【正文】 氣體則從管 子上部排出。 粒徑大于 100um的礦塵，可依賴礦塵本身重力作用自然沉降分離或借助慣性力作用強(qiáng)制分離，可用直管或 U 形管來實(shí)施。 As2O3和 SeO2可使催化劑中毒而失活 。順序是先停喂料機(jī)，再停送風(fēng)機(jī)，最后停主風(fēng)機(jī)。 、轉(zhuǎn)化等工序取得聯(lián)系，確認(rèn)排渣為紅色后，通知停下主風(fēng)機(jī)，減小爐前送風(fēng)量，停喂料機(jī)，打開煙囪，蓋好加料口，小風(fēng)量吹降溫。 。本規(guī)程僅就本廠的升溫法予以說明： 、轉(zhuǎn)化、干吸等崗位準(zhǔn)備開車。 沸騰爐的構(gòu)造如圖示。 焙燒溫度控制在 850— 950℃為宜。 工藝指標(biāo) 入爐礦料含硫： ＞ 25% ，水分： ＜ 8% ，粒度 ＜ 10mm（目測無大顆粒既可） 3． 2 硫鐵礦的焙燒 工藝 3． 2． 1 硫鐵礦焙燒原理 硫鐵礦在焙燒中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，主要生成 SO2，分兩步進(jìn)行，第一步 FeS2分解 2FeS2 == 2FeS + S2↑ Q 第二步是分解氧化 S2 + 2O2 ==2SO2 + Q 4FeS + 7O2 == 2Fe2O3 + 4SO2+ Q 總反應(yīng)方程為 4FeS2 + 11O2 == 2Fe2O3 + 8SO2+ 3411Kj 當(dāng)空氣較少 ,氧氣剛好滿足反應(yīng)需要不過量 ,生成 Fe3O4 3FeS2 + 8O2 == Fe3O4 + 6SO2+ 2435kJ 焙燒過程發(fā)生的副反應(yīng)有： SO2與高溫爐渣 (Fe2O3)接觸被催化氧化為 SO3；礦石中鈣、鎂的碳酸鹽分解為相應(yīng)的氧化物，與 SO3作用生成硫酸鹽；銅、鋅、鉆、硒、砷等元素的硫化物氧化生成相應(yīng)的氧化物，焙燒過程放出大量熱，完全可以維持反應(yīng)所需溫度。硫鐵礦的粒度影響焙燒反應(yīng)速率和脫硫程度，還關(guān)系到焙燒的操作狀態(tài)。但是，水洗流程產(chǎn)生污水中的硫酸濃度太低，難于回收，二氧化硫有一部分溶解在污水中損失，污水中含有砷、氟、礦塵等有害雜質(zhì)，需要進(jìn)行處 理，否則會造成環(huán)境污染。塔槽一體化即干燥塔、一吸塔、二吸塔均不設(shè)外部泵槽，由各塔的底部分別存液，循環(huán)泵設(shè)于塔外的管道上，國內(nèi)比較典型的為貴州甕福 2 400kt/a 硫鐵礦制酸裝置。這種流程非常緊湊，但電除塵器需專門設(shè)計且操作管理要求較高。含煤硫鐵礦含硫 35％一 40%，含碳 10％一 20%。 （ 5） 硫酸工業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢 硫酸工業(yè)的技術(shù)發(fā)展趣勢，主要有以下幾個方面： 1) 提高 SO2 氣體的濃度，強(qiáng)化設(shè)備，降低投資； 2) 降低系統(tǒng)阻力； 3) 采用耐腐蝕材料，保證設(shè)備可靠運(yùn)轉(zhuǎn)； 4) 提高余熱利用效率； 5) 消除污染； 6) 生產(chǎn)設(shè)備大型化和集中化； 7) 采用電子計算機(jī)控制技術(shù)； 8) 改進(jìn)冶煉煙氣制酸技術(shù)； 9) 加速新技術(shù)的開發(fā)與研究。所以應(yīng)引起高度重視和適度控制。預(yù)計 2021年硫酸產(chǎn)量可超過 4400 萬噸 ，同比增長 %；其中硫磺制酸 2021 萬噸，同比增長 %；冶煉煙氣制酸 900 萬噸，同比增長 %；硫鐵礦制酸 1450 萬噸，同比增長 %；其它制酸 55 萬噸，與 2021 年基本持平。 2021 年我國硫酸表觀消費(fèi)量為 萬 t。 1． 2 文獻(xiàn)綜述 1． 2． 1 工業(yè)制取硫酸的種類 1． 硫鐵礦制酸 硫鐵礦在沸騰焙燒爐內(nèi)通空氣燃燒產(chǎn)生 SO2氣體，經(jīng)余熱鍋爐回收熱量后，依次通過旋風(fēng)除塵和電除塵進(jìn)行干法除塵。塔式法的生產(chǎn)原理，是借助于氮氧化物的氧化傳遞作用，將二氧化硫氧化成三氧化硫。大量用于生產(chǎn)磷肥 (過磷酸鈣 )和氮肥 (硫酸銨 ),消耗量幾乎占硫酸產(chǎn)量的一半以上；在有機(jī)化工、纖維、塑料、染料以及農(nóng)藥生產(chǎn)中都要用硫酸；無機(jī)化工中硫酸鹽、磷酸鹽、鉻酸鹽等無機(jī)鹽的生產(chǎn)，也要用硫酸；國防和原子能工業(yè)中制造各種無煙炸藥、從鈾礦中萃取鈾；冶金工業(yè)中金屬精煉、石油工業(yè)產(chǎn)品精制等。 1． 1． 1 硫酸工業(yè)發(fā)展簡史 1．目前，我國共有硫酸生產(chǎn)企業(yè) 600 多家，其中小型硫酸廠占 80%左右，產(chǎn)量占總產(chǎn)量的 55%左右，其生產(chǎn)工藝、設(shè)備和環(huán)保等技術(shù)水平相對比較落后 ，原材料消耗高，設(shè)備效率低，環(huán)境污染較嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)效益較差，與大型企業(yè)相比仍有相當(dāng)大的差距，嚴(yán)重影響了這些企業(yè)的市場競爭力。 本設(shè)計由本人獨(dú)立完成，在此期間得到了指導(dǎo)老師宋春玲及其它同學(xué)的熱情幫助和支持，謹(jǐn)此表示衷心感謝！ 由于時間倉促，本人水平有限，設(shè)計中難免存在不少問題，敬請各位老師、師傅指正！ 編者：汪永剛 日期： 2021 年 5 月 1 總論 1． 1 概述 硫酸是 重要的基礎(chǔ)化工原料之一，是化學(xué)工業(yè)中最重要的產(chǎn)品，主要用于制造無機(jī)化學(xué)肥料，其次作為基礎(chǔ)化工原料用于 有色金屬 的冶煉、石油精煉和石油化工、紡織 印染 、無機(jī)鹽工業(yè)、某些無機(jī)酸和有機(jī)酸、 橡膠 工業(yè)、油 漆工業(yè)以及國防軍工 、 農(nóng)藥 醫(yī) 藥、制革、煉焦等工業(yè)部門，此外還用于鋼鐵酸洗 。因此在稀釋濃硫酸時，只能把濃硫酸在攪拌下緩緩地倒入水中，絕不能把水倒入濃硫酸中 硫酸是化工 的重要產(chǎn)品之一，在國民經(jīng)濟(jì)中有著十分廣泛的用途。由于鉛室法設(shè)備龐大，耗鉛量多，且成品酸濃度低，所以這種生產(chǎn)方法已被淘汰。成品酸中含有部分氮氧化物，為補(bǔ)充氮氧化物的損耗，生產(chǎn)過程中要不斷補(bǔ)充濃硝酸。由于進(jìn)口硫磺一直在高價位運(yùn)行，部分硫磺制酸裝置改回硫鐵礦制酸，硫鐵礦制酸一改過去的下降趨勢，產(chǎn)量達(dá)到 萬 t，比 2021 年增長 %，占總產(chǎn)量的 %；硫磺制酸產(chǎn)量為 萬 t，占總產(chǎn)量的 %；冶煉煙氣制酸產(chǎn)量為 萬 t，占總產(chǎn)量的 %；磷石膏及其他制酸產(chǎn)量為 萬 t。 2021 年 1～2月總產(chǎn)量為 萬噸，比 2021 年同期 萬噸增長 ％。我國對硫磺需求的快速增長將引起世界市場硫磺供求和 價格的波動，若不及時加以適當(dāng)?shù)目刂?，?dāng)我國硫磺進(jìn)口量占到世界硫磺貿(mào)易量的 20%時，世界市場硫磺價格將出現(xiàn)不斷上漲的趨勢，我國硫磺制酸將面臨極大的 風(fēng)險，同時會導(dǎo)致硫鐵礦企業(yè)萎縮，使我國硫酸工業(yè)以及需要硫酸的工業(yè)受到極大的損失。我國磷復(fù)肥工業(yè)的發(fā)展將充分利用冶煉煙氣制酸資源，繼續(xù)貫徹 “酸肥結(jié)合 ”的發(fā)展方針，促進(jìn)高濃度磷復(fù)肥和冶煉煙氣制酸工業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。浮選硫鐵礦又稱尾砂，含硫量為 30%40%。 2． 2． 2 焙燒流程 焙燒流程一般為 :焙燒爐 — 廢熱鍋爐 — 旋風(fēng)除塵器 — 電除塵器，也可以不設(shè)旋風(fēng)除塵器，甕福 2 x 400 kt/a 硫鐵礦制酸項(xiàng)目、原南化七系統(tǒng)等即如此。 2． 2． 4 干吸流程 干吸流程有塔槽一體化流程、三塔一槽流程、三塔兩槽流程和三塔三槽流程。 與封閉洗流程比較，水洗流程基建費(fèi)用低、設(shè)備少、操作管理簡便。硫鐵礦含硫量一般為 3050%,25％以下則為貧礦。粉礦經(jīng)過鎖氣閥及運(yùn)輸設(shè)備送至成品庫焙燒使用。但溫度太高，會使礦料熔融，引起爐內(nèi)結(jié)疤，破壞了爐內(nèi)正常操作。 3． 2． 2 硫鐵礦焙燒設(shè)備 焙燒爐有塊礦爐、機(jī)械爐、沸騰爐等幾種型式，我國廣泛使用沸騰爐。 焙燒車間開停車方法 開車 沸騰爐升溫的方法有幾種，如：木柴，木炭或木屑升溫法；柴油、礦料、木 柴（柴油）載體升溫法等。 短期停爐后的開車 ，通知原料工段供料，通知系統(tǒng)其他崗位進(jìn)行開車前的準(zhǔn)備工作 。 。 ，停止喂料，停送風(fēng)機(jī)，并通知轉(zhuǎn)化工段停車。 3． 4 爐氣凈化工藝 第 一 洗滌塔 3． 4． 1 凈化的目的和指標(biāo) 在焙燒過程中硫鐵礦中的 As、 Se 、 F 等元素轉(zhuǎn)入爐氣，以 As2O3 SeO2 HF形態(tài)存在。 3． 4． 2 凈化的原理及設(shè)備 根據(jù)爐氣中雜質(zhì)種類的特點(diǎn)，可用 U形管除塵、旋風(fēng)降塵、水洗（或酸洗）、電除塵、干燥等凈化方法逐級進(jìn)行分離。 電除塵 (霧 )是利用氣流通過高壓直流電場，使直徑小于 帶相反電荷的電極上，從而與氣體分離。采用的方法是 降溫，同時輔以增濕，使霧粒吸收水分而長大。無污酸、污水排出，減少了硫酸生產(chǎn)對環(huán)境的污染。 以 V2O5為主體， SiO2為載體，以 K2O 或 Na2O 為促進(jìn)劑 的釩催化劑。 在低溫范圍內(nèi)，由于 Kc 值很大，提高溫度使 k2值變大，速率是增大的。目前最終轉(zhuǎn)化率一般確定為 ％。 SO3氣體和水蒸氣迅速結(jié)合成硫酸分子，生成的硫酸分子來不及溶解于水中。 2．冷凝成酸 冷凝成酸適用于轉(zhuǎn)化氣中含有水分的場合，這時氣體中的 SO3與水蒸氣結(jié)合成硫酸蒸汽： SO3（氣）＋ H2O（氣）＝＝ H2SO4(氣 )＋ 125kJ 當(dāng) H2SO4的蒸汽分壓超過其飽和蒸汽壓，凝成酸溶液： H2SO4（氣）＝ H2SO4（液）＋ kJ 吸收成酸為化學(xué)吸收過程，吸收劑為 ％濃硫酸，操 作溫度較低，進(jìn)塔氣體溫度一般控制在 120～ 200℃。 廢渣利用的途徑有：①生產(chǎn)水泥的含鐵原料；②煉鐵原料；③提煉有色金屬及貴金屬；④作石油鉆井用的釩土加重劑；⑤制磚、鋪路等。 （ 3）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo) 有設(shè)備生產(chǎn)能力、生產(chǎn)效率、設(shè)備利用率等；經(jīng)濟(jì)指標(biāo)指消耗定額、生產(chǎn)成本和勞動生產(chǎn)率等。 入方： a 礦砂待入熱量（物理熱或物理焓） Q1。查得 0～ 950℃下氣體的平均等壓熱容， KJ/(Kg.℃ ) H2O O2， N2 忽略 SO3 的物理焓 .則， tCNCOCSOmQ PNPOP S O ????????? 222 %%% 2226 干 )( tmCrMtCm PP ????????水水水出口爐氣水爐灰爐灰 950)( ??????? V )95018 ( ??????? 5950)( ??????? ?? g 爐體熱損失 損失Q .熱損失可由加入熱量的 5%估計。其優(yōu)點(diǎn)在于省卻了精礦干燥工序，避免了粉塵污染及精礦飛揚(yáng)損失；焙燒溫度易于調(diào)節(jié)；該崗位操作環(huán)保條件好。中部是爐底氣體分布裝置，通常稱作空氣分布板， 其作用是支承爐 內(nèi)物料并均勻分布?xì)怏w。 表 1 沸騰焙燒爐氣體分布板隔熱材料的配比 成 分 配比 /％ 耐火澆注料 抹面砂漿 水玻璃（密度 ,模數(shù) ~,為干料的百分?jǐn)?shù)） 17 25 耐火粘土粉（粒度 的不少于 70％） 23 29 硅氟酸鈉（為 水玻璃的百分?jǐn)?shù)） 2 3 耐火粘土砂（ ~5mm） 23 43 耐火粘土塊（ 5～ 20mm） 35 單一耐火材料隔熱層耐火澆注料，其組成材料及配比如下：礬土水泥 12％～20％，高鋁礬土熟料粉（粒度小于 要大于 85％）為 0～ 15％，高鋁礬土熟料（粘度小于 3mm 的占 15％，粒度 3～ 6mm的占 20％，粒度 6～ 15mm 占40％）外加水 8～ 12％。耐火澆注料搗制成的爐頂，由于澆制爐頂?shù)恼w性較好，施工過程較簡單，因此在中小型爐子上得到采用。當(dāng)鋼外殼壁面溫度低于所生成的硫酸露點(diǎn)時，硫酸就在鋼殼壁面上凝結(jié)而產(chǎn)生腐蝕。最外層再設(shè)置一個由薄板制作的外殼，使保溫材料免遭雨水、大風(fēng)、碰撞等因素而破壞，起到保護(hù)作用。X、 Y 型根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向不同分為 N 型和 S 型。除塵效率高，對高濃度粉塵處理效果優(yōu)勢突出。焙燒強(qiáng)度決定后，沸騰爐的 主要尺寸也就相應(yīng)地確定了，有關(guān)流態(tài)化的計算，一般只作復(fù)核。 日， 是最理想的。 2． 設(shè)備布置設(shè)計 本設(shè)計中的大部分設(shè)備由于沒有特殊要求，因而可露天布置，露天布置設(shè)備有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 可節(jié)約建筑面積，節(jié)省基建投資 （ 2） 可節(jié)約土建工程量，加快基建速度 （ 3） 有利于化工生產(chǎn)的防水，防爆和防毒 （ 4） 對廠房的擴(kuò)建改建具有較大的靈活性