第七章_硫酸工藝

1、n 概述概述n從硫鐵礦制二氧化硫爐氣從硫鐵礦制二氧化硫爐氣n爐氣的凈化與干燥爐氣的凈化與干燥n二氧化硫的催化氧化二氧化硫的催化氧化n三氧化硫的吸收三氧化硫的吸收n三廢治理與綜合利用三廢治理與綜合利用 硫硫 酸酸硫酸是重要的基本化學(xué)工業(yè)原料。在化肥、冶金、國(guó)防、有硫酸是重要的基本化學(xué)工業(yè)原料。在化肥、冶金、國(guó)防、有機(jī)合成、石油煉制等工業(yè)都有廣泛用途。機(jī)合成、石油煉制等工業(yè)都有廣泛用途。硫酸的性質(zhì)硫酸的性質(zhì)硫酸與水的二組分體系最高恒沸點(diǎn)組成為硫酸與水的二組分體系最高恒沸點(diǎn)組成為98.4%。硫酸濃度。硫酸濃度可大于可大于100，稱為發(fā)煙硫酸，其中含溶解在，稱為發(fā)煙硫酸，其中含溶解在100硫酸硫酸中的

2、游離中的游離SO3。生產(chǎn)方法生產(chǎn)方法塔式法：直接用塔式法：直接用SO2,H2O,O2反應(yīng)生成硫酸。反應(yīng)生成硫酸。接觸法：接觸法：SO2 SO3 +H2O 硫酸硫酸接觸法主要步驟：接觸法主要步驟：含硫原料含硫原料 原料氣的制備原料氣的制備 含二氧化硫爐氣含二氧化硫爐氣 爐氣凈制爐氣凈制 凈化爐氣凈化爐氣 二氧化硫轉(zhuǎn)化二氧化硫轉(zhuǎn)化 含三氧化硫氣體含三氧化硫氣體 吸收成酸吸收成酸 硫酸硫酸生產(chǎn)硫酸的原料生產(chǎn)硫酸的原料硫鐵礦：硫鐵礦：主要成份是主要成份是FeS2。磁硫鐵礦：磁硫鐵礦：主要成份為主要成份為Fe7S8。含含S量越高，鍛燒時(shí)放熱越多。兩種礦含量越高，鍛燒時(shí)放熱越多。兩種礦含S量相同時(shí)，量相同

3、時(shí)，磁硫鐵礦鍛燒放熱量比普通硫鐵礦高磁硫鐵礦鍛燒放熱量比普通硫鐵礦高30%左右。自然左右。自然開采的硫鐵礦都含有很多雜質(zhì)，使礦呈灰、褐、黃銅開采的硫鐵礦都含有很多雜質(zhì)，使礦呈灰、褐、黃銅等不同顏色。通常含硫量只有等不同顏色。通常含硫量只有30%50%。硫磺：硫磺：使用天然硫磺生產(chǎn)硫酸最好，但我國(guó)礦少。使用天然硫磺生產(chǎn)硫酸最好，但我國(guó)礦少。其它原料：其它原料：硫酸鹽、冶煉煙氣、含硫工業(yè)廢料等。硫酸鹽、冶煉煙氣、含硫工業(yè)廢料等。硫鐵礦的焙燒硫鐵礦的焙燒1 硫鐵礦的焙燒反應(yīng)硫鐵礦的焙燒反應(yīng) 2FeS2 = 2FeS + S2 H0 S2 + O2 = SO2 H0 4FeS + 7O2 = 2Fe2

4、O3 +4SO2 H0上述反應(yīng)的總反應(yīng)式：上述反應(yīng)的總反應(yīng)式： 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 +8SO2 H= -3411kJ/mol若氧氣不足，還有生成若氧氣不足，還有生成Fe3O4的反應(yīng)：的反應(yīng)： 3FeS2 + 8O2 = Fe3O4 +6SO2 H= -2435kJ/mol 此外，由于此外，由于Fe2O3的催化作用，的催化作用，SO2可再氧化成可再氧化成SO3，高，高溫下鹽類分解成金屬氧化物，同時(shí)再生成各種硫酸鹽的溫下鹽類分解成金屬氧化物，同時(shí)再生成各種硫酸鹽的副反應(yīng)。焙燒階段生成副反應(yīng)。焙燒階段生成SO3是有害的，會(huì)給后續(xù)凈化工是有害的，會(huì)給后續(xù)凈化工序產(chǎn)生很多問(wèn)題。序

5、產(chǎn)生很多問(wèn)題。2 硫鐵礦焙燒的焙燒速度硫鐵礦焙燒的焙燒速度 硫鐵礦焙燒是非均相反應(yīng)，反應(yīng)平衡常數(shù)很大，通常認(rèn)硫鐵礦焙燒是非均相反應(yīng)，反應(yīng)平衡常數(shù)很大，通常認(rèn)為可進(jìn)行到底。所以生產(chǎn)中關(guān)鍵是反應(yīng)速度決定了生產(chǎn)為可進(jìn)行到底。所以生產(chǎn)中關(guān)鍵是反應(yīng)速度決定了生產(chǎn)能力。焙燒反應(yīng)的反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系如圖。能力。焙燒反應(yīng)的反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系如圖。1/Tlgk441 560 727 977在在460560 C范圍為第一階范圍為第一階段，斜率大，活化能大。溫段，斜率大，活化能大。溫度升高，反應(yīng)速率增加很快。度升高，反應(yīng)速率增加很快。化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)控制?；瘜W(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)控制。圖圖 3.3圖圖 3.4排排氣氣642

6、0100 150 200 250 300*4242/SOHSOHppS rRTMppSSOHSOH2/lnln*4242 圖圖 3.7圖圖 3.8圖圖 3.912283010478. 7108315. 010502. 410.100 TTTHkJ/mol 5 . 05 . 000223OSOSOpppppK 200lnRTHdTKp 23. 210197. 110012. 710284. 2lg8254. 2/3 .4812lg3102730 TTTTTKpTH25. 91013420 J/mol6455. 4/5 .4905lg0 TKp323SOSOSOpppx eSOSOSOepppx

7、3321 05 . 02/102321pOesosoeeKppppxx 2/1000)/(2OppeppKKx 2/1000)5 . 0()5 . 01( paxbpaxKKxeeppe2/1000)5 . 0()5 . 0100( paxbpaxKKxeeppe 2233223220021)(18 . 0OSOpSOSOSOSOSOCCKCCCCCkdtdCr )5 . 0)(1(1)2 . 01()5 . 0)(1(22021axbxKxxaaxbxkdtdxrp圖圖 3.12圖圖 3.11 6455. 4lg5 . 05 . 05 . 01lg5 . 01lg/5 .4905PaxbaxxxTe12120ln1EEEERTTTee 圖圖 3.13圖圖 3.14x成本成本圖圖圖圖 3.16圖圖 3.17圖圖 3.18211)1(xxxxf 圖圖 3.20操作操作圖圖 3.21圖圖 3.22圖圖 3.23*12*21*12*21ln)(pppppppppm p1 p2*p2 p1*T/C 20 30 40 50 60 70 80 90 100游離