【文章內容簡介】 成品。 硫鐵礦經(jīng)原料工序破碎、篩分和配礦后，由斗式提升機送入原料倉中，經(jīng)皮帶喂料機送入沸騰焙燒爐內，進行沸騰焙燒。在沸騰焙燒爐前有爐前空氣鼓風機向沸騰爐內鼓入空氣，焙燒爐內生成的二氧化硫爐氣由設在干燥塔后的二氧化硫主（鼓 風機）抽吸，使沸騰爐頂保持微負壓狀態(tài)，以免爐氣從加料口和溢渣口逸出。爐氣在經(jīng)過凈化設備時，由于受到設備阻力 而使其壓降降低，在到達主風機投料硫鐵礦石原料 礦石原料的預處理 制取二氧化硫爐氣 催化氧化 爐氣的凈制和凈化 成酸 %硫酸 三氧化硫氣體 7 進口時，爐氣壓強已下降到 O 左右。為了克服主風機后熱交換器、轉化器和吸收塔等設備的阻力，主風機出口也需相應的正壓強值。出沸騰爐爐氣中二氧化硫濃度較高（約為 12～ 13%），經(jīng)過泡沫洗滌塔后補充來自脫吸塔的空氣，以提高爐氣中氧的濃度，并使二氧化硫濃度降低到入轉化器所需要的濃度。為了維持干燥和吸收塔循環(huán)酸槽酸的濃度穩(wěn)定，如前所述，需要把 %的吸收酸連續(xù)地由吸收酸泵（或吸收酸循環(huán)酸槽）送入干燥酸槽；同時把 93%的干燥酸也連續(xù)地 由干燥酸泵（或干燥酸槽）送到吸收酸槽。當需要生產(chǎn) %的濃硫酸時；則從吸收酸槽導出產(chǎn)品酸；如需要生產(chǎn) %的濃硫酸時，則從干燥酸槽導出產(chǎn)品酸。 ⑴ 原料工段 在倉庫貯存的硫精礦，由裝載機送入加料斗，經(jīng)圓盤給料機 、膠帶輸送機送入籠式破碎機，將成球的尾沙打散，再由膠帶輸送機送入振動篩篩分，篩上粗顆粒礦經(jīng)膠帶輸送機返回倉庫，篩下粒度合格的成品礦由膠帶輸送機送入焙燒工段爐前料斗。 ⑵ 焙燒工段 來自原料工段的硫鐵礦入爐前料斗貯存，經(jīng)膠帶 給料機加入沸騰爐，焙燒產(chǎn)生的濃度為 12～ 13%、溫度為 900℃ 的含 SO2 爐氣經(jīng)余熱鍋爐移熱降溫至 380℃ ,以旋風出塵器及電除塵器除塵 ,使塵含量降至 ≤ 。焙燒硫鐵礦所需空氣的由空氣鼓風機從爐底送入。沸騰爐排出的礦渣，余熱鍋爐及旋風出塵器、電除塵器排出的礦塵進入淋撒式冷卻增濕滾筒冷卻后噴水增濕。用膠帶輸送機送入堆場，以汽車運出。 ⑶ 凈化工段 自焙燒工段來的 350℃ 爐氣進入文氏管，與噴淋的 15%左右的稀硫酸接觸傳質傳熱降溫，除去大部分礦塵及其他雜質，然 后進入泡沫塔以 2～ 3%稀硫酸噴淋洗滌，進一步除去礦塵及其他雜質，由間冷器移熱降溫至 40℃ 左右，經(jīng)電除霧器除去酸霧，使酸霧降至 。 文氏管排出的 15%的稀硫酸經(jīng)斜管沉降器沉降分離礦塵后，進入循環(huán)酸槽，從泡沫塔循環(huán)酸泵出口來的 2～ 3%稀硫酸由斜管沉降器出口引出，入稀酸貯槽貯存。斜管沉降器間斷排出的污泥與設備地坪沖洗酸性水一道經(jīng)酸性水池以泵送至8 污水處理站。泡沫塔排出的 2～ 3%稀硫酸入循環(huán)酸槽，從間冷器循環(huán)酸槽溢流出來的冷凝液調節(jié)其濃度，由循環(huán)酸泵送入泡沫塔噴淋，增加的稀酸串入文 氏管循環(huán)酸槽。間冷器排出的冷凝液入循環(huán)槽，以循環(huán)泵間斷或連續(xù)送入間冷器噴淋。電除霧器除下的酸霧進入間冷器循環(huán)槽。凈化工段補充的工藝水加入間冷器循環(huán)槽。 ⑷ 干吸工段 自凈化工段來的爐氣以空氣調節(jié) SO2濃度至 ～ 8%后進入干燥塔，經(jīng)噴淋的 93～ 94%硫酸干燥使水份降至 ，并經(jīng)塔頂絲網(wǎng)除沫器除去酸沫后進入轉化工段。 干燥塔內吸收水份后的硫酸流入循環(huán)槽，以一吸塔循環(huán)酸系統(tǒng)串入的 98%硫酸維持其濃度，以循環(huán)酸泵送入干燥塔酸冷卻器，冷卻降溫后入干燥塔噴淋。增多的 93～ 94%硫酸串入一吸塔循環(huán)槽。 來自轉化工段的第一次轉化氣一部分進入發(fā)煙硫酸吸收塔，吸收大部分 SO3進入一吸塔，一部分直接進入一吸塔，吸收 SO3 的爐氣經(jīng)塔頂絲網(wǎng)除沫器除去酸沫后，返回轉化二段進行第二次轉化。 發(fā)煙硫酸吸收塔以 %發(fā)煙硫酸噴淋吸收 SO2 濃度升高后的發(fā)煙硫酸進入循環(huán)槽由一吸塔系統(tǒng)串來的 98%酸調節(jié)其濃度，以循環(huán)泵送入酸冷卻器冷卻降溫后入吸收塔噴淋，生成 %發(fā)煙硫酸產(chǎn)品進入成品工段。 第一吸收塔以 98%硫酸噴淋，吸收 SO3濃度升高后的硫酸流入循環(huán)槽，配入干燥塔循環(huán)系統(tǒng)串來的 93%硫酸，并 加水維持其濃度，以循環(huán)酸泵送入一吸塔酸冷卻器冷卻降溫后入一吸塔噴淋。增多的 98%硫酸一部分串至干燥塔循環(huán)槽，一部分作為成品酸送入成品酸計量槽。 來自轉化工段的第二次轉化氣進入第二吸收塔，吸收 SO3 并經(jīng)塔頂絲網(wǎng)除沫器除去酸沫后由煙囪放空。 第二吸收塔以 98%硫酸噴淋，吸收 SO3濃度升高的硫酸流入循環(huán)槽，加入清水調節(jié)其濃度，以循環(huán)酸泵送入二吸塔酸冷卻器冷卻降溫后入二吸塔噴淋。增多的 98%硫酸串入一吸塔循環(huán)槽。 系統(tǒng)可以按市場需求產(chǎn) 98%硫酸或 93%硫酸。當需要 93%硫酸時，由干燥塔系統(tǒng)產(chǎn)出 93%硫酸。當需要 98%硫酸時由一吸塔系統(tǒng)產(chǎn)出 98%硫酸。 9 ⑸ 轉化工段 來自干吸工段干燥塔 SO2濃度為 ～ 8%的爐氣，經(jīng) SO2鼓風機升壓、第 ⅲ 換熱器及第 ⅰ 換熱器殼側與管側 SO3氣換熱，溫度升至 430℃ 后入轉化器進行第一次轉化。經(jīng)一、二、三段催化劑反應轉化率達 92%的轉化氣，進入第 ⅲ 換熱器管側與殼側爐氣換熱降溫后進入干吸工段第一吸收塔進行第一次吸收。 SO3被吸收后的氣體經(jīng)第 ⅴ 換熱器、第 ⅳ 換熱器、第 ⅱ 換熱器殼側與管側 SO3氣換熱升溫至420℃ 進入轉化器進行第二次轉化。經(jīng)第四、第五段催化劑反應總轉化率 達%。二次轉化氣經(jīng)第 ⅴ 換熱器管側與殼側 SO2氣換熱降溫后入干吸工段第二吸收塔進行第二次吸收。轉化器開工升溫，以電加熱器加熱干燥空氣來進行。 ⑹ 成品工段 由干燥塔系統(tǒng)產(chǎn)出的 93%硫酸或由一吸塔系統(tǒng)產(chǎn)出的 98%硫酸進入計量槽，以位差流入貯罐貯存。 %發(fā)煙硫酸直接進入貯罐貯存。 硫鐵礦生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖 1沸騰培燒爐； 2空氣鼓風機； 3廢熱鍋爐； 4旋風除塵器； 5電除塵器； 6冷卻塔；7洗滌塔； 8循環(huán)槽； 9稀酸泵； 10氣體冷凝器； 11第 一級電除霧器； 12第二級電除霧器； 13干燥塔； 14， 24循環(huán)槽及酸泵； 15,25酸冷卻器； 16二氧化硫鼓風機； 17,18,20,21氣體換熱器； 19轉化器； 22中間吸收塔； 23最終吸收塔 第四章 工藝參數(shù)計算 10 物料衡算 年產(chǎn) 6500 噸硫酸的生產(chǎn)設計的工藝計算書 一、硫鐵礦焙燒工序：生產(chǎn)條件： 硫鐵礦純度 W(FeS2 =90%) 空氣過剩系數(shù) a= 物料流程示意圖如圖 62： 圖 62 硫鐵礦焙燒工序 以 1t 硫鐵礦為基準 W(FeS2 ) =)( )( 22FeSMFeSm 100% 由 W(FeS2 ) ==90%（已知）得 )( 2FeSm ==900kg n(FeS2 ) =Mm =molgkg/120900= 4FeS2 +11O2 =2Fe2 O3 +8SO2 需要消耗的氧氣為 n（ O2 ） =411 n(FeS2 )= kmol 通入的氧氣為 kmol= kmol 需要通入的空氣為 = kmol 空氣中的氮氣為 kmol－ kmol= kmol 生成的二氧化硫為 n（ SO2 ） =2 kmol=15 kmol 生成的 Fe2 O3 為 n（ Fe2 O3 ） = kmol= kmol 剩余的氧氣為 kmol－ kmol= kmol 表 71 輸入 — 輸出物料表基準 1t硫鐵礦 輸入 輸出 組分 質量 /kg 分子量 組分 質量 /kg 分子量 硫鐵礦 W(FeS2 =) 空氣 O2 為 N2 為 沸 騰焙燒 二氧化硫爐氣 爐渣 11 FeS2 900 120 Fe2 O3 600 160 雜質 100 SO2 960 64 O2 990 32 O2 330 32 N2 3259 28 N2 3259 28 雜質 100 總計 5249 5249 二、爐氣的凈化 和干燥工序如圖 73： 圖 73 爐氣的凈化和干燥工序 由焙燒工序輸送來的二氧化硫爐氣，經(jīng)過凈化和干燥工序之后，除去了爐氣中的有害雜質，但爐氣中的二氧化硫、氧氣、氮氣的量并沒有發(fā)生較大的變化。由表 1知： n(SO2 )=15 kmol n(O2 )= kmol n(N2 )= kmol 三、二氧化硫催化氧化工序：工藝條件 570C0 ,k? = 由凈化和干燥工序輸送來的原料量 n(SO2 )=15kmol n(O2 )= n(N2 )= kmol x(SO2 )=11% x(O2 )=% x(N2 )=% 物料流程示意圖如圖圖 74： 圖 74 二氧化硫催化氧化工序 計算基準 1mol 原料平衡轉化率為 x SO2 為 11% O2 為 % N2 為 % 催化氧化 SO2 為 － x O2 為 － x SO3 為 x N2 為 粗二氧化硫爐氣 爐氣冷卻和干法除塵 干爐氣 爐氣濕法凈化 濕爐氣 爐氣的干燥 93%硫酸 二氧化硫爐氣 礦渣 清水 12 SO2 +21O2 ? SO3 開始 轉化 x 平衡 － －x 輸出總物料量： － + －x+ + =1－ x k? =21223])([)()(???POPPSOPPSOP k? =21] [ )1(xxppxxppxxPP???????? k? = 則 x= 輸出總物料 1－ = W(SO2 )= )( ? 100%=% W(O2 )= ?? 100%=% W(SO3 )= ? 100%=% W(N2 )= 100%=% 表 72 輸入 — 輸出物料表基準 1mol原料 輸入 輸出 組分 物 質 的 量（ mol） 摩爾分數(shù)（ %） 組分 物 質 的 量（ mol） 摩爾分數(shù)（ %） SO2 11 SO2 O2 O2 N2 SO3 13 N2 總計 1 100 100 1mol 原料生成 的 SO3 由凈化和干燥工序輸送來的原料量 n= 則 的原料相應生成 的 SO3 四、 SO3 的吸收工序 原始數(shù)據(jù)：硫酸的生產(chǎn)能力為 6500 噸 /年；年工作時 間 7200h 純度為 98%的濃硫酸 SO3 +H2 O= H2 SO4 以 1 h 為基準 h kg720210006500? = kg/h 純硫酸量 98%= SO3 +H2 O= H2 SO4 X 80 98 =9880 X= n(SO3 )=Mm = = 由硫鐵礦焙燒工序和二氧化硫催化氧化工序知 1t硫鐵礦生成 kmol 的 SO3 y硫鐵礦生成 的 SO3 y1= y= 年產(chǎn) 6500 萬噸 98%的濃硫酸，每小時需要焙燒 796kg 硫鐵礦 熱量衡算 沸騰焙燒爐能量衡算 14 計算基準：以 1t硫鐵礦 [即 n(FeS2