【正文】 轉化氣露點 /℃ 112 121 127 131 135 138 141 二、濃 硫酸吸收過程的原理 和影響因素 94 三、三氧化硫吸收的工藝流程 濃酸吸收三氧化硫氣體，一般在塔設備中進行。吸收三氧化硫系放熱過程，隨著吸收過程的進行，吸收酸的溫度隨著增高，為使循環(huán)酸的溫度保持一定，必須使其通過冷卻設備，以除去在吸收過程中增加的熱量。每個吸收塔除應有自己的循環(huán)酸貯槽外，還應有輸送酸的泵。因此，吸收工序的設備應由吸收塔、酸貯槽、泵和冷卻器等組成。 95 三、三氧化硫吸收的工藝流程 （一）流程配臵方式 甲方式 ： 乙方式： 丙方式： 吸 收 塔 酸貯槽 泵 冷卻器 吸 收 塔 酸貯槽 泵 冷卻器 酸貯槽 泵 冷卻器 吸 收 塔 96 三、三氧化硫吸收的工藝流程 它們通?？山M成以下三種不同的流程，如 圖 所示。 ? 流程（ a）的特點：酸冷卻器設在泵后，酸流速較大，傳熱系數(shù)大，所需的換熱面積較小，干吸塔基礎高度相對較小，可節(jié)省基建費用；冷卻管內酸的壓力高，流速大，溫度較高，腐蝕較嚴重；酸系輸送的酸是冷卻前的熱濃酸，酸泵的腐蝕較嚴量。 ? 流程（ b）的特點：酸冷卻器管內酸液流速小，需較大傳熱面積；塔出口到酸槽的液位差較小，可能會因醉液流動不暢而造成事故；冷卻管內酸的壓力小，流速小，酸對換熱管的腐蝕較小。 ? 流程（ C）的特點：酸的流速介于以上兩種流程之間，傳熱較好；冷卻器配臵在泵前，酸在冷卻器管內流動一方面靠位差，另一萬面靠泵的抽吸，管內受壓較小，比較安全。 97 四、生產發(fā)煙硫酸的吸收流程 ?標準發(fā)煙硫酸含游離 SO320%， H2SO480%。若按100%無水硫酸折算，其濃度為 %。 ?二次吸收流程如 圖 。一次吸收用發(fā)煙硫酸，二次吸收用 %的濃硫酸，以保證吸收率。 ?注意：吸收流程中由于吸收后酸溫升高，所以設有酸冷卻器，并且循環(huán)酸還要稀釋以保持操作穩(wěn)定。 ?生產發(fā)煙流酸的干燥吸收過程如 圖 。 98 五、生產濃硫酸的吸收流程 ?一種普遍采用的一次吸收流程如 圖 。 ?轉化氣從塔底送入，濃硫酸從塔頂噴淋。進塔氣溫度 140~160℃ ，噴淋酸溫控制在 50℃ 以下，出塔酸溫用噴淋量控制，使出塔酸溫 70℃ 。 ?吸收酸同樣要冷卻和稀釋后循環(huán)。 99 用其它含硫原料制硫酸 一 、 硫磺 ?（一） 工藝流程 （ 圖 ） ?（二）流程特點 省去了濕法凈化工序 熱能利用率高 二、石膏 反應式： 2CaSO4+C==2CaO+2SO2+CO2 100 三 、 有色金屬冶煉氣 （一）主要設備 沸騰爐、燒結爐、鼓風爐、反射爐、電爐、閃速爐、轉爐等 （二） 主反應： 2PbS+3O2==2PbO+2SO2+Q 2ZnS+3O2==2ZnO+2SO2+Q 4FeS2+11O2==2Fe2O3+8SO2+Q 副反應 2PbO+2SO2+O2==PbSO4+Q 2ZnO+2SO2+O2==ZnSO4 PbS+2PbO==3Pb+SO2 用其它含硫原料制硫酸 101 三廢治理與綜合利用 ?三廢指廢渣、廢水、廢氣。 一、 尾氣中有害物的處理 ?尾氣中主要有 SO2，極少量 SO3及酸霧。 ?當用兩轉兩吸流程時，轉化率達到 %以上時，廢氣可不處理，直接排放。所以兩轉兩吸流程現(xiàn)在廣泛被采用。 ?氨－酸法是用氨水吸收尾氣中的 SO SO3及酸霧，最終生成 (NH4)2SO4溶液。氨－酸法過程由吸收、分解及中和三個部分組成。 ?氨－酸法處理尾氣的基本原理如下。 102 1 吸收 氨水吸收 SO2，先生成 (NH4)2SO3和 NH4HSO3溶液，其反應如下 : SO2(g) + 2NH3?H2O(aq) = (NH4)2SO3(aq) + H2O (NH4)2SO3(aq) + SO2(g) + H2O = 2NH4HSO3(aq) 同時，尾氣中少量 SO3及酸霧發(fā)生下列反應： 2(NH4)2SO3+ SO3+ H2O = 2NH4HSO3 + (NH4)2SO4 2(NH4)2SO3+ O2= 2(NH4)2SO4 2NH3?H2O + H2SO4 = (NH4)2SO4 + 2H2O 吸收過程中， (NH4)2SO3濃度下降，吸收能力下降，因此要不斷補充氨，保持操作穩(wěn)定。 NH3(g) + NH4HSO3 = (NH4)2SO3 為了保持亞硫酸銨和亞硫酸氫銨的比例穩(wěn)定，要移出部分母液去分解。 一、 尾氣中有害物的處理 103 2 分解系統(tǒng) 因補充氨而使吸收液量有所增加，多余的吸收液用 93％硫酸進行分解，可得到含有一定量水蒸氣的純 SO2和(NH4)2SO4溶液，反應如下： H2SO4 + (NH4)2SO3 = (NH4)2SO4 +SO2 +H2O H2SO4 + 2NH4HSO3 = (NH4)2SO4 +2SO2 +2H2O 為使亞銨鹽反應完全，硫酸要過量。 分解出來的 SO2，用 H2SO4干燥后得到純 SO2氣體，工業(yè)上可單獨加工成液體 SO2產品。 一、 尾氣中有害物的處理 104 3 中和系統(tǒng) 分解過程加入的過量 H2SO4需再用氨水中和再返回系統(tǒng)。 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 由于氨水吸收 SO2本質上是酸堿化學反應，平衡常數(shù)很大，所以平衡時溶液中 SO2濃度很大。所以吸收率一般很高。主要因素是考慮溶液循環(huán)利用和綜合效益。 從以上過程可以看出，第一步被吸收的 SO2，在第二步用 H2SO4分解時制得了產品 SO2，第一步與第三步加入的氨與第二步加入的 H2SO4形成了 (NH4)2SO4母液。從反應的角度看，生產中相當于利用 NH3與 H2SO4反應生成 (NH4)2SO4，把尾氣中 SO2回收下來。 一、 尾氣中有害物的處理 105 ?氨酸法典型流程如 圖 。 ?吸收分二段以滿足排放氣 S含量要求。母液是循環(huán)的，且分離出的 SO2分別用于制酸或得到較純 SO2干燥后作為產品。 一、 尾氣中有害物的處理 106 二、污酸污水污液的處理 ?前面已談到，生產過程中必定有廢酸、廢水和廢液，并且其中可能含有少量砷、硒、氟等。絕不能隨便排放，必須處理達標后才能排放。若污水量大，治理成本較高，所以目前都推廣環(huán)保型兩轉兩吸工藝。 （一）污水處理辦法有： ? 加堿中和：加石灰石等堿性物質中和并將砷氟等有害物質除去。 ? 硫化中和：主要用于冶煉煙氣產生的污酸處理。一般要先除去鉛再經硫化除去銅和砷，最后再中和清液達標排放。 107 原理 ： 用石灰或電石渣中和法 CaO+H2O==Ca(OH)2 Ca(OH)2+H2SO4==CaSO4↓+2H2O Ca(OH)2+2HF==CaF2+2H2O Ca(OH)2+2H3AsO3==Ca(AsO2)2↓+4H2O (As7mg/L) Ca(OH)2+2H3AsO3==2Ca(OH)AsO2+4H2O (As7mg/L) Ca(OH)2+FeSO4==Fe(OH)2+CaSO4↓ 4Fe(OH)2+2H2O+O2==4Fe(OH)3 2Fe(OH)2+3As2O3==2Fe(AsO2)3↓+3H2O 當 As50mg/l時 CaOCl2+H3AsO3==CaCl2+H3AsO4 2H3AsO4+3Ca(OH)2==Ca3(AsO4)2↓+6H2O 二、污酸污水污液的處理 108 污水處理流程示意 污水 排放 泵 礦渣熄滅口 清水池 一級 沉降池 中和池 斜管 沉降池 二次沉積物 二、污酸污水污液的處理 109 二、硒的提取 加 熱 器 電 除 霧 器 冷 凝 液 槽 吸 濾 器 包 裝 設 備 干 燥 器 富泥 90100℃ 二、污酸污水污液的處理 110 二、燒渣的綜合利用 ?硫鐵礦焙燒后有大量燒渣，爐底燒渣含鐵量較低，殘硫較高，一般要處理后才能用于煉鐵。礦塵經收集后可以直接用于煉鐵，其中含硫量低?？傊?，燒渣處理基本原則是盡量利用它來煉鐵。根據礦渣的成份也可以用于制 FeCl3, FeSO4， Fe2O3等。特別是礦渣中若含貴金屬如黃金等，則要專門設計將其提取出來。 ?如果鐵含量較少，成份復雜，煉鐵效益很低時，可以用礦渣生產水泥?？傊荒茌p易排放亂堆，污染環(huán)境。 111 本章內容完 112 我國硫酸的主要消費范圍如下 ?化肥： 普鈣 、 硫銨 、 重鈣 、 磷銨 。 ?化工： 敵百蟲 、 敵敵畏 、 DDT、 有機玻璃 、 環(huán)氧樹脂 、 離子交換樹脂等等 。 ?輕工： 合成洗滌劑、三聚磷酸鈉、合成脂肪酸、自行車、皮革、合成革。 ?紡織： 維尼綸、腈綸、印染布、針織用紗。 ?冶金： 鋼材酸洗、氟化鹽、電解銅、電解鋅、電解鎳。 ?石油化工： 原油加工、石油催化劑、石油添加劑、己內酰胺、聚乙烯醇、丙烯腈。 ?其它行業(yè) 主要是指醫(yī)藥工業(yè)和軍工。 圖4 9 三塔兩電酸洗流程1第 一洗滌器；2第 二洗滌器；3第 一段電除霧器；4增 濕塔；5第 二段電除霧器； 6沉 淀槽；7冷 卻器；8循 環(huán)槽；9循 環(huán)酸泵去干燥塔電除塵來的 SO 2 氣副產稀酸酸泥圖21 4 兩 塔一器兩電酸洗流程1空 塔。2高 位槽。3洗 滌塔。4冷 卻器。5電 除霧器。6沉 降槽。 7硅 反應槽。8,9 循 環(huán)槽。10 冷卻排液槽。11 洗滌水槽。12 泵爐氣爐氣酸去轉化工序酸熱濃酸洗流程1熱 酸塔；2泡 沫塔；3干 燥塔；4捕 沫塔；5冷 卻塔；6立 式泵；7循 環(huán)槽圖 經 典水洗流程第一洗滌塔；2 第二洗滌塔；3 第一、二級除霧器；4 干燥塔；5 濃酸冷卻器；6 濃酸泵；7 清水泵；8 沉降桶； 11 污 水泵；10 沉 降槽；12 吹 出塔去轉化工序爐氣清水爐氣水水水去干燥污水空氣 圖48二 文一器一電水洗流程示意圖1 第一文氏管；2， 4 旋風分離器；3 第二文氏管；5 間接冷卻器； 6 電除霧器；7 脫吸塔（三）凈化工藝流程 圖 54 逆噴型洗滌器 l－溢流槽； 2， 4－一、二段噴噴； 3－應急水噴嘴； 5－過渡管； 6－邊噴管； 7－集液槽 （三）凈化工藝流程 圖 5－ 5 動力波三級洗滌器冷化流程 1， 6－一級和二級動力波洗滌器泵； 2， 7－一組和二級動力被洗滌器； 3－板式冷卻器； 4－氣體冷卻塔泵； 5－氣體冷卻塔 五段爐氣泠激式轉化流程1主 鼓風機；2冷 熱交換器；3 中 熱交換器；4 熱 熱交換器； 5轉化器 ；6三氧 化硫冷卻器；7冷風機由開工預熱器來氣熱風放空去吸收二氧化硫氣體爐氣去二吸去一吸自一吸來ⅣⅡⅢⅠ 圖4 2 1 兩轉兩吸換熱組合型式( ⅣⅠⅢ Ⅱ)SO 2 SO 3去二吸塔ⅢⅠ ⅣⅡ流程第一換熱器；2第 二換熱器；3 第 三換熱器；4 第 四換熱器；5 轉 化器；6 第 一吸收塔ⅢⅡ ⅣⅠ流程第一換熱器；2 第二換熱器；3 第三換熱器； 4 第 四換熱器；5 轉化器；6 第一吸收塔SO 2 SO 3去二吸塔圖 511 塔、槽、泵、酸冷卻器的聯(lián)結方式圖 1－塔； 2－循環(huán)槽； 3－酸泵； 4－酸冷卻器 發(fā)煙酸庫放空水凈化氣1 發(fā)煙硫酸吸收塔；2 濃硫酸吸收塔；3 捕沫器；4 循環(huán)槽；5 泵； 7 酸泠卻器；8 干燥塔硫酸轉化氣圖42 3 生 產發(fā)煙硫酸時的干燥吸 收流程