第七章_硫酸工艺

1、n 概述概述n从硫铁矿制二氧化硫炉气从硫铁矿制二氧化硫炉气n炉气的净化与干燥炉气的净化与干燥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三废治理与综合利用三废治理与综合利用 硫硫 酸酸硫酸是重要的基本化学工业原料。在化肥、冶金、国防、有硫酸是重要的基本化学工业原料。在化肥、冶金、国防、有机合成、石油炼制等工业都有广泛用途。机合成、石油炼制等工业都有广泛用途。硫酸的性质硫酸的性质硫酸与水的二组分体系最高恒沸点组成为硫酸与水的二组分体系最高恒沸点组成为98.4%。硫酸浓度。硫酸浓度可大于可大于100，称为发烟硫酸，其中含溶解在，称为发烟硫酸，其中含溶解在100硫酸硫酸中的

2、游离中的游离SO3。生产方法生产方法塔式法：直接用塔式法：直接用SO2,H2O,O2反应生成硫酸。反应生成硫酸。接触法：接触法：SO2 SO3 +H2O 硫酸硫酸接触法主要步骤：接触法主要步骤：含硫原料含硫原料 原料气的制备原料气的制备 含二氧化硫炉气含二氧化硫炉气 炉气净制炉气净制 净化炉气净化炉气 二氧化硫转化二氧化硫转化 含三氧化硫气体含三氧化硫气体 吸收成酸吸收成酸 硫酸硫酸生产硫酸的原料生产硫酸的原料硫铁矿：硫铁矿：主要成份是主要成份是FeS2。磁硫铁矿：磁硫铁矿：主要成份为主要成份为Fe7S8。含含S量越高，锻烧时放热越多。两种矿含量越高，锻烧时放热越多。两种矿含S量相同时，量相同

3、时，磁硫铁矿锻烧放热量比普通硫铁矿高磁硫铁矿锻烧放热量比普通硫铁矿高30%左右。自然左右。自然开采的硫铁矿都含有很多杂质，使矿呈灰、褐、黄铜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。通常含硫量只有等不同颜色。通常含硫量只有30%50%。硫磺：硫磺：使用天然硫磺生产硫酸最好，但我国矿少。使用天然硫磺生产硫酸最好，但我国矿少。其它原料：其它原料：硫酸盐、冶炼烟气、含硫工业废料等。硫酸盐、冶炼烟气、含硫工业废料等。硫铁矿的焙烧硫铁矿的焙烧1 硫铁矿的焙烧反应硫铁矿的焙烧反应 2FeS2 = 2FeS + S2 H0 S2 + O2 = SO2 H0 4FeS + 7O2 = 2Fe2

4、O3 +4SO2 H0上述反应的总反应式：上述反应的总反应式： 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 +8SO2 H= -3411kJ/mol若氧气不足，还有生成若氧气不足，还有生成Fe3O4的反应：的反应： 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，高温下盐类分解成金属氧化物，同时再生成各种硫酸盐的温下盐类分解成金属氧化物，同时再生成各种硫酸盐的副反应。焙烧阶段生成副反应。焙烧阶段生成SO3是有害的，会给后续净化工是有害的，会给后续净化工序产生很多问题。序

5、产生很多问题。2 硫铁矿焙烧的焙烧速度硫铁矿焙烧的焙烧速度 硫铁矿焙烧是非均相反应，反应平衡常数很大，通常认硫铁矿焙烧是非均相反应，反应平衡常数很大，通常认为可进行到底。所以生产中关键是反应速度决定了生产为可进行到底。所以生产中关键是反应速度决定了生产能力。焙烧反应的反应速率与温度的关系如图。能力。焙烧反应的反应速率与温度的关系如图。1/Tlgk441 560 727 977在在460560 C范围为第一阶范围为第一阶段，斜率大，活化能大。温段，斜率大，活化能大。温度升高，反应速率增加很快。度升高，反应速率增加很快。化学反应动力学控制。化学反应动力学控制。图图 3.3图图 3.4排排气气642

6、0100 150 200 250 300*4242/SOHSOHppS rRTMppSSOHSOH2/lnln*4242 图图 3.7图图 3.8图图 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图图 3.12图图 3.11 6455. 4lg5 . 05 . 05 . 01lg5 . 01lg/5 .4905PaxbaxxxTe12120ln1EEEERTTTee 图图 3.13图图 3.14x成本成本图图图图 3.16图图 3.17图图 3.18211)1(xxxxf 图图 3.20操作操作图图 3.21图图 3.22图图 3.23*12*21*12*21ln)(pppppppppm p1 p2*p2 p1*T/C 20 30 40 50 60 70 80 90 100游离