硫酸工业工艺流程

硫酸工业工艺流程,3.1绪论3.2从硫铁矿制二氧化硫炉气3.3炉气的净化与干燥3.4二氧化硫的催化氧化3.5三氧化硫的吸收3.6三废治理与综合利用,2,3.1绪论,一、性质二、用途三、生产方法四、硫酸工业发展概况,3,一、性质,纯硫酸（H2SO4）是一种无色透明的油状液体，相对密度为1.8269，几乎比水重一倍。工业生产的硫酸系指SO3和H2O以一定比例混合的溶液。发烟硫酸是其中SO3和H2O摩尔比大于1的溶液。发烟硫酸由于SO3蒸气压较大，暴露在空气中能释放出SO3和空气中的水蒸气迅速结合凝聚成酸雾。发烟硫酸因而得名。硫酸浓度以所含H2SO4的质量分数表示，而发烟硫酸浓度以所含游离SO3或总SO3的质量分数表示.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）。,4,一、性质,（一）物理性质1、结晶温度：浓硫酸中结晶温度最低的是93.3硫酸，结晶温度为-38。高于或低于这个浓度的结晶温度都要提高。特别应当注意，98硫酸结晶温度是+0.1，99硫酸结晶温度是+5.5，这样的产品酸结晶温度较高。所以，冬季生产时要注意保温防冻，以防浓硫酸纳晶，必要时调整产品浓度。2、硫酸的密度：硫酸水溶液的密度随着硫酸含量的增加而增大，于98.3时达到最大值，过后则递减；发烟流酸的密度也随其中游离SO3的含量的增加而增大，达62%SO3（游离）时为最大值，继续增加游离SO3含量，则发烟硫酸的密度减小。在生产中，可以通过测定硫酸的温度和密度来测定硫酸的浓度。3、硫酸的沸点：硫酸含量在98.3以下时，它的沸点是随着浓度的升高而增加的。浓度为98.3的硫酸沸点最高（338.8），而100的硫酸反而在较低的温设（279.6）下沸腾。当硫酸溶液蒸发时，它的浓度不断增高，直到98.3%后保持恒定，不再继续升高。发烟硫酸的沸点，随着游离SO3的增加由279.6逐渐降至44.4。,5,一、性质,（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,6,二.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。,7,三.生产方法(硝化法、接触法),SO2+N2O3+H2O=H2SO4+2NO2NO+O2=2NO2NO+NO2=N2O3硝化法也称亚硝基法，可分为：铅室法塔式法:直接用SO2,H2O,O2反应生成硫酸。,（一）硝化法原理,8,(二)接触法原理,生产工序：,生产原理：1、SO2的生成S+O2=SO24FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO22、SO2的氧化SO2+1/2O2=SO33、SO3与水结合nSO3+H2O=H2SO4+(n-1)SO3,9,(二)接触法原理,生产硫酸的原料硫铁矿：主要成份是FeS2。磁硫铁矿：主要成份为Fe7S8。含S量越高，锻烧时放热越多。两种矿含S量相同时，磁硫铁矿锻烧放热量比普通硫铁矿高30%左右。自然开采的硫铁矿都含有很多杂质，使矿呈灰、褐、黄铜等不同颜色。通常含硫量只有30%50%。硫磺：使用天然硫磺生产硫酸最好，但我国矿少。其它原料：硫酸盐、冶炼烟气、含硫工业废料等。,10,3.2从硫铁矿制二氧化硫炉气,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,11,一、原料及其预处理,硫铁矿的性质：最常见的硫铁矿主要成分为二硫化铁(FeS2)。它有两种结晶形态，一种属于立方晶系，称黄铁矿，密度4.955.00g/cm3，另一种属于斜方晶系称白铁矿，密度4.55g/cm3，比黄铁矿略轻一点，后者与前者为同质异晶。最常见的是黄铁矿，因而人们常把黄铁矿称为硫铁矿。还有一种还有一种矿石近似黄铁矿，而构造较为复杂，其分子通式以FenSn+1(5n16)表示。(其中n=7最多)，由于具有强磁性，这类矿石称为磁黄铁矿或磁硫铁矿。硫铁矿的分类(按来源分)：普通硫铁矿：直接或开采硫化铜矿时取得的，主要成分FeS2，另外含有铜、铅、锌、锰、钙、砷、硒等杂质。浮选硫铁矿和尾砂：含硫较低的硫铁矿需进行浮选加以富集，使原料中硫含量达到预定要求，浮选所得矿料，称浮选硫铁矿。有的硫铁矿与有色金属硫化铜共生，可在采出有色金属矿后进行浮选分离，富集有色金属部分称为精矿或精砂，另一部分为硫铁矿与废石的混合物称为尾砂。含煤硫铁矿。也称黑矿，与煤共生。因含煤，在焙烧时耗氧量高，炉温高，炉气中SO2浓度低，一般不单独使用。,12,一、原料及其预处理,硫铁矿和含煤硫铁矿一般呈块状，浮选硫铁矿和尾砂呈粉状，因含水分较多，在贮存和运输中会结块。块状矿石在进入焙烧炉前应破碎并筛分，使之达到工艺要求。含水较多的浮选硫铁矿和尾砂应烘干。一个工厂所用矿石常由多个矿山供应，品位、杂质成分不一，为保证装置正常运行，应搭配使用。硫铁矿的破碎：粒度大小和分布要求：进沸腾焙烧炉的原料，其粒度不仅影响硫的烧出率，而且还影响炉子操作，一般粒度不得超过3mm(有的定为4mm)。硫铁矿的破碎通常经过粗碎与细碎两道工序。粗碎：使用颚式破碎机、反击式破碎机(或圆锥破碎机)，将不大于200mm的矿石碎至25mm以下。细碎：使用反击式破碎机，也有使用球磨机或电磨，将粗碎后的矿石进一步破碎到炉子加料所需的细度，即从25mm压碎至3mm(或4mm)以下。在以浮选硫铁矿(或尾砂、硫精砂)为原料的工厂，使用鼠笼式破碎机打散结块原料。,13,一、原料及其预处理,硫铁矿的筛分：矿石破碎后，其中只有一部分达到粒度要求，因此在破碎过程中要进行筛分，将合格的矿石通过震动筛与粗粒度矿石分离。筛下台格部分选至成品矿贮仓或焙烧炉矿斗。筛上部分重新返回破碎。硫铁矿的配矿硫铁矿产地不同，其组成有较大差别。为使焙烧炉操作易于控制、炉气成分均一，应采用恒定品位的矿料。因此常采取多种矿石搭配使用的办法，亦即配矿。配矿不仅可充分合理利用资源，且对稳定生产、降低有害杂质，以及提高硫的烧出率都十分重要。配矿的原则：贫矿与富矿搭配，以使混合矿中含硫量恒定。含煤硫铁矿与普通硫铁矿搭配，使混合矿中含碳量小于1。高砷矿与低砷矿搭配。配矿的方法：通常采用铲车或行车对不同成分矿料按比例抓取翻混。沸腾焙烧炉所用硫铁矿指标为：S20：As0.05；C1；Pb0.6；F0.05；H2O8。,14,一、原料及其预处理,硫铁矿的脱水：块矿一般含水量在5以下，尾砂含水量低的也在8以上，高的可达1518。沸腾炉干法加料要求含水量在8以内，水量过多，不仅会造成原料输送困难，而且结成的团矿入炉后会破坏炉子的正常操作。因此，干法加料应对过湿的矿料进行干燥，通常采用自然干燥，在大型工厂采用专门设备(如滚筒烘干机)烘干。,15,二、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,16,（一）焙烧反应,主要反应：2FeS2=2FeS+S2(g)H0298=295.68kJS2(g)+2O2=2SO2H0298=-724.07kJ4FeS+7O2=2Fe2O3+4SO2H0298=-2453.30kJ3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2H0298=-1723.79kJ总反应式为：4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3H0298=-3310.08kJ3FeS2+8O2=6SO2+Fe3O4H0298=-2366.28kJ过程中的副反应：SO3和硫酸盐的生成高温下矿石与烧渣反应与Cu、Zn、Co、Pb、As、Se等反应生成氧化物或硫酸盐,17,（一）焙烧反应,过程中的副反应：SO3和硫酸盐的生成SO2+O2=SO3（在Fe2O3催化作用下）SO3+Fe2O3=Fe2(SO4)3Fe3O4+4SO3=Fe2(SO4)3+FeSO4高温下矿石与烧渣反应FeS2+16Fe2O3=11Fe3O4+2SO2FeS+10Fe2O3=7Fe3O4+SO2FeS2+5Fe3O4=16FeO+2SO2FeS+3Fe3O4=10FeO+SO2硫铁矿中的杂质在焙烧过程中转化为氧化物矿石中所含铜、铅、锌、钴、镉、砷、硒等的硫化物，在焙烧后有一部分成为氧化物。其中铜、锌、钴、镉的氧化物均留在矿渣中，而氧化铅、三氧化二砷及=氧化硒则部分气化，随炉气进入后续工序。,18,（二）焙烧方法,焙烧方法主要由硫铁矿成份和渣的处理方式决定。一般硫铁矿多采用氧化焙烧。1、常规焙烧2、磁性焙烧3、脱砷焙烧4、硫酸化焙烧,19,1、常规焙烧,氧过量，使硫铁矿完全氧化，主要反应为4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3流程示意图如下：炉床温度约800850炉顶温度900950炉底压力10-15kPa出炉气SO213%13.5%,20,2、磁性焙烧,控制进氧量，使过量氧较少，反应为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=11Fe3O4+2SO2上层：再生区（850-1000）4Fe3O4+O2=6Fe2O3焙烧后使渣中主要为磁性铁，以作炼铁的原料。特点：炉气中二氧化硫含量高，三氧化硫含量低，低品位硫铁矿也可得到较好的炼铁原料。其焙烧温度约900左右。,21,3、脱砷焙烧（两个阶段）,脱砷焙烧主要用于含砷量大的硫铁矿。热分解4FeAsS=4FeS+As42FeS2=2FeS+S24FeAsS+4FeS2=8FeS+As4S4氧化As4+3O2=2As2O31/2S2+O2=SO2As4S4+7O2=2As2O3+4SO23FeS+5O2=Fe3O4+3SO2#在脱砷焙烧中，关键是只能生成磁性氧化铁，避免Fe2O3。因2Fe2O3+As2O3=4FeO+As2O5使砷留于残渣中。脱砷焙烧要求低氧高二氧化硫。通常采用二段焙烧流程，一段主要脱砷，二段主要烧尽硫铁矿。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。,22,一段焙烧温度控制为900,炉气含20%SO2，经除尘后与渣同进入二段焙烧。二段温度为800,出二段炉气SO2含量约10%。,图3.4,23,（三）焙烧过程（气-固非均相）,硫铁矿焙烧反应是一个气固相非催化反应。由于硫铁矿的密度大、孔隙小、反应速率较快以及有固体产物生成，可用颗粒尺寸不变的未反应收缩芯模型来描述单颗粒的整个反应过程。焙烧的宏观速率不仅和化学反应速率有关，还与传热传质过程有关。,24,（三）焙烧过程（气-固非均相）,1、气流中氧气通过滞流膜和固相产物层（Fe2O3或FeS）向内扩散，扩散过程中遇到的硫蒸汽和一硫化铁逐渐消耗并生成SO2；2、颗粒内部FeS2分解产生的硫磺蒸气通过固相产物层向外扩散，扩散过程中被遇到的氧逐渐消耗；3、生成的二氧化硫通过产物层向外扩散,25,由实验数据得到的硫铁矿焙烧反应lgK1/T曲线表明，曲线分三段：第一段为485560，斜率大，活化能大，基本与二硫化铁分解反应活化能一致，属FeS2分解动力学控制；第三段为7201155，斜率小，活化能小，由氧的内扩散控制；第二段为560720，由一硫化铁燃烧和氧扩散联合控制。在实际生产中，反应温度高于700，硫铁矿焙烧属氧扩散控制。此时反应总速率主要由反应温度、颗粒粒度、气固相相对运动速度、气固相接触面积等决定。,（三）焙烧过程（气-固非均相）,26,1.操作温度。提高操作温度，可加快扩散速率。但不宜太高，温度太高会使炉内结疤，焙烧反而不能顺利进行。通常温度范围为850950C.2.硫铁矿粒度。矿石粒度小，可以减小扩散阻力，增加空气与矿石的接触面积，对氧扩散控制总焙烧速率有利。3.空气与矿粒的相对运动。空气与矿粒的相对运动大，会减小氧的外扩散阻力。4.入炉空气氧含量。气氛中氧浓度高，一则氧的外扩散和内扩散推动力大，氧的扩散速率高；二则可提高炉气中氧含量，有利于SO2催化转化。,（四）反应速度的影响因素,27,三硫铁矿的沸腾焙烧,（一）基本原理（二）沸腾焙烧炉的构造（三）沸腾焙烧工艺流程（四）电除尘器,28,（一）硫铁矿沸腾焙烧基本原理,、流态化概念固体流态化是在流动流体的作用下将固体颗粒群悬浮起来，从而使固体颗粒具有某些流体表观特征的一种技术。、临界流化速度uf、最大流化速度ut、沸腾炉的气体操作速度ufuut,29,（一）硫铁矿沸腾焙烧基本原理,、沸腾焙烧优缺点采用沸腾焙烧与常规焙烧相比，具有以下优点：操作连续，便于自动控制；固体颗粒较小，气固相间的传热和传质面积大；固体颗粒在气流中剧烈运动，使得固体表面边界层不断被破坏不断更新，从而使化学反应速率、传热和传质效率大力提高。缺点：焙烧炉出口气体中的粉尘较多，增加了气体除尘负荷。,30,（二）沸腾焙烧炉的构造,类型：直筒型：沸腾层和上部燃烧空间的直径大致相同，两个空间的气流速度几乎一样，较适用于原料粒度较细的尾砂。扩大型：扩大型沸腾炉主要包括：1、风室2、分布板3、沸腾层4、上部燃烧空间,31,典型沸腾焙烧炉结构如图3.2。下部为沸腾区，中部为扩散区，上部为焙烧空间。沸腾区耐火砖较厚，而上部耐火砖较薄，这是为了减小炉内与钢壁的温度差，减小二氧化硫在壁上凝结，从而减小腐蚀。焙烧过程中，为避免温度过高炉料熔结，需从沸腾层移走焙烧释放的多余热量，通常采用插入沸腾层的冷却管束冷却。上部面积大是为了降低流速，增加沉降机会。沸腾层气速高，可焙烧较大颗粒的矿料，而细小颗料被气流带到扩大段后，因气速下降有部分又返回沸腾层，不致造成过多矿尘进入炉气。,1沸腾焙烧炉的结构和操作,32,2余热的回收,焙烧时放出大量的热，炉气温度850950，若直接通入净化系统，设备要求高。直接冷却后净化也是能量的极大浪费。通常设置废热锅炉来回收热量，或产蒸汽发电或直接推动动力机械作功。硫铁矿废热锅炉的特殊性：1.含尘量大，不要直接冲击锅炉管，注意炉管排列间距要大，防止积灰。2.含S量大，腐蚀性强，注意防止SO3在壁内冷凝。所以应采用较高压力以提高SO3露点，防止腐蚀。3.防止炉气泄漏和空气进入炉内。一种沸腾焙烧和废热回收流程如图3.3。,图3.3,34,（三）沸腾焙烧工艺流程示意图,35,除尘方法可分为机械除尘和电除尘两大类。1.机械除尘自然沉降除尘、惯性除尘、布袋除尘、旋风分离器除尘原理在化工原理课程已讲，除尘效率高。,（四）炉气除尘,36,（四）炉气除尘电除尘器,构成：除尘室、高压供电设备。原理：电晕电极上电场强度特别大，使导线产生电晕，其周围气体被电离，负电离子充满电场空间，在从电晕电极向沉淀电极移动时，遇到颗粒被其吸附从而带电。带电粉尘移向沉淀电极，在电极上放电，使粉尘变成中性并沉积在沉淀电极上，经振动后坠落在吸尘斗中而被清除。,37,（四）炉气除尘,38,电除尘器：静电除尘器除尘效率高，可达99%以上，可使含尘量降至0.2g/Nm3的绝对值。电除尘器1、电除尘器2工作过程,（四）炉气除尘电除尘器,39,3.3炉气的净化与干燥,一、炉气的净化二、炉气的干燥,40,3.3炉气的净化与干燥,一、炉气的净化目的：除去无用杂质，提供合格原料气。（一）杂质的危害及净化要求（二）净化原理（三）净化工艺流程,41,（一）杂质的危害,1、矿尘炉气中的矿尘不仅会堵塞设备与管道，而且会造成后序工序催化剂失活。2、As2O3和SeO2砷和硒在炉气中以气态氧化物形式存在，其含量与原料中砷、硒含量和焙烧工艺条件有关。它们是转化催化剂危害最大的毒物，并影响成品酸的应用范围。从上述各项杂质的危害来看，炉气净化的程度愈高愈好。但净化程度越高，净化流程越复杂，还必须采用高性能设备，建设投资和操作费用也会越大。,42,（一）杂质的危害,3、HF和SiF4原料中氟化物经焙烧后有一部分进入炉气中，这些氟化物大部分以氟化氢形态存在，小部分以四氟化硅形态存在。氟化氢对硅质设备及填料有严重的腐蚀作用，而且其腐蚀作用是反复的。反应如下：SiO2+4HF=SiF4+2H2OSiF4+(x+2)H2O=SiO2xH2O+4HF氟化物进人转化器后，在高温、干燥条件下，发生式反应，产生的水合氧化硅在催化剂表面形成灰白色硬壳，严重时使催化剂结块，恬性下降，甚至使床层阻力增大。,43,（一）杂质的危害,4、H2O和SO3炉气中三氧化硫含量一般在0.030.3之间，是二氧化硫转化后的产物。照理，它是无害的且多多益善。但在净化二氧化二砷、二氧化硒时，对炉气采取了洗涤降温的方法，使三氧化硫和水蒸气结合为酸雾，这些酸雾又溶解有三氧化二砷和极细的矿尘，如不除去，会使催化剂中毒、设备遭受腐蚀。炉气中水含量视矿石和空气的水含量而定。水分本身无直接毒害作用，但它会稀释进入转化系统的酸雾和酸沫，严重腐蚀设备和管道，同时水蒸气会与转化后得到的三氧化硫在冷却和吸收过程中生成酸雾，酸雾不易被捕集，绝大部分随尾气排出，使硫损失增大，污染环境。因此炉气必须进行干燥。,44,（二）杂质的净化要求,目前，中国执行的指标如下(在二氧化硫鼓风机出口测定点)。单位为标准状况下mg/m3。水分100酸雾，一级电除雾30二级电除雾5尘1砷1氟5050比表面m2g-1363668起燃温度/410420410420380390活性温度/415600420600400550最高操作温度/600600500目前国内广泛使用的是S101和S105。,(二)二氧化硫氧化用催化剂,68,钒催化剂的主要毒物是砷、硒、氟和酸雾。砷的毒害主要体现在两个方面：一是钒催化剂能吸附As2O3，堵塞催化剂活性表面；二是在500以上高温V2O5能与As2O3生成V2O5As2O5，这是一种易挥发物质，从而造成钒的损失。硒在温度较低时对钒催化剂有毒害，但加热后(400-500)可以复原。HF能与二氧化硅生成SiF4，破坏载体，使催化剂粉碎。F还能与V反应生成VF5,其沸点低(112.2)，也要造成钒的损失。酸雾腐蚀钢设备，腐蚀的粉尘落在催化剂表面上使其活性降低。同时积累的Fe2SO4可能使催化剂结块。,(二)SO2氧化用催化剂,69,SO2在钒催化剂上的催化氧化过程是一个复杂的过程，对于其机理的探讨目前仍无定论。一种共识是：气固催化理论不足以解释已有实验结果，认为可能是气液相催化较合适。存在液相的根据是：生成的硫酸盐有两种形式：焦硫酸盐和正硫酸盐，两者能形成低熔点的共熔物。在催化剂内可以溶解钒的氧化物，熔融液的粘度很大，可附在二氧化硅载体表面上。其传质过程可能为：(1)气相扩散到催化剂外表面；(2)气相从外表面向催化剂内部微孔扩散；(3)溶入内表面的液膜；(4)在液膜中进行催化反应；(5)产物从液膜中逸出；(6)产物从内孔向外表面扩散；(7)产物从外表面向气相扩散。,（三）SO2催化氧化机理,70,不同机理可得出不同动力学方程，一种由双钒理论得出的公式为：用二氧化硫和氧的初始浓度代入可得注意：上式中a,b应为摩尔分率。,（三）SO2催化氧化机理,71,SO2向内部微孔扩散和产物从内部微孔向外表面扩散都有很大的，而且受物质浓度差制约，所以通常内表面利用率不高。,（三）SO2催化氧化机理,72,二、二氧化硫催化氧化的工艺条件,1最适宜温度与合成氨中变换和合成反应的讨论一样，放热反应都存在一个最佳温度问题。最佳温度公式与前面形式是一样的。只要由平衡常数求出平衡温度，就可求最佳温度。不难看出，上式是由平衡常数与其表达式结合导出的。,73,反应速度与温度的关系如图,二、二氧化硫催化氧化的工艺条件,74,2二氧化硫的起始浓度从前式可看出，a增加，r降低，达到一定转化率所需的催化剂用量增加。反之a减少，r增大，但设备其它条件不变时，生产能力下降。所以两方面考虑这二个因素，r和a都要适当。,二、二氧化硫催化氧化的工艺条件,75,综合关系见图.综合考虑后，SO2最佳浓度在7左右。其它条件变化时，一般有下列结果：以硫磺为原料时，8.5左右。以含煤硫铁矿为原料时，1时生成发烟硫酸，n=1时生成无水硫酸,n1时生成含水硫酸。,87,一、发烟硫酸吸收过程的原理和影响因素,用发烟硫酸吸收SO3的过程为物理过程，吸收速率主要取决于推动力p(pSO3-p*SO3)。实际过程的推动力为：,p1p2*,p2p1*,按一般吸收过程原理，吸收酸温度上升，平衡分压增加，推动力下降，吸收速率下降。吸收过程温度不宜高。,88,吸收酸温度与产品酸的最大浓度关系,T/C2030405060708090100游离SO3浓度50454238332721147,注意上表是在气体中SO3浓度为7时的实验值。因标准发烟硫酸游离SO3浓度为21%，所以在气体中SO3浓度为7时，酸温不能超过80度。若气相中SO3实际浓度较高，可采用略高一些的温度。,一、发烟硫酸吸收过程的原理和影响因素,89,温度升高，吸收率下降，气相SO3浓度增加，吸收率上升。吸收率与温度浓度的关系如图3.24。注意：温度影响变化幅度大，浓度影响变化幅度较小。通常吸收酸出口温度控制在60度左右，所以用发烟硫酸吸收的吸收率并不高，生产中还需增加第二塔用浓硫酸来吸收以保证吸收率。,一、发烟硫酸吸收过程的原理和影响因素,90,1吸收酸浓度用浓硫酸吸收时，不能仅看SO3的平衡分压，其主要原因与酸雾生成有关。酸浓度较低时，虽然SO3平衡分压低，但水的平衡分压却上升。气相中水含量越高，SO3与水汽形成酸雾的机会就越多。酸雾是很难分离的，形成后必定要排放不少因而造成酸的损失和环境污染。当硫酸浓度大于98.3%时，水的平衡分压很低，接近于零。但SO3平衡分压很高，吸收不完全。所以通常选吸收酸浓度为98.3%，可得到最大的吸收率。在25时，SO3，H2O，H2SO4的平衡分压均接近0，若进入吸收系统的气体干燥，可使吸收率达到99.95%。,二、浓硫酸吸收过程的原理和影响因素,91,吸收正常时，将不会看到酸雾排出。若酸浓度较低，由于吸收不完全，可在尾气排放出口看到酸雾。同样，酸浓度过高也会看到酸雾，此时的现象为：尾气排放口气体由浅蓝色逐渐变成白色酸雾。吸收酸浓度与吸收率的关系如图所示。,608090100,120,吸收率%,10099.59998.598,吸收酸浓度/%,95,98.3,二、浓硫酸吸收过程的原理和影响因素,92,2吸收酸温度按一般吸收原理，温度升高吸收率下降。温度与吸收率关系见上图。酸浓度低于或高于98.3%时，温度升高使吸收率下降的幅度大。在98.3%附近，幅度小。单从吸收看，酸温越低越好。但温度过低会增加酸冷却器面积，同时低温热不能有效利用。所以通常的吸收温度控制在6075C。温度过高除降低吸收率这一不利影响外，对于酸吸收这一特定过程，还会加剧设备的腐蚀速率，增大运行成本。,二、浓硫酸吸收过程的原理和影响因素,93,3进塔气温从吸收角度看，温度低一点好。但SO3吸收过程中有酸雾生成，进塔气温太低生成酸雾机会多，对生产不利。水蒸气含量与转化气露点的关系如表2-13。若转化中含SO37%，含水0.1g时，露点为112，操作气温大于此温度时才能防止酸雾的生成。由于广泛采用两转两吸流程，有提高第一吸收塔进口温度的趋势。水蒸气含量与转化气露点的关系水汽含量/gNm-30.10.20.30.40.50.60.7转化气露点/112121127131135138141,二、浓硫酸吸收过程的原理和影响因素,94,三、三氧化硫吸收的工艺流程,浓酸吸收三氧化硫气体，一般在塔设备中进行。吸收三氧化硫系放热过程，随着吸收过程的进行，吸收酸的温度随着增高，为使循环酸的温度保持一定，必须使其通过冷却设备，以除去在吸收过程中增加的热量。每个吸收塔除应有自己的循环酸贮槽外，还应有输送酸的泵。因此，吸收工序的设备应由吸收塔、酸贮槽、泵和冷却器等组成。,95,三、三氧化硫吸收的工艺流程,（一）流程配置方式,甲方式：,乙方式：,丙方式：,96,三、三氧化硫吸收的工艺流程,它们通常可组成以下三种不同的流程，如图所示。流程（a）的特点：酸冷却器设在泵后，酸流速较大，传热系数大，所需的换热面积较小，干吸塔基础高度相对较小，可节省基建费用；冷却管内酸的压力高，流速大，温度较高，腐蚀较严重；酸系输送的酸是冷却前的热浓酸，酸泵的腐蚀较严量。流程（b）的特点：酸冷却器管内酸液流速小，需较大传热面积；塔出口到酸槽的液位差较小，可能会因醉液流动不畅而造成