【正文】 市場出現(xiàn)少有的供不應(yīng)求形勢，價格一路上揚。 （ 2） 積極穩(wěn)妥地發(fā)展硫磺制酸 我國硫磺資源較少，硫磺年產(chǎn)量多年來維持在 30 萬噸左右，根據(jù)有關(guān)部門預(yù)測，我國在今后的 10～ 15 年內(nèi)，為滿足國內(nèi)對油品的需求，進口原油量將達到 1 億噸，而且大部分為中東高硫原油，在加工過程中必然會產(chǎn)生大量硫化氫氣體；同時內(nèi)地?zé)拸S對原油的深度 加工，也會副產(chǎn)大量酸性氣體，因此，在可預(yù)見的將來，我國回收硫磺的總產(chǎn)量會有較大幅度的增長。大型裝置建設(shè)成功是利用磷石膏的重要途徑，但由于該技術(shù)投資大、能耗高，在解決固體廢渣的同時，又很容易造成 “廢氣 ”和 “廢液 ”更為嚴重的二次污染，因此，今后我國對磷石膏制酸技術(shù)的發(fā)展，將持非常謹慎的態(tài)度。但是天然硫礦在世界上并不豐富，從石油、天然氣生產(chǎn)中可回收大量硫。 所以本設(shè)計說明書將采用硫鐵礦 接觸法制取濃硫酸。國內(nèi)大型裝置空塔流程居多，即空塔 (增濕塔 )— 填料冷卻塔 (稀酸板式換熱器 )一兩級電除霧器。 2． 2． 5 轉(zhuǎn)化流程 轉(zhuǎn)化工序基本采用兩轉(zhuǎn)兩吸流程，國內(nèi) “ 2+2” ,“ 3+2” ,“ 3+1”幾種流程都有，但目前采用較多的是， “ 3+1”流程，配套換熱流程有Ⅲ Ⅰ — Ⅳ Ⅱ和Ⅳ Ⅰ— Ⅲ Ⅱ等，設(shè)計選擇較多的Ⅲ Ⅰ — Ⅳ Ⅱ根據(jù)系統(tǒng)熱平衡計算，可以考慮設(shè)置熱管省煤器。爐內(nèi)的流動空氣由爐前鼓風(fēng)機提供。在沉降箱內(nèi)，由于氣體速度和氣流方向的改變，在慣性和重力的雙重作用下，氣體中粉礦沉降下來。 為了得到硫鐵礦中硫的高燒出率和焙燒反應(yīng)速率，應(yīng)設(shè)法提高 FeS 的焙燒速率。實際生產(chǎn)中，要控制一定的粒度分布。 礦料由加料口加入爐膛，具有一定風(fēng)壓的空氣從爐底經(jīng)風(fēng)帽，連續(xù)通入爐膛。 ，再開油槍噴油，油要成霧狀。 ，再啟動送風(fēng)機，加風(fēng)加料，轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。 ，如顏色較黑，應(yīng)適當減料，直到顏色變成棕色為止。 。 爐氣凈 化的目的是除去爐氣中的雜質(zhì)，為轉(zhuǎn)化工序提供合格原料氣。 對 — 50um 的礦塵，采用文氏管洗滌除塵。 濕法是用液體洗滌爐氣 .高溫爐氣 (350～ 400℃ )使液相中水分氣化，本身溫度降低。每生產(chǎn) 1 噸酸要排出 10～ 15m3 的酸性污水。用催化劑來降低反應(yīng)活化能加快反應(yīng)速率。 SO2 催化氧化的動力學(xué)過程經(jīng)歷以下幾個階段： a．氧分子被催化劑表面吸附，氧分子原子間的鍵被破壞； b．被氧覆蓋的催化劑表面吸附 SO2分子； c．催化劑表面吸附態(tài)的 SO2 分子和氧原子進行表面反應(yīng)，生成吸附態(tài)的 SO3； d．表面上生成的吸附態(tài)的 SO3進行解吸。 ③最終轉(zhuǎn)化率 最終轉(zhuǎn)化率越高原料利用率越高，也減輕了污染。 nSO3＋ H2O＝ H2SO4＋（ nl） SO3＋ Q 當 n＞ 1 時，生成發(fā)煙硫酸； n=1 時，生成無水硫酸； n＜ 1 時生成含水硫酸。只有濃度為 ％的硫酸，在任何溫度 下，總蒸汽壓最小。 我國 1998 年頒布的硫酸三廢排放標準規(guī)定 : 排放煙筒高 30m時， SO2 排放量不超過 34kg/h，酸霧 260mg （ 2）能量利用 生產(chǎn) 1 噸 100%硫酸，焙燒反應(yīng)放熱 106 kJ， SO2氧化反應(yīng)放熱 1106KJ，干燥和吸收放熱 106kJ，共計 106kJ。 殘 所以： )] (100[)] (100[??????????殘干干SSGG 殘干干 S SG )( ??? 代入實測數(shù)據(jù)得： 殘干干 S SGGGG )(21 ?????? )(9873 ?? ??? ? 爐灰量： kgGGG 1 9 32 5 3 7 2 324 ????? ? c 原料礦砂中硫的燒出率η .可推得 %100???? ?干干殘干干 SG SGSG? %%1 0 0358 9 7 3 7 2 31???????? ???? d 出口干爐氣量 VFNm3，可由爐氣組成通過 S衡算算出： SSOSOF MSGyyk m o lNmNmV???? 100)( %%3332?干干 %% 32 0 0SOSOSFyyMSGV ? ????干干 )(32100 ??? ???? Nm? e 出口爐氣帶走灰量可由實測數(shù)據(jù)校核： kgNmkgG 39。（ KJ/mol） FeS2， Fe2O3， SO2（ g）， SO3（ g）， 23222 221411 SOOFeOF e S ???的標準反應(yīng)熱為 ： 則： )()()298( ???????? KH mr ? km ??? 故每 燃燒 1kgS 放出的熱量為： kgKJM Hq s mrs 828002 ?????? ? 忽略與 298k 間反應(yīng)熱的差別，則： KJqSGQ s 73 100 0 2 9 1 09 8 7 9 7 3 ??????? ? d SO2轉(zhuǎn)化為 SO3放出熱量 Q4。沸騰焙燒爐產(chǎn)出焙砂質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，操作簡單，便于實現(xiàn)生產(chǎn)連續(xù)化和自動化等一系列優(yōu)點，因此在冶金工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。 二、焙燒溫度的選擇沸騰層操作溫度是根據(jù)不同的焙燒性質(zhì)和入爐物料的化學(xué)成分而定，使焙燒過程處于最好的化學(xué)反應(yīng)條件下進行。也就是要考慮氣體從氣體分布裝置噴出的一瞬間的流型和湍流程度，創(chuàng)造一個 良好的氣固接觸條件。 4．爐頂結(jié)構(gòu)。在爐體上尚設(shè)有投料口、排料口、入孔口，冷卻裝置的安裝門洞、爐膛上部清理孔及排煙口等所用耐火材料的材質(zhì)與爐墻相同。 3．敷設(shè)。 4）內(nèi)壁涂抹有 20 毫米厚的耐磨、耐高溫材料、基料耐磨 性能是普通碳素鋼的20— 30 倍，其耐溫達 450℃以上，可直接處理高溫廢氣。 3） 、配用高壓恒流電源，獨立的絕緣子室，抗結(jié)露，適應(yīng)工況范圍廣，運行穩(wěn)定可造。 型管式電除塵器 DG 型管式電除塵器為水泥廠小型磨機、小型烘干機、窯底下料、破碎、倉頂?shù)刃P塵點而設(shè)計。 5 毫米，焙燒強度取 25～ 30 噸（ 35%S） /米 2。操作氣流速度 6 車間布置 車間布置是設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，既要符合工藝要求，又要經(jīng)濟實用，合理布局。 由物料計算知 hNmV ? 由操作氣流速度計算知ω = mVD ??? ??? ??? 擴大段的直徑 D2也可按此式計算。但是焙燒強度過高時，礦料在爐內(nèi)停留時間不足，會影響硫的燒出率。按進風(fēng)形式分為兩種，一種為底進風(fēng)，一種為上進風(fēng)。它的主要特點有： 1） 、利用立窯的溫度壓力差，依 靠除塵器煙囪的高度，實現(xiàn)自然通風(fēng)，沒有風(fēng)機動力消耗，運行費用低。 2． HX1410 旋風(fēng)除塵器 1）本除塵器可由多筒組合使用，單筒處理風(fēng)量為 — 萬 3/小時 2）錐體底部帶有反射屏，防止二次氣流將已分離的粉塵重新?lián)P起。 2． 保溫材料。在爐頂上部再敷設(shè) 100～ 150mm絕熱材料，如礦渣棉、蛭石等，上部蓋 18 號25mmX25mm 鐵絲網(wǎng)，表面用 1： 2 水泥砂漿抹 面。 3．燃燒道磚體。爐底氣體分布裝置對爐內(nèi)物料沸騰狀態(tài)、增強氣固接觸、防止滯留起著關(guān)鍵的作用，是焙燒爐正常生產(chǎn)很重要的部件。而沸騰焙燒爐的流態(tài)化特點是爐內(nèi)物料激烈翻騰使沸騰層內(nèi)各點溫度接近均勻，所以只要改變沸騰床局部工作條件，如在爐墻內(nèi)側(cè)裝設(shè)冷卻水套、床層內(nèi)裝設(shè)冷卻水管或向床層噴水等措施，都可以起到調(diào)節(jié)整個床層溫度的效果。沸騰焙燒爐的工作原理是將空氣從爐底送入，經(jīng)空氣分布器進入爐內(nèi)，當空氣以一定的流速自下而上地吹過顆粒狀料層，整 個料層在空氣的攪動下，爐料粒子互相分離，并上下翻騰，只要風(fēng)速不超過一定限度，爐料粒子就在一定的高度范圍內(nèi)處于懸浮狀態(tài)，造成礦粒與氣體接觸的最好條件，使焙燒過程氣固間熱交換速度快，反應(yīng)十分激烈，并且料層溫度均勻。分別取干空氣與水的平均比熱容為 與 /(Kg.℃ )， 0℃下水的汽化潛熱為 2492KJ/kg. 20202 ????? 水水汽干干空氣 GmGmQ )( ???????? ?? c FeS2燃燒放出熱量 Q３ 。 設(shè)每小時進爐的 礦砂總量為 X kg， 則礦砂中絕干料的質(zhì)量 ： XX ??? %95%)51( %35?礦砂中絕干物質(zhì)的量 硫的質(zhì)量 代入數(shù)據(jù) %35%95 ??? X 得 hkgX 4109 9 6 ?? 所以原料礦砂量 : hkgG 41 ?? 二、沸騰爐焙燒的物料與能量衡算： 設(shè)爐渣產(chǎn)量為： hkg2530G 2 ? 沸騰爐焙燒的物料衡算 (以每小時為基準 ) a 礦砂帶入水量： ?? 干礦砂量： kgG 8 9 7 34 9 89 9 6 9 ???干 b 爐渣及爐灰總量 GΣ。 為減少和消除吸收尾氣中 SO2 和 SO3 等的根本方法是提高 SO2 的轉(zhuǎn)化率和 SO3的吸收率。 廢水主要是冷卻水，除含有硫酸外，還含有砷、氟的化合物和貴重金屬。濃度越高， SO3蒸汽壓越大，吸收推動力越小。前者為吸收成酸，后者是冷凝成酸。爐氣中 O2濃度越大 ,SO2轉(zhuǎn)化率越大，反應(yīng)速率也越快。 SO2的氧化為氣固相催化反應(yīng)，由外擴散、內(nèi)擴散和動力學(xué)過程組成。 設(shè)混合物氣體的總壓 — 為 p； a， b 分別為起始狀態(tài)混合氣體中 SO2和 O2的摩爾分數(shù)，取 lmol 起始狀態(tài)混合氣體為衡算基準，當達到平衡時則： 由上式知，降低溫度、提高壓力、增加氧含量有利于平衡轉(zhuǎn)化率的提高。 典型的酸洗原則流程如下圖所示，爐氣經(jīng)第一洗滌塔洗滌后，除去大部分礦塵，大部分的 SO3及 As2O3和 SeO2轉(zhuǎn)為酸霧 ,HF 氣體和小部分的 As2O3和 SeO2則冷凝到洗滌酸中；第二洗滌塔洗滌后，剩余礦塵及雜質(zhì)進一步被清除；一級電除霧器中有 95％的酸霧被沉降除掉。 3． 4． 3 凈化流程 粒徑較大礦塵經(jīng)旋風(fēng)分離器除去，再用各種方法除去細粒礦塵和氣態(tài)雜質(zhì)。利用離心力進行氣體除塵的設(shè)備叫旋風(fēng)分離器。細小礦塵會堵塞管道，增大系統(tǒng)阻力，覆蓋催化劑表面，降低催化劑活性。 。 ，關(guān)閉所有的閥門。 。 ，打開噴油槍閥門，將點燃的火把從視孔中伸入沸騰爐內(nèi)，點燃油槍噴出的柴油，同時根 據(jù)爐內(nèi)的燃燒情況，及時調(diào)節(jié)油量及風(fēng)量大小。爐內(nèi)上部分為爐膛，包括沸騰層和燃燒空間。礦粒度越小， O2 容易擴散到礦粒內(nèi)部，提高了 FeS 焙燒反應(yīng)速率。 在硫鐵礦焙燒兩步主反應(yīng)中， FeS2的分解速率大于 FeS 的燃燒速率。 硫鐵礦石由抓斗吊入料倉，然后通過電振給料機均勻地送到 1和 2皮帶機上，進入自磨機，粉碎至 。 工藝流程說明 成品貯斗中的合格原料經(jīng)過爐前膠帶喂料機從沸騰爐加料口送入沸騰爐內(nèi)，在800900℃ 的高溫氣流的作用下，發(fā)生激烈的沸騰燃燒。目前，國內(nèi)設(shè)計多采用三塔兩槽流程，又以干燥塔一個循環(huán)槽 .兩吸收塔共用一個循環(huán)槽居多。一般采用增濕輸送的干法排渣，有刮板輸送機 — 冷卻滾筒(增濕 )一帶式輸送機流程和冷卻滾筒 +冷卻滾筒 (增濕 )— 帶式輸送機兩種流程，目前設(shè)計傾向于使用后一種流程。 含硫工業(yè)廢物主要指有色冶金廠、石油煉制副產(chǎn)氣及低品位燃料燃燒廢氣中的 SO2，煉焦工業(yè)的焦爐氣和合成氨廠的半水煤氣中的 H2S，以及金屬加工廠酸洗液、石油煉廠的廢酸與廢渣。 由于接觸法比硝化法具有產(chǎn)品濃度高 、 雜質(zhì)少的優(yōu)點，所以本設(shè)計說明書將采用接觸法制取濃硫酸。磷石膏制硫酸技術(shù)首先在山東魯北化工總廠試驗成功，且在年產(chǎn) 4 萬噸的基礎(chǔ)上，不斷改進工藝。 2．我國 未來硫酸產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析 （ 1） 穩(wěn)定硫鐵礦制酸 隨著冶煉煙氣制酸以及硫磺制酸的發(fā)展，我國硫鐵礦制酸的產(chǎn)量在總產(chǎn)量中將下降到 50 %左右，到 2021 年，其年產(chǎn)量基本穩(wěn)定在 1300 萬～ 1400 萬噸。雖然國內(nèi)產(chǎn)量增長很快，但仍無法完全滿足 需求。干燥后的爐氣用主鼓風(fēng)機壓送至一轉(zhuǎn)一吸或兩轉(zhuǎn)兩吸制酸裝置內(nèi)制取硫酸。