【正文】 間吸收塔及幾臺換熱器，～。第五章 三氧化硫的吸收5．1三氧化硫吸收的工藝條件吸收酸濃度因為SO3易溶純硫酸中。不能用水進行吸收，否則將形成大量酸霧。％硫酸作吸收劑，因其液面上水、三氧化硫和硫酸的總蒸氣壓最低，吸收率最高。吸收酸溫度 近20年來，隨兩轉兩吸工藝的廣泛應用，以及低溫余熱利用技術的成熟，采用較高酸溫和進塔氣溫的高溫吸收工藝既可避免酸霧的生成，減小酸冷器的換熱面積，又可提高吸收酸余熱利用的價值。進塔氣溫的影響進塔氣溫對吸收SO3亦有較大影響。在一般的吸收過程中，氣體溫度低有利于提高吸收率和減小吸收設備體積。但在吸收轉化氣中SO3時，為避免生成酸霧，氣體溫度不能太低。尤其在轉化氣中水含量較高時，提高吸收塔的進氣溫度，能有效地減少酸霧的生成。 從表51可以看出，／m179。時，轉化氣進吸收塔溫度必須高于112℃。表51 水蒸氣含量與轉化氣露點的關系水蒸氣含量轉化器的露點112121127131135138141 在高溫吸收工藝中，進塔氣體溫度提高到180一230℃，這樣氣體在吸收塔中各部位均能保持在露點溫度以上，出轉化器的氣體不必冷卻。在兩轉兩吸工藝中，采用高溫吸收，提高進塔氣體溫度可很好地解決系統(tǒng)熱乎衡問題，尤其對中間吸收塔更為有利，可以減緩工藝中“熱冷熱”的弊病。循環(huán)酸量的影響為較完全地吸收三氧化硫．循環(huán)酸量的大小亦很重要。若酸量不足，酸在塔的進出口濃度、溫度增長幅度較大，當超過規(guī)定指標后，吸收率下降。吸收設備為填料塔時，酸量不足，填料的潤濕率降低，傳質面積減少，吸收率降低；相反，循環(huán)酸量亦不能過多，過多對提高吸收率無益，還會增加氣體阻力，增加動力消耗，嚴重時還會造成氣體夾帶酸沫和液泛。 循環(huán)酸量通常以噴琳密度表示。中國硫酸廠多取噴淋密度在15—25 m179。／(m2．h)范圍內。5．2．1 一轉一吸干—吸系統(tǒng)工藝流程目前中國硫酸生產，由于技術發(fā)展的歷史原因，仍有采用一轉一吸工藝的。產品只有98％和92．5％H2兩種產品。少數廠家配有105％發(fā)煙酸吸收塔，生產20％S03(游離)標準發(fā)煙硫酸，其流程見圖51。圖51 生產發(fā)煙硫酸時的干燥吸收流程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；6,7酸冷卻器；8干燥塔從轉化工序導人的轉化氣，一部分進入發(fā)煙酸吸收塔，經發(fā)煙酸吸收后，與另一部分轉化氣混合并進人98％H2SO4的酸吸收塔，經98％H2SO4的硫酸吸收后，導人層氣回收塔或直接放空。105％H2S04的發(fā)煙酸由吸收塔上部分酸裝置均勻分布在填料上，與轉化氣逆流接觸．酸濃度和溫度上升，然后從塔底排出，進入混酸罐(成循環(huán)酸槽)與來自98％H2S04的硫酸吸收系統(tǒng)的98％H2SO4的硫酸混合，控制循環(huán)酸中戰(zhàn)況含量在l04．6％一l05．0％之間。從酸罐引出的熱酸由泵送人酸冷卻器冷卻，之后，大部分循環(huán)使用，少部分作為產品或串人98％H2SO4的硫酸混酸罐。98％H2SO4的硫酸吸收系統(tǒng)的酸亦在吸收SO3時濃度升高，溫度上升，出塔后在泥酸罐中與干燥塔串來的93％H2SO4的硫酸混合，％％H2SO4的硫酸，必要時可加人水。罐中出來的熱酸由酸冷卻器冷卻，其中大部分打人吸收塔循環(huán)使用，一小部分分別串入105％和93％H2S04的硫酸混酸罐。根據產品的要求，也可引出少量作為成品酸輸出。[4] 5．2．2 兩轉兩吸于—吸系統(tǒng)工藝工藝流程見圖52。圖52 冷卻后、泵前串酸干吸工序流程圖 三廢處理工藝生產過程產生的廢氣主要來源為：二吸塔出來的SOSO3。A、焙燒：采用氧表控制沸騰焙燒為磁性焙燒，爐氣出口SO2濃度高SO3濃度低（即原始酸霧低，通過一級電除霧，酸霧指標可達到≤）,渣、灰主要成分為Fe3O4具有磁性，可通過磁選機進行兩次選磁，使鐵的品位提高到55%以上可用來煉鐵；渣、灰、灰殘硫≤%，燒出率可達≧%，渣灰可賣給水泥廠，生產水泥。B、凈化工序采用封閉酸洗，付產10%濃度稀酸，可用稀酸泵將此稀酸送到磷肥車間與濃硫酸相配生產磷肥，酸泥與礦渣相混，賣給水泥廠生產水泥。C、轉化工段采用五段兩次轉化，總轉化率可達99%，尾氣SO2≤300PPM，可達到國家排放標準。D、干吸工段采用兩次吸收，塔的分酸裝置采用管式分酸器，總吸收率可達≧%。、污酸的處理以含硫量為35%～25%的硫鐵礦為例，每生產1噸硫酸，～，燒渣中含有較多的鐵和一定數量的銅、鋅、鉛、鈷等有色金屬，有些還含有金、銀等貴重金屬，應回收利用。污水和污酸主要來自凈化工序，污水、污酸中含有硫酸、砷、氟、鉛、鐵、硒等，酸、砷、氟等，對生態(tài)環(huán)境危害很大，排放前必須處理。 [9]第六章 物料衡算和熱量衡算硫酸生產的工藝流程圖如圖61：圖61 硫酸生產的工藝流程一、硫鐵礦焙燒工序：生產條件：硫鐵礦純度W(FeS=90%) 空氣過剩系數a=物料流程示意圖如圖62：硫鐵礦W(FeS=) 沸騰焙燒二氧化硫爐氣爐渣圖62 硫鐵礦焙燒工序以1t硫鐵礦為基準W(FeS) = 100%由W(FeS) ==90%（已知） 得==900kgn(FeS) ===4FeS+11O=2FeO+8SO需要消耗的氧氣為n（O）=n(FeS)= kmol kmol= kmol需要通入的空氣為= kmol kmol－ kmol= kmol生成的二氧化硫為n（SO）=2 kmol=15 kmol生成的FeO為n（FeO）= kmol= kmol 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FeS2900120FeO600160雜質100SO96064O99032O33032N325928N325928雜質100總計52495249二、爐氣的凈化和干燥工序如圖73：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(SO)=15 kmol n(O)= kmol n(N)= kmol三、二氧化硫催化氧化工序：工藝條件570, k=由凈化和干燥工序輸送來的原料量n(SO)=15kmol n(O)= n(N)= kmol x(SO)=11% x(O)=% x(N)=%物料流程示意圖如圖圖74：SO為11%%%催化氧化－ x－x x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xSO+O SO開始 轉化 x 平衡 － －x 輸出總物料量：－+ －x+ + =1－ xk=k=k=則x= 輸出總物料1－=W(SO)=100%=%W(O)=100%=%W(SO)=100%=%W(N)=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（%）組分物質的量（mol）摩爾分數（%）SO11SOOONSON總計1100100由凈化和干燥工序輸送來的原料量n=四、SO的吸收工序原始數據：硫酸的生產能力為10萬噸/年；年工作時間7200h純度為98%的濃硫酸SO+HO= HSO以1 h為基準=13889 kg/h純硫酸量1388998%=13611kgSO+HO= HSO X 13611 80 98 = X=11111kgn(SO)===139 kmol由硫鐵礦焙燒工序和二氧化硫催化氧化工序知 kmol的SOy硫鐵礦生成139 kmol的SO=y=12年產10萬噸98%的濃硫酸，每小時需要焙燒12t硫鐵礦 熱量衡算沸騰焙燒爐能量衡算計算基準：以1t硫鐵礦[即n(FeS)=]為基準，溫度基準為25（，計算中涉及的溫度實為溫差）。能量衡算示意圖：如圖：75 沸騰焙燒爐圖75 能量衡算示意圖熱平衡方程式 ++=++式中——各股物料帶入設備的熱量——由加熱劑傳遞給設備和物料的熱量——過程的各種熱效應——各股物料帶出設備的熱量——消耗在加熱設備上的熱量——設備向外界環(huán)境散發(fā)的熱量（1）=∫=△ △ = －=－=0 ==0（2）——由加熱劑傳遞給設備和物料的熱量由于沸騰焙燒爐是以煤作為熱源（燃）=B（燃）——燃料提供的有用熱——燃料燃燒的熱效率B——燃料消耗量——燃料的發(fā)熱值；=90%查表的=30（燃）=B=90%10003010=10KJ=（燃）=10KJ（3）化學反應熱4FeS+ 11 O=2 FeO+ 8SO △= kJ/mol =n△=10=10KJ（4）各股物料帶出設備的熱量=++=∫=△ =(－)=（850－25）=10KJ=∫=△ =(－)=1510（850－25）=10KJ=∫=△ =(－)=10（850－25）=10KJ=++=10KJ+10KJ+10KJ=10KJ(5)=0(6)設備向外界環(huán)境散發(fā)的熱量=++－－=10+10－10=10KJ[5]致謝 歷時半載，從論文選題到搜集資料，從開題報告、寫初稿到反復修改，期間經歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫作論文的過程中心情是如此復雜。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點成就感。要感謝我的家人以及我的朋友們對我的理解、支持、鼓勵和幫助，正是因為有了他們，我所做的一切才更有意義；也正是因為有了他們，我才有了追求進步的勇氣和信心。我要感謝我的指導老師趙佩老師，在她的悉心指導下,我的論文才得以完成。趙佩老師豐富的專業(yè)知識，嚴謹的治學態(tài)度，務實的工作作風和對學生的真摯關懷給我留下了深刻的印象，也將使我受益匪淺，再次對趙佩老師給我的幫助和關懷表示衷心的感謝! 感謝趙頻老師，朱喜霞老師，徐貴敏老師，楊繼朋老師，李小樂老師，張小杰老師，李亞靜老師等在我平時學習中的細心指導和栽培！感謝我的同學和室友們對我的支持和幫助。感謝冶化系各位老師的培養(yǎng)和在學業(yè)上給予的幫助！感謝我的家人對我始終如一的支持，在此，對他們致以崇高的敬意。參考文獻[1]劉振河. 化工生產技術[M].北京：：95119.[2]劉亦武，——硫酸價格的分析[J].湖北武漢：中國五環(huán)化學工業(yè)有限公司.　1999(2)：410.[3]張超林. 化工進展[M]. 2007（10）.　[4]陳五平. 無機化工工藝學[M]. 普通高等教育“九五”國家級重點教材 .[5]鄭廣儉，[M] . 2003年01月.[6]司徒杰生，[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2004：913.[7][J].（2）：14.[8][J].（2）：13.[9][J]. 硫酸工業(yè)2010（2）:39.[10] 談河君，宋冬根. 硫鐵礦制酸中的余熱回收[J].有色冶金設計與研究2009（03）:310. 41