二氧化硫炉气的制造

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1、 接触法制造硫酸的反响原理接触法制造硫酸的反响原理H2SO4SO3SO2S硫化物硫化物如如FeS2SO3+H2O=H2SO4S+O2=SO2点燃点燃2SO2+O2=2SO3催化剂催化剂4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2高温高温 接触法制造硫酸的生产过程接触法制造硫酸的生产过程SO3H2SO4SO2S硫化物硫化物如如FeS21二二氧氧化化硫硫的的制制取取和和净净化化2二二氧氧化化硫硫催催化化氧氧化化成成三三氧氧化化硫硫3三三氧氧化化硫硫的的吸吸收收和和硫硫酸酸的的生生成成硫酸硫酸二氧化硫炉气的制造硫磺是理想原料硫磺是理想原料(含硫含硫99.5%)，原料纯，流，原料纯，流程简单、投资少、

2、本钱低。世界上天然硫矿主要程简单、投资少、本钱低。世界上天然硫矿主要分布在美、日、意、墨西哥等国。分布在美、日、意、墨西哥等国。引言：硫酸的原料引言：硫酸的原料硫铁矿硫铁矿是世界上大多数国家生产硫酸的主要原料。是世界上大多数国家生产硫酸的主要原料。普通硫铁矿为正方晶系，有金属光泽，呈金黄色，又普通硫铁矿为正方晶系，有金属光泽，呈金黄色，又称称黄铁矿黄铁矿，是硫化物中分布最普遍的矿物，含硫，是硫化物中分布最普遍的矿物，含硫25%52%25%52%，含铁，含铁35%44%35%44%。根据来源不同分为：根据来源不同分为：块状硫铁矿块状硫铁矿、浮选硫铁矿浮选硫铁矿和和含煤含煤硫铁矿硫铁矿。硫酸盐硫酸

3、盐有石膏有石膏(CaSO4)、芒硝、芒硝(Na2SO4)和明矾石和明矾石KA13(OH)6(SO4)2等。等。含硫废物含硫废物指冶金厂、石油炼制副产气及指冶金厂、石油炼制副产气及低品位燃料燃烧废气中的低品位燃料燃烧废气中的SO2，炼焦的焦炉气和，炼焦的焦炉气和合成氨厂半水煤气中的合成氨厂半水煤气中的H2S，及金属加工的酸洗，及金属加工的酸洗液、炼厂的废酸与废渣。液、炼厂的废酸与废渣。采用哪种原料生产硫酸，取决于原料的来源采用哪种原料生产硫酸，取决于原料的来源和价格。我国和价格。我国1997年硫酸，以硫铁矿制酸占年硫酸，以硫铁矿制酸占71.52%，冶炼烟气占，冶炼烟气占21.53%，硫磺占，硫磺

4、占5.44%，石膏占石膏占1.2%.1.焙烧反响 4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O32.上述反响中生成的二氧化硫及过量氧气、空气带3.入的氮气和水蒸气等其他气体，统称为炉气，是制酸的4.原料气；铁与氧生成的氧化物及其他固态物统称为炉渣或烧渣。一、硫铁矿焙烧的理论根底一、硫铁矿焙烧的理论根底其过程分为二步：其过程分为二步：第一步是硫铁矿中的有效成分第一步是硫铁矿中的有效成分FeS2FeS2受热分解成受热分解成FeSFeS和单体硫；和单体硫；2FeS2=2FeS+S2 2FeS2=2FeS+S2这一步是吸热反响。温度越高，对这一步是吸热反响。温度越高，对FeS2FeS2分解反响越分解反响

5、越有利。实际上高于有利。实际上高于400400就开始分解，就开始分解，500500时那么较为时那么较为显显著。著。第二步是分解出的单体硫与空气燃烧，生成二氧第二步是分解出的单体硫与空气燃烧，生成二氧化硫：化硫：S2+2O2=2SO2硫铁矿在释出硫磺后，剩下的硫化铁在氧分压为硫铁矿在释出硫磺后，剩下的硫化铁在氧分压为304kPa(0.03atm)以上时，生成红棕色以上时，生成红棕色Fe2O3：FeS+7O2=2Fe2O3+4SO2当含氧量在当含氧量在1左右时，那么生成棕黑色的左右时，那么生成棕黑色的Fe3O4:3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2综合以上各综合以上各式，可得硫铁矿常规焙烧总的化

6、学反响方程式，可得硫铁矿常规焙烧总的化学反响方程式：式：4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3(1)同时还可得硫铁矿另一焙烧总的化学方程式：同时还可得硫铁矿另一焙烧总的化学方程式：3FeS2+8O2=6SO2+Fe3O4(2)焙烧过程中的副反响 2SO2+O2=2SO3 4SO3+Fe3O4=Fe2(SO4)3+FeSO4 3SO3+Fe2O3=Fe2(SO4)3 FeS2+16Fe2O3=11Fe3O4+2SO2 FeS2+5Fe3O4=16FeO+2SO2杂质固态烧渣：铜、锌、钴的金属氧化物气态：PbO、As2O3、SeO2、HF等等2.焙烧速率硫铁矿的焙烧属于其故不可逆反响，反响进

7、行较完全。生产焙烧速率扩散速率传热传质化学反响速率温度浓度FeS的化学反响速率4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O33FeS2+8O2=6SO2+Fe3O4两相接触外表的大小温度两相间浓度差相对运动速度矿料粒度矿料粒度3.焙烧方法常规焙烧氧化焙烧 工艺条件：温度 900，空气量较大 特点：炉气中含1113 磁性焙烧硫酸化焙烧脱砷焙烧弱氧化气氛弱氧化气氛Fe2O3O2过量Fe3O4(1)沸腾焙烧的特点沸腾焙烧的特点硫铁矿沸腾焙烧是固体流态化技术在硫硫铁矿沸腾焙烧是固体流态化技术在硫酸工业上的具体应酸工业上的具体应用。它是利用矿粒在炉内一定流速的空用。它是利用矿粒在炉内一定流速的空气作用下进

8、行的一气作用下进行的一种剧烈焙烧反响，介于静止的固体床和种剧烈焙烧反响，介于静止的固体床和气流输送床之间。气流输送床之间。矿粒在焙烧过程中，一直处于不停的运矿粒在焙烧过程中，一直处于不停的运动状态动状态一种类一种类似粘性液体沸腾的状态，应此称之为沸似粘性液体沸腾的状态，应此称之为沸腾床，也称为硫化腾床，也称为硫化床或假液化床等，统称为床或假液化床等，统称为“流态化。流态化。运动的料层，泛称沸运动的料层，泛称沸腾层，它静止时称为固定层。腾层，它静止时称为固定层。(一一)沸腾焙烧根本原理沸腾焙烧根本原理二、硫铁矿的沸腾焙烧2流态化：固体粒子像流体一样进行流动的现象。流态化：固体粒子像流体一样进行流

9、动的现象。气泡气泡流态化的各种形式流态化的各种形式思考：矿料的粒度和沸腾层气速有何关系？矿料的粒度越大，所需沸腾层气速越大；反之，矿料的粒度越小，所需沸腾层气速越小。气速应保持在临界流化速度和最终流化速度之间，才能进行正常的流态化操作。临界流化速度最终流化速度特征：反响器内固体粒子可以象流体一样被流化起来。适用于气固，液固，气液固反响。适用于气固，液固，气液固反响。二沸腾焙烧炉的结构二沸腾焙烧炉的结构沸腾焙烧的设备称为沸腾炉。空气从炉底通入，经沸腾焙烧的设备称为沸腾炉。空气从炉底通入，经分布器进入炉内，矿料入炉随同炉料混合。整个分布器进入炉内，矿料入炉随同炉料混合。整个料层在空气煽动下，上下翻

10、腾，高度可达。焙烧料层在空气煽动下，上下翻腾，高度可达。焙烧反响十分剧烈，反响温度高达反响十分剧烈，反响温度高达800-900，炉内，炉内热容量大，反响速度快，生产强度高。热容量大，反响速度快，生产强度高。用于硫铁矿焙烧的沸腾炉有直筒炉和扩大型炉两种。用于硫铁矿焙烧的沸腾炉有直筒炉和扩大型炉两种。由于直筒型炉焙烧强度低，且操作不容易稳定，由于直筒型炉焙烧强度低，且操作不容易稳定，因而较少采用。一般工厂使用的扩大型炉为异径因而较少采用。一般工厂使用的扩大型炉为异径一次扩大型，如以下图所示。一次扩大型，如以下图所示。沸腾炉沸沸 腾腾 炉炉空气室空气室沸腾层沸腾层上层燃烧空间上层燃烧空间思考：冷却器

11、、空气分布板有何作用？冷却器：防止矿料熔结 控制温度和回 收热量空气分布板：使空气均匀空气空气炉气炉气思考：思考：从沸腾炉出来从沸腾炉出来的炉气的成分的炉气的成分有哪些有哪些?是否是否直接通入接触直接通入接触室？室？矿渣思考：黄铁矿石为什么要粉碎？为什么要通入强大的空气流？沸腾炉沸腾炉沸腾炉优点：1结构简单，生产能力大。2焙烧较完全，硫烧出率高，烧渣残留低，有利于降 低合硫原料的消耗，便于烧渣综合利用。烟尘率高，到达2055，给烟气净化处理增加复杂性。沸腾炉缺点：三沸腾焙烧的工艺条件三沸腾焙烧的工艺条件1、温度(850950)投矿量和矿的含硫量空气输入量冷却装置调节方法投矿量空气参加量炉壁水箱

12、或水管冷却水量2、炉气中二氧化硫的含量体积分数：1014 过低：SO3较多，对净化过程不利过高：烧渣中残硫量增多在正常操作时，调节炉温的方法主要是调节投矿量和冷却水量 3、矿料的粒度和沸腾层气速 3m/s粒度过大：发生沉积，不能沸腾。粒度过小：原料破碎的动力消耗增加 出口炉气中含尘量增多，增加除尘设备的负荷温度：850950炉气中二氧化硫的含量：体积分数1014沸腾层气速：3m/s，与矿料粒度相适应三、炉气中矿尘的去除三、炉气中矿尘的去除目的：防止矿尘堵塞设备和管道，防止矿尘沉积覆盖在催化剂外外表影响其活性。设备和方法：集尘器、旋风除尘器、电除尘器、过滤和 洗涤等。1、旋风除尘 原理：利用离心

13、力的作用，将矿尘与炉气分开。特点：可使8090的矿尘得到别离，但是对 10m以下的矿尘较难脱除。工艺条件：气速1624m/s2、电除尘原理：利用不均匀的高压电场将炉气中的微粒除去特点：1除尘效率高 9599 矿尘含量可降 至3,能除去粒度在10m的矿尘。2生产能力范围较大，流体阻力较小。小小 结结一、硫铁矿的沸腾焙烧1、沸腾焙烧的根本原理：流态化技术2、沸腾焙烧炉的结构：主要部件3、沸腾焙烧的工艺条件：二、炉气中矿尘的去除：旋风除尘器、电除尘器温度：850950炉气中二氧化硫的含量：体积分数1014沸腾层气速：3m/s，与矿料粒度相适应小试身手小试身手1、控制沸腾层的温度是保证沸腾炉正常操作的 重要条件之一，一般控制沸腾层温度在 A.700800 B.850950 C.500600 D.3004002、在正常操作时，调节炉温的方法主要是 A.调节投矿量和冷却水量 B.调节冷却水量和空气参加量 C.调节投矿量和空气参加量 D.调节炉壁水箱和冷却水量BA3、沸腾焙烧时应将气体流速保持在 A.临界流化速度 B.最终流化速度 与B两者之间 D.都不是4、沸腾焙烧炉中冷却器的作用是什么？C答：防止矿料熔结，控制温度和回收热量作业：课本课本P110：T2、T3