制酸工艺流程简述讲课讲稿

硫酸工艺技术规程

硫酸装置设计生产能力为15万吨／年，日产能力为500吨（以100％H2SO4计），以硫精砂为原料，采用沸腾焙烧、酸洗净化、4+1两转两吸接触法制酸工艺。并采用中压锅炉、

板式换热器及省煤器回收焙烧和转化工序的废热产生中压过热蒸汽用于发电。

装置包括以下生产设施和辅助设施：

生产设施有原料工序、焙烧工序、净化工序、转化工序、干吸工序、成品工序、排渣工序、余热发电工序。

辅助设施有控制室、变配电所、柴油发电机组、脱盐水站、污水处理站、循环水站、界区内给排水、界区内供电和道路照明。

原料工序采用矿石和尾沙混烧法，用铲车将含硫不同的原料通过混料机混料，混合后的物料过筛，经天车送到成品区。大颗粒外送或送到破碎。矿石经过三级破碎，粒度在3mm 以下进入仓库。

焙烧工序采用流态化焙烧，干法除尘，将硫精砂焙烧成SO2烟气，然后降温降尘输送至净化工序，同时废热锅炉的汽包输出中压蒸汽至余热发电工序发电。设有沸腾炉（配用鼓风机350kw）、废热锅炉、旋风除尘器和电除尘器等设备。

净化工序设计采用一文氏管—两级洗涤塔—两级电除雾器的酸洗净化工艺及稀酸冷却流程。对SO2烟气酸洗、冷却、除雾。

干吸工序采用四塔流程，塔槽一体设备，对净化后的SO2烟气用95％硫酸干燥，然后由SO2风机送往转化工序，转化工序过来的SO3烟气经发烟硫酸一次吸收和98％硫酸两次吸收后排空，生产的发烟硫酸送到三氧化硫蒸发工序生产气体三氧化硫供给氯磺酸工段，生产的105酸、65酸、液体三氧化硫外卖或送到储罐区，产生的浓H2SO4送往成品工序，设有SO2风机（1250kw）、一个干燥塔，三个吸收塔等设备。

转化工序采用4+1两转工艺，对干吸工序过来的SO2烟气转化SO3烟气。设有电加热炉、转化器、换热器等设备。

成品工序存储和装运98%浓H2SO4。设有浓酸贮罐3000m3×2个，4台装酸泵、4个

汽车装酸嘴等设备。

排渣工序将焙烧产生的渣灰用水冲洗后进入浓密机，由渣浆泵送到高频筛，分成大于120目大颗粒和小颗粒渣，大颗粒返回球磨机，经球磨机粉碎后回到浓密机，在回到高频筛。小颗粒渣从浓密机下来直接进入磁选机，经过三级磁选和磁力脱水槽后，铁精粉进入带式过滤机，脱水成为铁精粉成品销售。从磁选机和磁力脱水槽出来的尾渣进入尾矿回收机，回收的含铁高的部分重新回到球磨机，进入磁铁的流程，剩余的尾渣回到尾矿浓密机，经过压滤机泵输送到压滤机，脱水后滤饼成为尾渣矿，销售到水泥厂。

余热发电工序利用废热锅炉产生的中压蒸汽，通过透平发电机发电，设备有透平发电机、冷凝器、减温减压器、分汽缸、抽汽器、除氧器等设备、设施。

脱盐水站给锅炉制备脱盐水，产量70T/h。

污水处理站利用石灰乳中和来处理装置产生的废水，其中净化稀酸量1.0T/h。

循环水站包含制酸循环水站、发电循环水站，配有三台循环水泵，为二开一备。

本装置设置一个DCS控制室，采用DCS集散控制系统对全厂的生产过程进行集中监视、控制。整个生产过程的主要操作、主要动设备的状态显示、主要阀门的操作控制均可在操作站上完成。生产过程中的主要工艺参数能在操作站中进行显示、纪录、报警，并通过控制系统进行调节、联锁、积算。自动化程度高。

2. 生产原理及主要化学反应

硫铁矿的焙烧

经原料工段处理后，粒度和水份含量合格的硫铁矿与微过量的空气在900℃左右及微负压的条件下进行流化态焙烧，生成二氧化硫炉。该反应在500℃时就较为显著，随温度升高反应急骤加快。

3.1.2单质硫与空气的继续燃烧

S2+2O2＝2SO2

△H。298=-724.07KJ

该反应极快，瞬即生成二氧化硫。

硫化亚铁与氧反应，在不同的条件下可得到不同的产物。

在低温(250℃以下)条件下硫化亚铁与氧反应生成硫酸亚铁：

FeS+2O2＝FeSO4

当温度较高(600℃以上)时，在过剩空气量较多时，燃烧生成红棕色的Fe2O3烧渣。

4FeS十7O2＝2Fe2O3+4SO2

△H。298= -2453.30KJ

当温度较高和过剩空气量较少时，硫化亚铁燃烧时有部份生成Fe3O4。

3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2

△H。298=-1723.79KJ

总的化学反应式为

4FeS2+11O2＝8SO2+2Fe2O3

△H。298=-3310.08KJ

3FeS2十8SO2=6SO2+Fe3O4

△H。298=-2366.28KJ

3.1.3副反应

如果焙烧是在较低温度（400～450℃）与过量氧存在下进行，由于Fe2O3烧渣的催化作用，炉气中的二氧化硫被氧化成三氧化硫。

SO2+1/2O2=SO3十Q

生成的三氧化硫能与铁的氧化物反应生成硫酸盐。

4 SO3+Fe3O4=Fe2(SO4)3 +FeSO4

3SO3+Fe2O3=Fe2(SO4)3

温度更低（250℃以下）时，生成的硫化铁与氧作用能生成硫酸亚铁。

FeS+2O2=FeSO4

硫铁矿中的碳酸盐分解并与SO3作用生成硫酸盐，铜、锌、钴、铅、砷、硒的硫化物燃烧生成氧化物，氟化物转变成氟化氢，As2O3、SeO2、PbO、HF、SiF4进入炉气中，其余的氧化物留在烧渣中。

3.2 二氧化硫炉气的净化

对焙烧产生的二氧化硫炉气采用稀酸洗涤净化，炉气中的砷、硒氧化物及尘在洗涤过程中及酸雾的形成与清除中被除去，在净化系统中加入硅酸钠溶液除氟。

6HF十Na2SiO3=Na2SiF6+3H2O

3.3 二氧化硫接触转化

净化后的炉气升温后进入转化器，二氧化硫在钒触媒的催化作用下，与炉气中氧气反应生成三氧化硫。

SO2+1/2O2=SO3十Q

3.4 三氧化硫的吸收

转化后生成的三氧化硫用98.5％的浓硫酸吸收，三氧化硫与浓硫酸中水份反应生成硫

酸。

SO3+H2O=H2SO4+105.2KJ

3. 工艺流程叙述

20万吨/年硫精砂制酸装置工艺部分由以下七个工序组成：原料工序、焙烧工序、净化工序、转化工序、干吸工序、排渣工序、成品工序。各工序工艺过程叙述如下：

4.1原料工序:硫精砂需要经过烘干，烘干系统有两个圆盘给料机分别装有含硫＞35﹪和含硫＜35﹪两种料，同时经输送带送到滚筒干燥机。出来的物料再经过斗式提升机送到滚筒筛，配比成硫精砂粒度＜3mm含硫≥35﹪水分≤8﹪的原料供沸腾炉焙烧使用。滚筒烘干机进口设有两个煤气烧嘴为干燥机提供热源。滚筒干燥机气体出口连接袋式除尘器经净化后由引风机排入大气。袋式除尘器排出物料由螺旋蛟龙送到料库。滚筒筛筛出＞3mm的物料由输送带送到第三反击破碎机。

破碎系统：硫铁矿由铲车装入原料仓经振动给料机送到到第一鄂破机，由1＃大倾角输送带送到有两个小鄂破机组成的第二破碎机，再由2＃大倾角输送带送到第三反击破碎机，再由3＃大倾角输送带送到滚筒筛，粒度＜3mm的物料存放在原料库经配比后供焙烧使用。筒筛筛出＞3mm的物料由输送带送到第三反击破碎机。

4.2焙烧工序

由原料工序送入加料贮斗中的硫精矿通过喂料皮带机送入沸腾炉的加料口内，在沸腾炉内沸腾焙烧。沸腾所需动力、焙烧所需氧气由炉前空气鼓风机供给，。

焙烧放出的多余热量，由安装于焙烧炉床层的蒸发管移走，十组冷排管直接和废热锅炉系统相连。焙烧所产生的含SO2、高温烟气，经废热锅炉蒸发管、过热蒸汽管回收部分热能，温度降至～370℃后，依次通过旋风除尘器和电除尘器，使炉气中尘含量降低，进入净化工段。

沸腾炉、废热锅炉、旋风除尘器、电除尘器排出的渣灰，通过水力冲渣，进入磁选排渣工序，分选成铁精粉和尾渣，运至铁精粉库和尾渣库内。

废热锅炉汽包使用的脱盐水，由脱盐水站制取，除氧器除氧、省煤器加热后供给。汽包水在重力的作用在汽包、废热锅炉蒸发管束及沸腾炉冷排管束间循环加热。汽包产生的饱和蒸汽由废热锅炉内过热管束加热成过热蒸汽，提供给发电机发电。

4.3 净化工序

来自焙烧工序的烟气、SO2炉气进入板式换热器，和炉前风机出口的空气换热，空气升

温至70--110℃进入沸腾炉空气室，SO2炉气降温到260℃左右进入文氏管洗涤器，用浓度＜20％的稀酸洗涤、降温，使炉气冷却至～66℃进入两级冷却塔。第一冷却塔为填料塔，使用温度为38℃、浓度为1～5％的稀酸洗涤冷却。第二冷却塔为填料塔，使用温度为30℃、浓度为1～2％的稀酸洗涤冷却。出冷却塔温度降至34℃的炉气依次进入第一级电除雾器和第二级电除雾器除去酸雾及其它杂质，出口气体酸雾含量≤0.005g/Nm3送入干吸工序。

文氏管洗涤器采用绝热蒸发冷却，酸系统不设酸冷却器，循环酸经动力波循环泵增压后大部分循环使用，少部分经斜管沉降器沉降除去矿尘后进入稀酸槽，再经稀酸泵增压大部分送至文氏管循环槽进口，少部分（浓度＜20%）的稀酸引出至脱气塔，用空气脱吸SO2后经脱气塔稀酸泵外送，或装车外销、或往污水处理站中和。

沉降槽底流含尘较高，用渣浆泵送往污水处理站。

第一冷却塔采用塔槽一体，下塔酸温度～58℃，经冷却塔循环泵送至稀酸冷却器冷却至38℃后上塔喷淋。增多的循环酸由冷却塔循环泵出口引出，串至文氏管洗涤器循环酸系统。

第二冷却塔采用塔槽一体，下塔酸温度～45℃，经冷却塔循环泵送至稀酸冷却器冷却至30℃后上塔喷淋。增多的循环酸由冷却塔循环泵出口引出，串至第一洗涤塔循环酸系统。

本工序未考虑除砷、除氟设施。

为防止文氏管洗涤器断液造成高温气体烧坏设备，设置了文氏管稀酸高位槽，高位槽采用常流水，出口与动力波出口气体温度连锁控制。

由于净化工序为负压操作，为防止气体管道及设备抽坏，在电除雾器后设置安全水封。

净化工序补充水经第二填料塔溢流至冷却塔循环酸系统。开车初期，补充水由工艺水总管路经稀酸槽直接进入系统。

为节约水资源，电除雾器冲洗采用冷却塔循环酸冲洗，洗涤液返回冷却塔循环酸系统。停车检修时采用自来水冲洗，洗涤液送往污水处理站处理达标后排放。

4.4干吸工序

干吸系统采用四塔槽流程，即干燥塔、发烟硫酸塔、第一吸收塔、第二吸收塔全部是塔槽一体结构。干燥系统采用95%硫酸干燥、吸收系统采用98%硫酸吸收。

来自净化工序的炉气，经补充适量的空气，控制进转化工段SO2浓度为8.5%进入干燥塔。干燥后气体含水分≤0.1 g/Nm3进入SO2鼓风机。干燥塔内用浓度为95％、温度为50℃的硫酸喷淋，吸收进入的空气中所含水分后浓度降至～94.31％、温度升至～66℃自塔底排至干燥塔酸循环槽，在槽内与从第一吸收塔下塔酸串入的98.67％硫酸混合，以维持循环酸浓，再经干燥塔酸循环泵送出，经干燥塔酸冷却器用循环水冷却后进入干燥塔循环。增多的95％硫酸由干燥塔酸循环泵出口引出串入第一吸收塔循环槽中。

由转化器第四段出来的转化气经换热冷却后，经过省煤器进入发烟硫酸塔，塔顶用27酸、温度为70℃的发烟硫酸进行喷淋，吸收三氧化硫后的浓度升至30、温度升至85℃，自发烟硫酸塔流入循环槽，部分发烟硫酸由发烟硫酸泵送到三氧化硫蒸发器，大部分发烟硫酸和三氧化硫蒸发器返回的低浓度发烟硫酸混合，经泵进入发烟硫酸塔循环；自发烟硫酸塔出来的三氧化硫气体进入第一吸收塔，塔顶用浓度～98％、温度为72.5℃的硫酸喷淋，吸收SO3后的酸浓度升至～98.67％、温度升至～97.5℃自塔底流入循环槽，一部分（～13％）进入干燥塔酸循环槽中调节干燥塔循环酸浓，其余进入吸收塔酸循环槽，在循环槽中与干燥塔串酸混合，用工艺水调节循环槽中酸浓度至约98.5％，酸温约91℃再由吸收塔酸循环泵送入吸收塔酸冷却器冷却后分别进入第一吸收塔进行喷淋。循环槽中加水量根据一吸塔进塔酸浓调节。

由转化器第五段出来的二次转化气经换热后进入第二吸收塔，该塔采用浓度为98.5％、温度为70℃的硫酸喷淋，吸收SO3后的酸浓度升至～98.54％、温度升至～78℃自塔底流入

二吸塔循环槽。大部分流入吸收塔酸循环槽进行循环；另一部分在酸泵出口串酸到干燥塔。

由第二吸收塔出来的气体进入尾气吸收塔。尾气吸收塔为玻璃钢塔，内装聚丙烯填料，用碳酸钠碱液吸收尾气中的酸性气体，生产亚硫酸氢钠。

干燥塔、发烟硫酸塔、第一吸收塔、第二吸收塔在酸冷器出口均设产酸管，分别送往罐区或地槽。

为方便停车和检修时卸酸，装置内设有酸地下槽和地下槽酸泵。

干吸塔均为填料塔，除发烟硫酸塔外，三个塔顶装有纤维除雾器。

开车用母酸由成品工序浓酸地下槽泵送入干吸工序酸循环槽。

4.5转化工序

干燥后的SO2气体经SO2鼓风机加压后，依次经第Ⅳ换热器壳程、、第一换热器及电炉预热至420℃左右进入转化器第一段催化剂层进行转化，经反应后，温度升至约600℃通过第Ⅰ换热器管程进行热交换。冷却后的反应气温度降至460℃左右进入转化器第二段催化剂层进行氧化反应，温度升高至约509℃后，通过第Ⅱ换热器管程降温至440℃，进入转化器第三段催化剂层进行氧化反应，温度升高到约463℃后，通过第III热器管程降温至430℃，进入转化器第四段催化剂层进行氧化反应，温度升高到约453℃后，依次通过第四换热器管程和省煤器，温度降至约174℃，送至发烟硫酸吸收塔，用105.5硫酸吸收其中SO3，未被吸收的气体送至第一吸收塔，用98.5%硫酸吸收其中SO3，未被吸收的气体通过塔顶的纤维除沫器，再依次经第Va换热器管程、第Ⅴb换热器壳程第Ⅱ换热器及电炉换热，气体被加热至420℃进入转化器第四段催化剂层进行氧化反应。温度升至约442℃通过第换热器壳程，反应气被降温至约140℃进入第二吸收塔，塔内用98.5％硫酸吸收炉气中SO3，尾气进入尾气吸收塔，然后经过烟囱放空。

为了调节各段催化剂层气体进口温度，设置了必要的副线和阀门。

为了开车时转化系统升温，设置了一段电加热预热炉和五段电加热预热器。

4.6排渣工序

来自沸腾炉、废热锅炉、电除尘器、旋风分离器的灰份直接进入冲渣管路，采用水利冲渣的方式，将渣冲到第一级浓密机，沉降浓密，通过衬胶泵输送到高频筛；清夜溢流到冲渣循环水槽，由冲渣泵达到冲渣管路，冲渣到第一级浓密机。高频筛将30%--40%的渣浆分成两部分，粒度小于120目的物料过高频筛进入三级磁选装置；大于120目的物料冲洗到球磨机，磨碎之后返回到第一级浓密机。磁选机将进来的物料分成两部分，磁铁矿粉从第一级磁选进入第二级磁选机、第三级磁选机、磁力脱水槽，最后进入带式压滤机脱水，生产出含水30%左右的铁精粉，由皮带输送机送到料场堆放、销售；从各级磁选机、磁力脱水槽、带式压滤机出来的尾矿浆和带式压滤机出来的水全部进入尾矿回收机，充分回收尾矿的磁铁矿之后进入第二级浓密机，提浓之后浓度40%---50%的尾矿浆由箱式压滤机给料泵送到箱式压滤机；第二级浓密机溢流水回到冲渣循环水槽，循环使用。经箱式压滤机脱水后的尾矿由皮带送到尾渣堆场堆放、销售；箱式过滤机出来的清水进入清水储槽，和来自补水管路的浓水由清水泵打到水包，做磁选设备的高压冲洗水源。

4.7成品工序

成品工序设置3台各五千吨储量的成品酸贮罐（1#、2#，3#），两台一千吨储罐（4#、5#）。

从干吸工序酸冷却器出来的成品硫酸分别流入成品酸贮罐（1#、2#、3#、4#、5#）中贮存。外销成品硫酸由成品酸贮罐（1#、2#、3#、4#、5#）自流进入成品酸泵，再泵入汽车槽

车中外运。结合硫酸外销量，设置了4汽车装酸嘴。

开车母酸由设置在成品酸泵送往干吸工序。

为防止成品酸贮罐泄漏发生硫酸污染事故，成品酸罐区设置了围堰。