速提高，可增大傳熱系數(shù)，從而節(jié)省傳熱面積，近年的設(shè)計(jì)多選用板式或管殼試酸冷卻器，故都采用此兩種流程。工業(yè)上較普遍采用的除霧、沫設(shè)備有纖維除霧器和金屬絲網(wǎng)除沫器。纖維除霧器可以捕集3m的霧沫。在硫酸工業(yè)中，絲網(wǎng)除沫器用于干燥塔出口氣體的捕沫效果很好，但用于吸收塔出口氣體的除霧沫效率不太高。纖維除霧器專門用于捕集吸收塔出口氣體的酸霧。纖維除霧器只適應(yīng)于對(duì)清潔氣體的除霧。金屬絲網(wǎng)除沫器是一種壓降較低、效率較高的氣液分離設(shè)備。在硫酸工業(yè)中已廣泛應(yīng)用作干燥塔上的捕沫設(shè)備。（注：6陳炳和，許寧.化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備.化學(xué)工業(yè)出版社. 2007,8.）3爐氣的干燥二氧化硫煙氣干燥的工藝流程為：從電除霧來的二氧化硫氣體從干燥塔的下部進(jìn)入干燥塔，同時(shí)，從干燥塔的頂部噴淋適量密度的93%的干燥用硫酸，氣液兩相在塔內(nèi)的填料表面進(jìn)行充分接觸并傳質(zhì)和傳熱，在兩相充分接觸時(shí)，由于濃硫酸具有強(qiáng)吸水性，干燥酸將氣體中的水分充分吸收。經(jīng)過干燥后的氣體被風(fēng)機(jī)送往轉(zhuǎn)化工段。3.1酸霧和酸霧的形成原因 酸霧就是硫酸分子在氣相中達(dá)到硫酸蒸氣的過飽和現(xiàn)象，看似像霧一樣。酸霧的形成原因主要是SO3與氣相中的水蒸汽迅速結(jié)合，生成硫酸分子，由于來不及溶解在水里，在氣相中發(fā)生硫酸蒸氣的過飽和現(xiàn)象而凝成酸霧，酸霧比硫酸分子大得多，且懸浮在氣相中。從酸霧的形成原因可知，酸霧要形成必須具備兩個(gè)條件：首先是要有SO3氣體，其次是有水蒸汽。酸霧形成的因素比較復(fù)雜，主要是取決于SO2煙氣的干燥和SO3的吸收。3.2響爐氣干燥的主要因素3.2.1爐氣溫度和含水量爐氣經(jīng)過干法除塵、稀酸洗滌降溫和電除霧器除霧以后，塵、氟、砷等雜質(zhì)一般均達(dá)到了規(guī)定指標(biāo)，但爐氣中的水分卻增加了，一般達(dá)到了飽和狀態(tài)。爐氣中水分含量與爐氣溫度有關(guān)，溫度越高其水分含量就越多。（注：1 劉少武，齊焉，劉東，劉冀鵬等.硫酸工作手冊(cè).東南大學(xué)出版社，1992,7.）在生產(chǎn)中進(jìn)入干燥塔的允許最高氣體溫度，是由干燥吸收酸系統(tǒng)水平衡所決定的。在爐氣二氧化硫濃度為80%的情況下，爐氣干燥塔溫度不得超過40度。在實(shí)際操作中下一般要控制在38度以下。（注：1 劉少武，齊焉，劉東，劉冀鵬等.硫酸工作手冊(cè).東南大學(xué)出版社，1992,7.)結(jié)合我車間生產(chǎn)實(shí)際情況，煙氣中SO2平均濃度為8%，成品硫酸濃度為98%，結(jié)合圖一（見圖一）可查得最高允許溫度為38，為使經(jīng)干燥后的煙氣含水量0.1 g/Nm3，我們要求干燥塔入口煙氣溫度35。3.2.2干燥所用的硫酸濃度和溫度一般根據(jù)四個(gè)因素來確定干燥爐氣用的硫酸濃度和溫度：硫酸液面上的水蒸氣分壓要小，保證干燥后的爐氣含水量小于0.1g/Nm3；在干燥過程中盡量少產(chǎn)生酸霧或不產(chǎn)生酸霧；在干燥過程中對(duì)水的吸收速度要快，需要的吸收面積要??；對(duì)SO2氣體溶解要少，盡量減少爐氣中二氧化硫的損失。3.2.3干燥酸濃度和溫度的選擇硫酸液面一般有水蒸汽、硫酸蒸氣和SO3等三個(gè)組分。組分的含量通常以其蒸氣壓的高低或以g/Nm3來表示。這三個(gè)組分的多少，主要與硫酸濃度和溫度有關(guān)。干燥酸濃度低于85%，在100以下，硫酸液面上的硫酸蒸氣和SO3很少，實(shí)際上可認(rèn)為只存在水蒸汽，干燥酸濃度超過85%以后，隨著濃度的升高，硫酸蒸氣的含量逐漸增加，水蒸汽的含量在逐漸減少。硫酸液面上的SO3，要待干燥酸濃達(dá)到94%時(shí)，溫度在100下，才有少量。 表一 硫酸液面上的蒸汽分壓干燥酸濃度（%）8590949698.4100104.5 蒸汽分壓20PH2O5.3335.3330.0320.005PH2SO40.00010.0040.0290.012PSO30.01731.99740PH2O25.3312.9330.2130.0400. 00PH2SO40.0040.0120.0270.1870.073PSO30.0010.147226.6560PH2O97.32513.3321.200.2530.0270.001PH2SO40.0030.0230.0670.1730.9330.40PSO30.0110.933641.2880PH2O323.9751.9665.3331.2670.1600.011PH2SO40.0120.1070.3330.804.01.60PSO30.0040.0674.9332229.8100PH2O941.25170.6519.9885.3330.800.053PH2SO40.0530.4671.333177.7514.665.333PSO30.0010.0210.4021.336779.4從表一（見表一）可以看出，干燥酸的濃度應(yīng)取90%以上，干燥酸溫度應(yīng)比60低得多才行。當(dāng)干燥酸濃度達(dá)到98.3%，干燥酸溫度在60，水蒸汽分壓為0.027 Kpa，在干燥酸濃度大于98.3%的硫酸液面上幾乎沒有水蒸汽存在，只有硫酸蒸氣和SO3。因此從水蒸汽分壓越小則吸水性越強(qiáng)這點(diǎn)來看，希望干燥酸濃度越高越好。另外，干燥酸濃度對(duì)煙氣的干燥速度也有一定的影響，由于硫酸液面上的水蒸汽分壓隨著干燥酸濃度的增加而降低，所以干燥酸濃度越高，干燥煙氣中水分的推動(dòng)力就越大，干燥水分的速度就越快。若所需干燥水分的數(shù)量一定，速度快就可以減少干燥塔內(nèi)填料的面積。下表列舉了為SO2濃度在7%，空塔速度0.6m/s，噴淋密度在12m3/（m2h）條件下，每小時(shí)產(chǎn)1t硫酸，干燥塔所需要的拉西環(huán)填料總表面積（m2）與硫酸濃度的關(guān)系。表二 濃度與填料便面積的關(guān)系干燥酸濃度（%）90919293959799表面積（m2）150013561240196111410721030表二（見表二）可以看出，當(dāng)硫酸濃度低于93%時(shí)，所需填料面積隨干燥酸濃度的升高明顯降低，當(dāng)濃度高于93%以后，干燥酸濃度提高所需填料面積減小的幅度就不大了?？偟膩碚f干燥酸濃度越高，所需填料面積就越小。但是，干燥酸濃度越高，硫酸液面上的硫酸蒸氣分壓就越高，就越容易產(chǎn)生酸霧，而且產(chǎn)生的酸霧粒子越細(xì)。同時(shí)干燥酸溫度越高形成的酸霧就越多，從理論上推算，濕煙氣進(jìn)入干燥塔底部與硫酸蒸氣混合，露點(diǎn)約在150左右，而煙氣和干燥酸的溫度都遠(yuǎn)低于這一溫度，所以硫酸蒸氣在干燥塔底部幾乎全部形成酸霧。因此干燥酸濃度越高，溫度越高，硫酸蒸氣含量就越多，產(chǎn)生的酸霧就越多越細(xì)，如表三所示（見表三）： 表三 干燥酸濃度、溫度和產(chǎn)生酸霧之間的關(guān)系干燥酸濃度（%）酸霧含量(g/Nm3)406080100900.00060.020.0060.023950.0030.0110.0330.115960.0060.0190.0560.204其次，在干燥酸濃度93%以后，濃度越高，溫度越低，溶解的就越多SO2就越多，隨著干燥塔的循環(huán)酸一起帶出的SO2就越多，損失的SO2就越多。所以一般工廠都把干燥煙氣的干燥酸濃度定為93%，入塔干燥酸溫度控制在3545之間。此種酸的結(jié)晶度比較低，為-27，對(duì)冬季的硫酸生產(chǎn)、運(yùn)輸和貯存很有利，這也是選用干燥酸濃度為93%的原因之一。此外，當(dāng)采用陽極保護(hù)酸冷器時(shí)，干燥酸濃應(yīng)在93%96%范圍之內(nèi)，濃度高一些，避免發(fā)生腐蝕。為了保證干燥效率和控制酸霧的生成量，出塔酸濃度筆進(jìn)塔酸濃度降低的范圍一般控制在0.3%-0.5%，酸溫升高10左右。 此外， SO2在85%的H2SO4中的溶解度最低，85%的H2SO4 ， SO2的溶解度隨H2SO4濃度提高而增加；其次干燥酸濃度越高，串酸量越增大，隨干燥酸一起串入吸收塔隨同成品酸帶走的SO2就越多，損失的SO2就越多。損失的SO2一部分通過向吸收塔串酸解吸到尾氣中，增加了尾氣中的SO2含量。為了減少的SO2損失，需增加串酸脫吸塔，將串往吸收循環(huán)槽的干燥酸在脫吸塔中用空氣脫出干燥酸中溶解的SO2 ，從脫吸塔出來的氣體送到干燥塔入口。（注：3南京化學(xué)工業(yè)（集團(tuán)）公司設(shè)計(jì)院.硫酸工藝設(shè)計(jì)手冊(cè).化工部硫酸工業(yè)信息站出版.1994，4.）3.3雙膜理論3.31雙膜理論的定義在氣液兩相接觸時(shí)其間存在著界面，界面雙方又分別存在著一層穩(wěn)定的氣膜和液膜，一切質(zhì)量和熱量的傳遞必須克服氣膜和液膜阻力后才可以進(jìn)行，這就是我們所稱的雙膜理論。（注：2（日）硫酸協(xié)會(huì)編輯委員會(huì).硫酸手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社,1982,12.）3.3.2雙膜理論的特點(diǎn)：（1）相間質(zhì)的傳遞，是以分子擴(kuò)散方式通過兩層膜進(jìn)行的。在爐氣洗滌、干燥和吸收作業(yè)中，氣體或氣體中某些組分通過氣相主體以對(duì)流的形式擴(kuò)散到氣膜，然后以分子的擴(kuò)散形式通過氣膜到雙膜界面而溶解于液膜，然后又以分子的擴(kuò)散形式通過液膜，再以對(duì)流擴(kuò)散的方式傳遞到液相主體。（2）傳質(zhì)速度主要取決于傳遞的組分在氣膜中的分壓和液膜中的濃度，在氣膜組分分壓越高，液膜中組分濃度越低，傳質(zhì)推動(dòng)力就越大，傳質(zhì)速度越快。反之，傳質(zhì)速度越慢（3）在氣液兩相的主體中，對(duì)流擴(kuò)散的阻力比分子擴(kuò)散的阻力小得多，因此傳遞的阻力主要集中在兩種膜上。所以傳質(zhì)的速度決定在兩膜中的擴(kuò)散速度。用液體吸收氣體的速度又主要取決于氣體通過氣膜的擴(kuò)散速度。（4）兩膜的擴(kuò)散速度與雙膜的厚度成反比。流速加快，雙膜變薄，更新快。也就是說提高流速由于流體流動(dòng)使湍流層變薄和不斷更新，有利于傳質(zhì)。（注：2（日）硫酸協(xié)會(huì)編輯委員會(huì).硫酸手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社,1982,12.） 根據(jù)“雙膜理論”，我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)過程中可以從以下三方面著手，強(qiáng)化傳質(zhì)過程。 首先，提高氣液流動(dòng)速度，使氣膜和液膜變薄，更新快，有利于傳質(zhì)過程的進(jìn)行。但流速過快，流體阻力隨之增大，而且還會(huì)出現(xiàn)乳化和液泛現(xiàn)象 其次，增大氣液接觸面積，即一方面要注意選擇表面積大、流體力學(xué)性能好的填料，如將拉西環(huán)改為矩鞍形環(huán)和階梯環(huán)等。另一方面還要注意改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)（因氣液兩相有穩(wěn)定的界面，氣液間接觸面積的大小，主要由設(shè)備由設(shè)備結(jié)構(gòu)決定），例如將填充塔改為泡沫塔等。 第三，增加噴淋密度或改善噴淋狀況，提高填料的潤(rùn)濕率，增加有效的接觸面積。但要注意防止由此引起的阻力過大和帶沫的現(xiàn)象，更要注意不能發(fā)生液泛現(xiàn)象。3.4爐氣干燥的指標(biāo)假定干燥后的殘存水分全部變成酸霧，可算出最大的酸霧生成量（見表四）。表四 干燥后爐氣中不同水分含量時(shí)可能生成的最大酸霧量干燥后水分（g/Nm3）0.050.100.150.20水分全生成酸霧量（g/Nm3）0.3060.0050.9081.21爐氣中水分含量不同，經(jīng)轉(zhuǎn)化后硫酸蒸汽的露點(diǎn)就不同（見表五）。表五 不同水分含量下轉(zhuǎn)化后氣體中硫酸蒸汽的露點(diǎn)爐氣含水（g/Nm3）0.10.20.30.40.5060.7硫酸蒸汽露點(diǎn)（）112121127131135138141為減輕爐氣對(duì)鼓風(fēng)機(jī)、冷熱交換器和三氧化硫冷卻器等設(shè)備的腐蝕，國(guó)家規(guī)定爐氣干燥指標(biāo)為水分含量不超過0.1 g/Nm3。3.5干燥工段常見異常情況及處理措施3.5.1干燥酸泵突然跳閘原因分析：（1）外部供電故障；（2）本系統(tǒng)或本崗位電器故障引起的停電；（3）雷擊或其他不可抗拒因素所引起的跳閘；處理措施：（1）立即關(guān)閉串酸閥；（2）聯(lián)系沸騰爐和艾薩爐主控停止進(jìn)料并降低3K風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度和關(guān)閉補(bǔ)氧閥，必要時(shí)打開串氣閥串氣；（3）聯(lián)系電工查明原因，確認(rèn)不是斷電造成干燥酸泵跳閘，立即聯(lián)系巡檢工調(diào)節(jié)相關(guān)閥門啟動(dòng)備用泵；如果確認(rèn)是斷電造成干燥酸泵跳閘，立即查明原因及時(shí)處理，迅速排除故障；（4）檢查循環(huán)槽有無漫酸等異?，F(xiàn)象，如有漫酸清理現(xiàn)場(chǎng)殘酸；（5）待供電正常后按正常開車步驟將本崗位干燥酸泵開起來并觀察運(yùn)行情況；3.5.2干燥循環(huán)槽漫酸原因分析：（1）操作事故，操作工閥門調(diào)節(jié)不當(dāng)導(dǎo)致干燥循環(huán)槽漫酸；（2）液位計(jì)失靈不能正確及時(shí)反饋干燥循環(huán)槽的液位，或因液位計(jì)反饋信息錯(cuò)誤，導(dǎo)致員工誤操作造成干燥循環(huán)槽漫酸；（3）串酸閥失靈或損壞，影響正常操作；（4）循環(huán)槽液位控制較高，當(dāng)泵出現(xiàn)故障或突然停電時(shí)塔和酸管內(nèi)的酸回到循環(huán)槽內(nèi)發(fā)生漫酸；處理措施： （1）立即關(guān)閉吸收酸串干燥循環(huán)槽的閥門，防止進(jìn)一步漫酸； （2）查看地坑液位，及時(shí)排走地坑內(nèi)的污酸，避免外漏造成污染事故； （3）關(guān)閉吸收循環(huán)槽的加水閥，根據(jù)吸收酸的濃度適當(dāng)增大干燥串吸收的閥門開度，降低干燥循環(huán)槽的液位，同時(shí)注意吸收循環(huán)槽的液位； （4）查明漫酸原因，及時(shí)處理； （5）清理地面殘酸； 3.5.3干燥塔酸濃提不起來原因分析：（1） 進(jìn)干燥塔爐氣溫度高含水多；（2） 氣體帶液；（3） 爐氣中二氧化硫濃度低；（4） 98%硫酸串入量少；（5） 加水過多。處理措施：（1） 檢查爐氣中二氧化硫濃度的變化；（2） 檢測(cè)各部位氣溫的變化；（3） 關(guān)閉加水閥，檢查串酸量是否適當(dāng)；（4） 分組停用冷卻設(shè)備的冷卻水，檢查冷卻設(shè)備在走水的一面有無酸液流出；（5） 若經(jīng)上述檢查仍找不出原因時(shí)，還須檢查其他地方是否有漏水漏入循環(huán)系統(tǒng)，查出毛病后，視具體情況進(jìn)行處理。4三氧化硫的吸收從轉(zhuǎn)化工段來的三氧化硫氣體從吸收塔的下部進(jìn)入吸收塔，與塔頂噴淋的98.3%的濃硫酸進(jìn)行接觸,在接觸的過程中，三氧化硫溶于濃硫酸，隨著酸從吸收塔底部流出，部分進(jìn)入吸收循環(huán)槽，部分被作為成品酸輸往成品中間槽。4.1 SO3氣體的吸收原理SO3被濃硫酸吸收后與其中的水化合成硫酸，其反應(yīng)式為： n SO3+H2OH2SO4+(n-1) SO3+89247 J由此反應(yīng)可知，隨著SO3與水比例的改變，可以生成各種濃度的硫酸。若n1，則生成發(fā)煙硫酸； n=1，則生成無水硫酸； n1，則生成含水硫酸。事實(shí)上，氣體中的三氧化硫不可能百分之百被吸收，只吸收氣體中超過與硫酸相平衡的那一部分三氧化硫，超過的越多，吸收過程的推動(dòng)力就越大，吸收速度就越快。4.2影響SO3氣體吸收的主要因素影響SO3氣體吸收的主要因素有硫酸的濃度、吸收溫度、循環(huán)酸量、設(shè)備結(jié)構(gòu)和氣速等。4.2.1硫酸濃度的影響 從SO3氣體吸收反應(yīng)方程式中可以看出，吸收SO3似乎可以用水，同時(shí)SO3又能溶解在任何濃度的硫酸水溶液中。因此，從單純完成化學(xué)反應(yīng)的角度來看，水和任意濃度的硫酸，都可以作為SO3的吸收劑，實(shí)際生產(chǎn)中要求對(duì)SO3的吸收要快，要完全，不生成或盡量少生成酸霧，要好保證能夠得到一定濃度的硫酸產(chǎn)品。所以用水或稀硫酸顯然是不適合的，只有用濃硫酸吸收SO3才能達(dá)到以上要求，而且以98.3%為最好。因?yàn)楫?dāng)濃度高于98. 3%時(shí)，以98. 3%的硫酸液面上的水蒸汽平衡分壓最低。濃度低于98. 3%時(shí)，以98. 3%的硫酸液面上的SO3分壓最低。選擇濃度為98. 3%的硫酸作為吸收劑，兼顧了這兩個(gè)特性，在此濃度下，大較部分SO3氣體能直接穿過界面與酸液中的水分結(jié)合生成硫酸，極少部分SO3氣體在氣相中與水蒸汽反應(yīng)生成硫酸蒸氣后再進(jìn)入酸溶液中。當(dāng)吸收酸濃度低于98. 3%時(shí)，硫酸液面上的水蒸汽含量隨硫酸濃度的下降而增加。SO3氣體與這種濃度的硫酸接觸時(shí)，除直接被吸收的以外，還有相當(dāng)一部分SO3氣體與水蒸汽結(jié)合生成硫酸蒸氣，由于水蒸汽不斷與SO3氣體反應(yīng)，氣相中水蒸汽含量將不斷減少，氣相中水蒸汽分壓就會(huì)比硫酸液面上的水蒸汽平衡分壓還要低，因此硫酸中的水分就會(huì)不斷蒸發(fā)。又因水的蒸發(fā)速度大于硫酸蒸氣的吸收速度，故氣相中硫酸蒸氣的含量將逐漸增多。甚至?xí)^平衡含量，引起硫酸蒸氣的過飽和現(xiàn)象，如果過飽和度超過臨界值，硫酸蒸氣將會(huì)凝結(jié)成霧。酸霧顆粒是一種比硫酸分子大得多的懸浮粒子，運(yùn)動(dòng)速度比硫酸分子慢，不易穿過界面進(jìn)入酸液而被氣體帶走。帶有酸霧的氣體排入大氣中，就能見到煙囪冒白煙。4.2.2吸收溫度的影響影響吸收溫度的主要因素是酸溫和氣溫。任何濃度的硫酸隨著酸溫的升高，液面上的三氧化硫、水蒸汽和硫酸蒸氣的平衡分壓都相應(yīng)增加，這對(duì)吸收過程來說在進(jìn)塔氣體條件不改變的情況下，隨著酸溫的不斷升高，吸收推動(dòng)力越來越小，吸收率越來越低，與酸濃度升高一樣，酸溫?zé)o限制的升高也會(huì)出現(xiàn)液面上三氧化硫的平衡分壓和進(jìn)塔氣體中的三氧化硫分壓成為相當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，這使三氧化硫的吸收過程停止，吸收率等于零。（見表六）表六 酸溫與停止吸收時(shí)氣相SO3（%）的關(guān)系硫酸濃度（%）液面上SO3%（體積）45608010012014016018020098.3 0.0000260.000010.00006330.00006370.001520.00570.0190.03950.16當(dāng)濃硫酸的溫度升高至某一數(shù)值時(shí)，水自其中蒸發(fā)的速度將達(dá)到足以使水蒸氣和氣相中全部的三氧化硫結(jié)合而轉(zhuǎn)變成酸霧，使得吸收過程終止。硫酸停止吸收三氧化硫時(shí)的溫度如下表（見表七）：表七 濃硫酸吸收三氧化硫過程停止的溫度硫酸濃度（%）三氧化硫分壓（Pa）6805066.5101338565105120909914416495142191407因此，三氧化硫的吸收是否完全，在很大程度上決定于吸收過程的溫度，又主要取決于硫酸的溫度。溫度越低，則吸收過程進(jìn)行的越完全，吸收率越高?？紤]到氣體中的三氧化硫冷凝成酸霧，為保持酸溫需要龐大冷卻水設(shè)備等因素，酸溫也不宜過低。生產(chǎn)中，三氧化硫在塔內(nèi)被吸收的過程是絕熱進(jìn)行的，氣體帶入塔內(nèi)的熱量，吸收反應(yīng)熱等都使得出塔酸溫升高。隨著吸收三氧化硫過程的進(jìn)行，酸溫將越來越高，必然引起吸收率下降甚至吸收完全停止。所以生產(chǎn)上必須使進(jìn)塔酸通過冷卻器降溫。影響吸收溫度的另一個(gè)因素是進(jìn)塔氣溫。從氣體吸收的情況來看，進(jìn)塔氣溫控制的低一些對(duì)吸收有利。但對(duì)三氧化硫來講，它是有限度的，進(jìn)塔氣溫不能太低，原因有兩點(diǎn)：需增大氣體冷卻設(shè)備和動(dòng)力消耗；低于含三氧化硫濕氣體的露點(diǎn)溫度時(shí)會(huì)產(chǎn)生酸霧，引起吸收率下降并造成煙害和腐蝕設(shè)備。實(shí)踐證明，適當(dāng)提高進(jìn)塔氣體溫度，非但不會(huì)降低吸收率，反而對(duì)吸收有利?？偟膩碚f，為了達(dá)到較高的吸收率，必須在操作上對(duì)影響吸收溫度的因素實(shí)行控制。通常的辦法是：調(diào)節(jié)進(jìn)塔氣體溫度；調(diào)節(jié)進(jìn)塔酸溫；調(diào)節(jié)噴淋酸量。目前一些生產(chǎn)廠家將進(jìn)塔酸溫多數(shù)控制在60左右，進(jìn)塔氣體溫度多數(shù)控制在160左右，出塔酸溫小于80，出塔氣溫為65左右。4.2.3循環(huán)酸量的影響為了較完全地吸收三氧化硫，必須有足夠數(shù)量的循環(huán)酸做吸收劑，數(shù)量過多或過少都是不適宜的。若酸量不足，在吸收過程中，酸的濃度和溫度增加的幅度就會(huì)很大，當(dāng)超過規(guī)定的指標(biāo)后，吸收率就下降。吸收設(shè)備采用填料塔時(shí)，循環(huán)酸量不足，填料表面不能充分濕潤(rùn)，傳質(zhì)狀況會(huì)顯著惡化；當(dāng)采用泡沫塔吸收時(shí)，循環(huán)酸量不足會(huì)引起篩板布酸不均勻及泡沫層高度變低，是傳質(zhì)狀況變壞。循環(huán)酸量過多同樣對(duì)提高吸收率無益，而且還會(huì)增加流體阻力，增大動(dòng)力消耗，還會(huì)造成帶酸和液泛現(xiàn)象。所以，要控制適量。生產(chǎn)上控制循環(huán)酸量的方法，一般是控制泵的電流數(shù)或酸計(jì)量器的計(jì)數(shù)范圍。我國(guó)目前采用的循環(huán)酸量的范圍如下表所示（見表八）：表八 各噸位系統(tǒng)的硫酸循環(huán)量系統(tǒng)規(guī)模（kt）10204080200循環(huán)酸量（m3/h）20-3050-60100-120200-220500-5804.2.4氣體流速的影響 所謂氣體流速是指在單位時(shí)間內(nèi)氣體通過塔截面的速度，單位為m/s，又稱為空塔氣速也稱操作氣速。不同塔型的操作氣速是不同的，采用填料塔時(shí)，操作氣速由所選的填料性能決定，一般為0.8-1.4 m/s，采用矩鞍形填料或階梯環(huán)填料時(shí)，可以提高到1.8 m/s左右。在正常生產(chǎn)條件下不要超過規(guī)定的操作氣速范圍，若超過了，除引起夾帶酸沫增大動(dòng)力消耗外，還會(huì)造成吸收率下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生液泛現(xiàn)象，造成氣體大量帶液。氣速對(duì)三氧化硫吸收過程的影響，從定性上講硫酸對(duì)三氧化硫的吸收速度是隨氣體速度的增加而增加的。所以采用較高的氣體流速來操作，不但對(duì)吸收過程有利而且可使塔體縮小。5.干吸工段的控制指標(biāo)(!)循環(huán)酸濃度 干燥酸：94.0%-95.0%；吸收酸：98.0%-98.5%(2)入塔酸溫度 干燥酸：50；一吸塔：82；二吸塔：82(3)氣體入塔溫度 干燥：38；一吸塔：209；二吸塔：204(4)鼓風(fēng)機(jī)出口水分：0.1g/Nm3(5)SO2風(fēng)機(jī)出口酸霧：0.005g/Nm3(6)吸收率：99.95%(7)出塔酸溫： 干燥酸：70；一吸塔：112；二吸塔：98（注：2（日）硫酸協(xié)會(huì)編輯委員會(huì).硫酸手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社,1982,12.）6.結(jié)論與討論從減少水蒸汽含量考慮，硫酸濃度越高對(duì)干燥越好，且達(dá)到98.3%時(shí)，液面上幾乎沒有水蒸氣。但是，由于當(dāng)硫酸含量高于94%后，硫酸液面上的硫酸蒸汽、SO3蒸汽增多，將與爐氣中的水分生成酸霧，而且硫酸含量約高，溫度越高，生成的酸霧就越多。其次，在硫酸含量高于86%以后，溶解的SO2也隨之增多。當(dāng)干燥酸作為產(chǎn)品酸引出或者串入吸收系統(tǒng)循環(huán)酸槽時(shí)，SO2也隨著被帶走，引起SO2損失。因此，綜合考慮以上因素，干燥酸以93%95%比較合適，并且具有結(jié)晶溫度比較低的優(yōu)點(diǎn)，可以避免冬季低溫下，因結(jié)晶帶來操作和儲(chǔ)運(yùn)上的麻煩。影響SO3氣體吸收的主要因素有硫酸的濃度、吸收溫度、循環(huán)酸量、設(shè)備結(jié)構(gòu)和氣速等。應(yīng)選取98.3%的濃硫酸作為吸收劑，吸收溫度應(yīng)在60度左右，還應(yīng)選取合適的循環(huán)酸量和設(shè)備以及氣速等7.致謝本文從選題的確定，論文的寫作、修改到最后定稿得到了我的指導(dǎo)老師葉文淳老師和班主任張鳳霞老師的悉心指導(dǎo)。特別是葉老師，她多次詢問寫作進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓思路，精心點(diǎn)撥，熱忱鼓勵(lì)。她嚴(yán)肅的教學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)深深地感染和激勵(lì)著我。在此，謹(jǐn)向幫助我順利完成論文的老師們致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 此外，還要感謝在大學(xué)三年中幫助我的人，感謝環(huán)化學(xué)院學(xué)院眾老師在學(xué)習(xí)上的點(diǎn)撥，感謝班主任老師在生活中的關(guān)心和幫助。同時(shí),也要感謝在論文寫作過程中，幫助過我、并且共同奮斗三年的大學(xué)同學(xué)們！能夠順利完成論文，是因?yàn)橐宦飞嫌心?、有你們，再次衷心地感謝所有在我論文寫作過程中給予過我?guī)椭娜藗?，謝謝！Metallurgical acid drying and absorption in the sectionliwenwen(Kunming Metallurgy College The department of Environment and Institute of Chemical Technology The Chemical industry 0601)Abstract This article mainly on metallurgical acid acid drying and absorption process of the section factor. Relevant information in accordance with Yunnan Chihong Zinc and Germanium Co., Ltd. Qujing producti