【正文】 慮有較高的反應(yīng)速度。 在反應(yīng)壓力和反應(yīng)物濃度一定的情況下，加快反應(yīng)速度有兩個方法。雖然反應(yīng)速度可以較快，但從前節(jié)已知，平衡轉(zhuǎn)化率卻很低，因此即使能創(chuàng)造高溫條件，也會由于平衡轉(zhuǎn)化率過低而無法進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。 以上四步，每個步驟的活化能以及它們綜 合起來顯示的活化能，比二氧化硫分子直接在氣相中與氧分子起反應(yīng)的活化能低得多（活化能主要用于使氧分子的鍵斷裂）。從中平衡轉(zhuǎn)化率的計算公式可看出，等式右端分母第二項隨壓力 P 增大而減少。 4． 1． 1 脫銅、脫砷設(shè)備 由凈化工序產(chǎn)出用廢酸抽出泵抽取的空塔循環(huán)液作為脫銅、脫砷設(shè)備的原液。 排水設(shè)備分成石膏制造設(shè)備和中和處理設(shè)備兩部分。 5． 2 緩蝕阻垢劑使用原理： 采用了循環(huán)冷卻水后，產(chǎn)生了一系列的水質(zhì)障礙，如水垢腐蝕，沉積物，菌藻類，這些問題降低了換熱效率，縮短了設(shè)備使用壽命，增加了維護(hù)工作量，因此需要添加阻垢劑及緩蝕劑，通過投加阻垢劑： （ A） 破壞垢體晶體的增長； （ B） 吸附微小細(xì)粒并分散于水中，從而避免析出； （ C） 使結(jié)晶體畸變并有效的控制晶核形成的速度 （ D） 螯合 Ca2+、 Mg2+等離子，形成單環(huán)或雙環(huán)螯合物從而成為穩(wěn)定的分散體系； （ E） 增大成垢化合物的溶解度 （ F）降低沉降速度從而大大降低結(jié)垢的可能。另一部分由 GC 給水泵送至 13 工號石墨冷卻器冷卻煙氣用，其水量由石墨冷卻器出口煙氣溫度自動控制給水泵的運行頻率來調(diào)節(jié)，該部分水出石墨冷卻器后返回?zé)崴兀€有一部分通過冷水池的溢流管直接流入熱水池。 廠內(nèi)各處的排水往往被煙塵及酸污染， PH 值一般 為 1~7 并含有少量的 Cu、As 等雜質(zhì)，這些排水進(jìn)入各處的集水坑，送至總集水坑，石膏濾液和工廠地面水一起送到中和工序，用消石灰處理。 煙氣中被洗滌下來的不純物溶解于循環(huán)液的和不溶解于循環(huán)液的兩種，溶解于循環(huán)液的物質(zhì)主要成分是 H2SO Cu、 As，其中 H2SO4 在排水處理的石膏工序中除去， Cu、 As 則在脫銅、脫砷工序中生成硫化物被除去。 催化劑解決了平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速度對溫度要求的矛盾，使二氧化硫轉(zhuǎn)化得以實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)，這就是二氧化硫轉(zhuǎn)化必須采用催化劑的原因。 O 催化劑 三氧化硫分子從催化劑表面脫附下來，進(jìn)入氣相。 二氧化硫轉(zhuǎn)化反應(yīng)，在一般高溫下，例如 400600℃，反應(yīng)速度仍然很慢，還不能達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的需要。反應(yīng)的活化能愈高， 具有或多于這一能量的分子愈少，反應(yīng)速度也就愈慢。其起燃溫度的高低與催化劑特性及進(jìn)入轉(zhuǎn)化器的氣體成分有關(guān)。 3． 3． 1 隨著反應(yīng)溫度的降低，平衡轉(zhuǎn)化率雖然可以提高，但是反應(yīng)速度（即一定量的觸媒在一定時間內(nèi)能夠轉(zhuǎn)化的氣體量）卻下降很快。這就是建立兩轉(zhuǎn)兩吸流程的理論依據(jù)。各個組分的濃度稱做平衡濃度。 SO2+1/2O2 SO3+Q 從這個方程式可以看出。 （ 3）選用性能優(yōu)越的填料 （ 4）要求在允許的操作氣速范圍內(nèi)運行。習(xí)慣上稱此為空塔氣速也稱操作氣速。 2． 3． 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)酸液做吸收劑。這樣，避免生成酸霧，要求注意如下幾點： a. 盡量降低干燥后的氣體含水量，從而達(dá)到有效地降低氣體的露點溫度； b. 提高吸收塔氣體的進(jìn)塔溫度，使進(jìn)塔前的氣體不發(fā)生局部冷凝成酸霧，并使塔內(nèi)的吸收溫度保持在露點以上； c. 提高進(jìn)塔酸溫。實踐證明，適當(dāng)提高進(jìn)塔氣體溫度，非但不會降低吸收率，反而對吸收有利。反應(yīng)熱的多少，最終還是決定于吸收三氧化硫的總量。酸溫升高的主要原因是： （ 1）氣體帶入塔內(nèi)的熱量。因此，要有較高的吸收率，酸溫不能過高。因此，在吸收酸濃度超過 %時，其吸收率是隨著酸濃度升高而降低的。又因水的蒸發(fā)速度大于硫酸蒸汽的吸收速度，故氣相中硫酸蒸汽的含量逐漸增多，甚至?xí)^其平衡含量，引起硫酸蒸汽的過飽和現(xiàn)象。 只有用濃硫酸吸收三氧化硫，才能達(dá)到上述要求，而且以 %為最好，當(dāng)酸的濃度超過或者低于 %時吸收效率都是逐步降低的，只有當(dāng)濃度為 %江銅貴溪冶練廠作業(yè)指導(dǎo)書 文件代碼 JC/GYWILS01 工藝規(guī)范 修改狀態(tài) B0 第 13頁共 42 頁 時，吸收率最高。 事實上，氣體中的三氧化硫不可能百分之百被吸收，只有吸收氣體中超過硫酸相平衡的那一部分三氧化硫，超過的越多，吸收過程的推動力就越大，吸收速度就越快，吸收率就越高。 江銅貴溪冶練廠作業(yè)指導(dǎo)書 文件代碼 JC/GYWILS01 工藝規(guī)范 修改狀態(tài) B0 第 12頁共 42 頁 在生產(chǎn)硫酸的吸收操作中，這兩種吸收過程都存在。 1． 5． 2 利用電離作用的煙氣凈化 我們利用電離作用來凈化煙氣的設(shè)備是：用于濕煙氣除酸霧的電除霧器。 逆噴型洗滌器是一種環(huán)形孔板洗滌器。氣 — 液兩相呈高速湍流接觸，接觸表面積大，而且這些接觸表面不斷地得到迅速更新，達(dá)到高效的洗滌效果。 （ 1）提高氣液流動速度，使氣膜和液膜變薄更新快，有利于傳質(zhì)過程的進(jìn)行。反之傳質(zhì)速度變慢。將煙氣冷卻至水蒸汽的冷凝溫度以后，水蒸汽開始冷凝，極小的雜質(zhì)微粒就會起冷凝核心的作用，這樣便可使這些微粒逐漸長大，易于從煙氣中分離出去。尾氣的顏色 是很清淡的。同時溫度愈高，生成的酸霧也愈多。硫酸液面上的三氧化硫要待酸濃度達(dá) 94%時，溫度在 100℃的情況下，才有微量顯示。（ 2）在干燥過程中盡量少產(chǎn)生酸霧或不產(chǎn)生酸霧。這一步降溫有一定限制：當(dāng)煙氣中的水蒸汽含量達(dá)到了完全飽和時，煙氣溫度就再也降不下來了。此溫度由氣體冷卻塔的冷卻水量及水溫來控制的，要求是氣體冷卻塔（或電除霧器 ）出口煙氣溫度在 39℃以下。除霧效率隨霧粒徑的增大而提高是一條普遍性的規(guī)律。 概括起來講，生成露是冷的大表面上冷凝的現(xiàn)象，生成霧是空間凝結(jié)的現(xiàn)象。 1． 4． 2 酸霧的產(chǎn)生和清除 我們先弄清幾個概念問題：大氣中都含有一定量的水蒸汽，當(dāng)氣溫降到某個程度，剛使露水出現(xiàn)，這個溫度便叫做露點。三氧化二砷和二氧化硒也會在洗滌時因突然冷卻，來不及被洗掉而成為微小的晶體顆粒懸浮在煙氣中。如用濃硫酸吸收水蒸汽分子、達(dá)到煙氣脫水干燥的目的。它們的顆粒大小相差很大。首先，酸霧因受機(jī)械力（慣性力和離心力等）的作用，沉積 在管道及設(shè)備壁上或凝聚成較大的顆?！?酸沫，酸沫也更易凝集于管道和設(shè)備壁上，從而產(chǎn)生腐蝕。但要嚴(yán)格控制進(jìn)入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)煙氣中的水份含量，其主要原因是：（ 1）水份會稀釋進(jìn)入轉(zhuǎn)化系統(tǒng)之前的酸沫和酸霧，會稀釋沉積在設(shè)備和管道表面的硫酸，造成腐蝕。當(dāng)溫度高于 550℃時，砷的氧化物則與五 氧化二釩生成揮發(fā)性的化合物 V2O5塵的危害首先是會堵塞管道和設(shè)備，嚴(yán)重時會使生產(chǎn)根本無法進(jìn)行。固態(tài)雜質(zhì)是指在熔煉電收塵器中沒有被除下仍以固態(tài)形式存在 的物質(zhì)，通稱塵。 1． 1． 2 砷： 砷在煙氣中是以三氧化二砷（ AS2O3）形態(tài)存在的。砷進(jìn)入成品酸會使硫酸在工業(yè)上的應(yīng)用范圍受到限制。更嚴(yán)重的是污染了環(huán)境。 除上述各主要雜質(zhì)外，煙氣中還有其它的一些雜質(zhì)，也應(yīng)盡可能除去。 粒徑比較小的粒子如 1 微米的，由于直徑小、質(zhì)量輕，氣體分子對它連續(xù)而不規(guī)則的碰撞，產(chǎn)生顯著的布郎運動（即粒子產(chǎn)生游移不定的曲 折運動），達(dá)到障礙物表面而被捕集，這一作用與氣體的分子擴(kuò)散作用相似，所以也稱擴(kuò)散分離。 （ 3）對于不同大小的粒徑微粒，應(yīng)選擇相適應(yīng)的有效的設(shè)備。酸霧的凝聚溫度還與煙氣中的水份含量有關(guān)，當(dāng)酸霧首先出現(xiàn)時，由于酸霧顆粒小、數(shù)量極多、表面積很大，三氧化二砷，氟化氫和二氧化硒等會有相當(dāng)?shù)臄?shù)量直接從氣體狀態(tài)被溶解于酸霧中。不同的水蒸汽含量就有不同的露點，一般是水蒸汽含量越高，露點溫度也越高。 硫酸形成以后它是怎樣發(fā)展變化的呢？起初形成的酸霧，其顆粒是很小的，粒徑一般在 微米以下 ,但由于有下列三種原因使它迅速地發(fā)展變大： （ 1）煙氣中殘存的三氧化硫會繼續(xù)與水蒸汽結(jié)合成硫酸蒸汽并進(jìn)一步在酸霧表面凝結(jié)（幾乎全部形成酸霧）。 車間的絕熱蒸發(fā)，稀酸洗 滌，直接冷卻凈化流程，也是考慮到雜質(zhì)的消除及酸霧粒子的長大，在一級動力波、氣體冷卻塔中酸霧形成后，讓其逐漸凝聚長大（當(dāng)然也有部分隨其它雜質(zhì)被除掉）。 煙氣降溫方式分兩步進(jìn)行：第一步是只降溫不移去熱量。 1． 4． 4 煙氣的干燥 煙氣干燥過程中要考慮的因素有： 1． 4． 4． 1 煙氣溫度和含水量。 硫酸液面一般有水蒸汽、硫酸蒸汽和三氧化硫等三個組分。若所需干燥水份數(shù)量一定，速度快就可以減少干燥塔內(nèi)的填料面積。為了保證干燥效率和控制酸霧的生成量。所以要嚴(yán)格控制干燥后煙氣中的水份量。 1． 5． 1． 1 填充塔 填充塔的工作原理：填充塔是氣 —— 固 —— 液系統(tǒng)，塔內(nèi)氣液流速不大，在填料層中氣液兩相存在著穩(wěn)定的界面，其工作原理用“雙膜理論”來解釋最為合適。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。 （ 3）增加噴淋密度和改善噴淋狀況，提高填料的潤濕率，增加有效的接觸面積。將洗滌液噴入氣流，使洗滌液和氣體的動量達(dá)到平衡，因而在氣體的必經(jīng)之路上產(chǎn)生一個泡沫區(qū)。流體動量達(dá)到平衡，氣液緊密接觸而產(chǎn)生穩(wěn)定的“駐波”，駐波“浮”在氣流之上。 1． 5． 2． 3 集酸、捕集 帶電的酸霧粒子伴隨著靜電凝集，在電力的驅(qū)動下往集酸極移動，并附著在集酸極上，進(jìn)行電性中和。 nSO3（氣） +H2O（液） H2SO4+（ n1） SO3+Q 該吸收過程以化學(xué)吸收為例大體按下述五個步驟進(jìn)行： （ 1） 氣體中的三氧化硫從氣相主體中向界面擴(kuò)散。 2． 2 影響吸收率的因素 影響吸收率的因素主要有：用作吸收劑的硫酸濃度，吸收溫度和循環(huán)酸量、設(shè)備結(jié)構(gòu)和氣速等。在此濃度下，大部分三氧化硫能直接穿過界面與酸液中的水份結(jié)合生成硫酸。帶有酸霧的氣體排入大氣中，就能見到煙囪冒白煙。若尾氣出煙囪口時呈白色，隨著煙囪距離的增大而變淡消失，往往是吸收酸濃度過低引起的。不可避免地會發(fā)生局部溫度低于露點。在一般的操作條件下，隨著兩相傳質(zhì)傳熱的進(jìn)行，約有 70%氣體帶入塔內(nèi)的熱量傳給液相硫酸，使酸溫升高。所以必須使進(jìn)塔酸通過冷卻器降溫。 我們對吸收系統(tǒng)采用的工藝是高溫吸 收工藝，所謂高溫吸收不是單純指入口氣體溫度高或吸收酸溫度高，而是入口氣體溫度與吸收酸溫同時高。 高溫吸收工藝，就是巧妙的利用了 %的硫酸在 100℃左右時，液面 上的三氧化硫分壓和水蒸汽分壓仍然接近于零，以及酸霧生成條件的可控性，改變了兩相溫度的控制范圍，提高了吸收溫度，避免了酸霧產(chǎn)生，從而能獲得比普通吸收過程還要高的吸收效率。當(dāng)酸的濃度和溫度超過規(guī)定指標(biāo)后，就會使吸收率下降。若是超了，除引起動力消耗增大外，還會造成吸收率下降，嚴(yán)重時會產(chǎn)生液泛現(xiàn)象，造成氣體大量帶液。 隨著科學(xué)發(fā)展， 硝化法已淘汰，目前全世界都在用接觸法。已反應(yīng)了的二氧化硫?qū)ζ鹗级趸蚩偭恐俜直冉凶鲛D(zhuǎn)化率。則實際可能達(dá)到的轉(zhuǎn)化率也越高，平衡轉(zhuǎn)化率 XT 根據(jù)其定義可以用下式表示： 江銅貴溪冶練廠作業(yè)指導(dǎo)書 文件代碼 JC/GYWILS01 工藝規(guī)范 修改狀態(tài) B0 第 18頁共 42 頁 XT=tTTSOSOSOPP P323? 為計算方便，將平衡分壓用二氧化硫和氧的最初濃度來表示： XT=)(TTXabP XaKp?????? 式中： PSO2 T—— 二氧化硫的平衡分壓 PO2T—— 氧的平衡分壓 PSO3Tr—— 三氧化硫的平衡 分壓 XT—— 平衡轉(zhuǎn)化率， % Kp—— 反應(yīng)平衡常數(shù) a—— 二氧化硫起始濃度，