硫酸精制工艺资料整理

一、主要生产设备

二、生产工艺简述

(1)反应原理

接触法制硫酸分为三个阶段：a、二氧化硫的制取和净化（造气阶段）;b、二氧化硫氧化成三氧化硫（接触氧化阶段）;c、三氧化硫的吸收和硫酸的生产（三氧化硫吸收阶段）。其主要化学反应如下：

①焙烧反应（制取SO2)

硫铁矿的培烧过程主要分为以下两个步骤。

a.硫铁矿受热分解为一硫化亚铁和硫蒸汽。其反应为：

2FeS2→2FeS+S2+Q

此反应在500℃时进行，随着温度的升高反应急剧加速。

b.硫蒸汽的燃烧和一硫化亚铁的氧化反应

硫铁矿分解出来的硫蒸汽，瞬即燃烧成二氧化硫

S2+2O2→2SO2+Q

硫铁矿分解出硫后，剩下的一硫化亚铁成多孔性物质，继续焙烧，当过剩空气量较多时，最后生成Fe2O3,烧渣呈红棕色，其反应为：

4FeS+7O2→4SO2+2Fe2O3+Q

综合以上三个反应，硫铁矿焙烧的总反应为：

4FeS2+1102→2Fe2O3+8SO2+Q

在硫铁矿焙烧过程中，除上述反应外，当温度较高和过剩空气量较少时，有部分Fe3O4生成。烧渣呈棕黑色，其反应为：

3FeS+5O2→Fe3O4+3SO2

综合FeS2分解反应，S2的氧化反应和上式FeS焙烧生成Fe304的反应，则得总反应式为：

3FeS2+8O2→Fe3O4+6SO2

当空气不足时，不但FeS燃烧不完全，单质硫也不能全部燃烧，结果，到后面净化设备中冷凝成固体，即产生通常所说的“升华硫”。

此外，二氧化硫在炉清（Fe2O3)的接触作用下，尚能生成少量的三氧化硫。硫铁矿中钙、镁等的碳酸盐，受热分解产生二氧化碳和金属氧化物，这些金属氧化物与三氧化硫作用能生成相应的硫酸盐。

2催化氧化反应（制取SO3):2SO2+O2=2SO3+Q

3SO3吸收（制取H2SO4):SO3+H2O=H2SO4+Q

(2)工艺流程简述

本项目接触法制硫酸工艺过程可分为原料预处理、启烧、净化、转化、干吸、成品、余热发电七大工段。工艺流程按工段分述如下：

①原料预处理工段

将润湿硫铁矿由桥式抓斗起重机送至贮矿斗，经圆盘给料、皮带输送至干燥机，以余热锅炉产生的过热蒸汽加热空气进入干燥机进行间接干燥原料，硫铁矿经热空气烘干脱水至8%后，由皮带输送机送至干矿库，干矿由桥式抓斗起重机送至贮矿斗，经圆盘给料机、大倾角胶带输送机，送至熔烧工段的沸腾炉加料斗。蒸汽冷凝水进入冷却水塔循环使用；硫铁矿蒸汽干燥过程产生的废气（主要为水蒸汽及少量的粉尘）,拟经旋风布袋除尘器收尘处理达标后，经排气筒放空；收集的粉尘与干硫铁矿混合后进入沸腾炉，基本不会使硫铁矿在烘干过程中造成损失。

②焙烧工段

来自原料工段的硫铁矿进入炉前加料贮斗内，然后按计量经圆盘给料机、调速电机带动的胶带给料机送至沸腾炉，用炉前风机送来的空气进行沸腾焙烧，控制沸腾炉培烧温度约950℃，脱硫率可达98.99%。焙烧产生的SO2浓度约为12%~13%,沸腾炉出口高温炉气依次经余热锅炉回收余热，高效旋风除尘器、电除尘器除尘，使其含尘量将至0.2g/m2以下，温度降至320℃左右进入净化工段。沸腾炉、余热锅炉、旋风除尘器、电除尘器收集下来的烟尘排出的高温炉渣（铁矿渣）进入排渣滚筒经循环水冷却并加入工业水进行润湿，炉渣温度将至65℃以下经皮带输送机至铁矿渣库，余热锅炉副产30t/h过热蒸汽用于余热发电。

本阶段主要污染物为培烧加料、输送等产生的无组织排放的粉尘、溢出的SO2和硫酸雾，以及沸腾炉、余热锅炉、旋风除尘器、电除尘器收集下米的烟尘排出的高温炉渣，还有风机产生的噪声。

③净化工段

沸腾炉炉气含有SO2、O2、N2、水蒸气及一些杂质（如碑、石化合物和矿尘）,矿尘沉积会堵塞输气管道，杂质和矿尘都会使催化剂中毒失去活性，而水蒸气在高温下会腐蚀设备，因此从沸腾炉出来的炉气在进入接触室前必须进过净化和干燥，除去矿尘、碑化合物和水蒸气。

炉气净化采用高效逆喷洗涤器（一级两断）——填料塔——电除雾器（两级）封闭烯酸洗净化工艺，总净化率≥98.5%,烯硫酸余热用板式烯酸冷却。

来自焙烧工段的炉气进入高效逆喷洗涤器，与约8%稀硫酸接触，经绝热增湿洗

涤，除去大部分矿尘及其他杂质，炉气温度由320℃降温至约67℃，然后炉气再进入填料塔洗涤（填料为阶梯环）,通过增加8%稀硫酸与废气接触面从而更好地除去矿尘及其他杂质，炉气温度降低至42℃左右，最后经电除雾器除雾净化后进入干吸工段的干燥塔。净化后的炉气指标为：尘≤0.003g/Nm2,碑≤0.001g/Nm2,氟≤0.002g/Nm3,酸雾≤0.005g/Nm2。

高效逆喷洗涤器排出的稀酸泥进入斜管沉降器进行沉淀，溢流稀酸清液通过脱气塔用空气吹出溶解的SO2后回稀酸循环槽循环使用，沉淀下来的污酸泥进入污酸搅拌槽经污酸输送泵送至生产废水污水处理站处理。填料塔排出的稀硫酸泵送入板式冷却器冷却降温后进入填料塔循环洗涤。为了维持净化工段各循环槽的液位，需不定期向填料塔循环槽补充清水，填料塔循环槽内多余的稀酸串酸至高效逆喷洗涤器循环槽以维持各槽液平衡。

本阶段主要污染物为无组织排放硫酸雾和洗涤后产生的污酸泥。污酸泥送至本项目生产废水污水处理站处理后澄清水回用润湿铁矿，污泥渣拟委托有资质的单位接收，还有来自水泵和酸泵的噪声。

④干吸工段

采用塔—槽——泵一冷却器一塔浓酸干式循环流程（即泵后冷却流程）两次吸收，总吸收率可达99.99%以上。

自净化工段来的炉气以空气调节SO2浓度至815~8.5%后进入干燥塔，经喷淋93%浓硫酸干燥使炉气中的水分降至0.1g/m2以下，然后经塔顶金属丝 除去酸沫后由风机送入转化工段。吸收水分后浓度降低的硫酸流入干燥塔循环槽，与一吸塔循环酸系统串入的98%硫酸维持其浓度，经泵送入干燥塔酸冷却器冷却降温后进入填料塔循环喷淋。

来自转化工段的第一次转化气进入一吸塔，用98.3%硫酸吸收SO3并经金属丝 除沫后返回转化工段进行第二次转化。吸收SO;后浓度升高的硫酸流入一吸塔循环槽，与干燥塔循环酸系统串入的93%硫酸，并加清水维持其浓度，经泵送入一吸塔酸冷却器冷却降温后进入一吸塔循环喷淋，增多的98%硫酸一部分串至下燥塔循环槽，一部分作为成品酸送入成品酸计量槽。来自转化工段的第二次转化气进入二吸塔，用浓硫酸吸收SO3并经金属丝 除沫后通过烟肉排放。吸收SO3后浓度升高的硫酸流入循环槽，加入清水和净化工段产生的稀酸调节其浓度，经泵送入二吸塔酸冷却器冷却降温后进入二吸塔循环喷淋，增多的98%硫酸作为产品酸输送到成品酸槽贮存。

干燥酸所产生的稀释热，一吸酸和二吸酸所产生的反应热，通过各自的阳极保护管壳式酸冷却器移走热量。

自二吸塔出来的尾气中含有SO2、硫酸雾和颗粒物，尾吸脱硫装置处理后各污染物排放不超过《硫酸工业污染物排放标准》（GB26132-2010)中“表5”的污染物排放限值，另外还有水泵和酸泵产生了噪声。

⑤转化工段

采用（3+2)五段转化器、两次转化，Ⅱ、I-V、（IV)II换热流程，总转化率可达99.75%以上。

来自干燥塔的SO2炉气经SO2鼓风机升压，然后依次经过III、I换热器，与转化器第三层、第一层出来的高温SO3气体换热，温度升至420℃后进入转化器，在一、二、三层饥触媒的催化下，与空气中的O2反应生成SO3(第一次转化）,然后转化气进入第III换热器与SO2气体换热后，再经循环后降温至200℃后进入干吸工段的一吸塔进行第一次吸收，从一吸塔出来的气体再依次经过V、（IV)、II换热器与转化器五层、四层、二层出来的高温转化气换热，温度升至415℃后进入转化器，在转化器四层、五层饥触媒的催化下，气体中的SO2与O2反应生成SO3(第二次转化）,然后转化气分别经IV、V换热器换热，温度降至约180℃进入千吸工段的二吸塔进行第二次！吸收。

转化器开工升温，以电加热烟气对进预热器的干燥空气加热，用于转化系统的升温预热，当达到转化温度时才逐步接通炉气，为了调节转化器各层的反应温度，转化工段设置了必要的副线和阀门。