化工工艺学课件硫酸
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➢ 4、硫酸化焙烧
属冶炼废气制酸，空气过剩系数1.5-2.0，温度 600-700℃。
（三）焙烧过程（气-固非均相）
1、气流中氧气向硫铁矿表面扩散 2、吸附在固体表面上的氧与硫铁矿反应 3、生成的二氧化硫穿过氧化铁矿渣层自 表面向气流扩散
实验知：对于整个焙烧过程，硫化亚铁
与氧反应速度（即2）为控制步骤。
1、 SO2的生成 S+O2==SO2 4FeS2+11O2==2Fe2O3+8SO2 2、 SO2的氧化 SO2+1/2O2==SO3 3、 SO3与水结合 nSO3+H2O==H2SO4+(n-1)SO3
§2 SO2炉气的制造
一、原料及其预处理 二、硫铁矿焙烧理论基础 三、硫铁矿沸腾焙烧 四、热能回收及烧渣利用
Baidu Nhomakorabea
➢1、常规焙烧
4FeS2+11O2==8SO2+2Fe2O3
矿料
沸腾焙
废热
旋风
烧炉
锅炉
除尘
空气
流程示意图如下：
电除 尘器
炉气去 精制
➢2、磁性焙烧 3FeS2+8O2==6SO2+Fe3O4
磁化-氧化焙烧（两个硫化床迭合）
❖ 下层：反应区（750-900℃）
FeS2+16Fe2O3==11 Fe3O4 +2SO2
➢ 类型：直筒型、扩大型（图1 图2）、锥型。 ➢ 扩大型沸腾炉主要包括：
▪ 1、 风室 ▪ 2、分布板 ▪ 3、沸腾层 ▪ 4、上部燃烧空间
（三）沸腾焙烧工艺流程示意图
硫铁矿
焙 烧 空气 炉
废 热 锅 炉
旋 风 分 离
电 除 尘 器
炉气
废渣
（四）电除尘器
❖ 构成：除尘室、高压供电设备。 ❖ 原理：电晕电极上电场强度特别大，使导线
二、硫铁矿焙烧理论基础
❖ （一）焙烧反应 ❖ （二）焙烧方法 ❖ （三）焙烧过程 ❖ （四）反应速度的影响因素
（一） 焙烧反应
主要反应：
Ⅰ 2FeS2=2FeS+S2 Ⅱ S2+2O2==2SO2 4FeS+7O2==2Fe2O3+4SO4
总反应式为：4FeS2+11O2==8SO2+2Fe2O3
❖ 上层：再生区（850-1000℃）
4 Fe3O4+O2==6Fe2O3
➢3、脱砷焙烧（两个阶段）
热分解 4FeAsS==4FeS+As4
2FeS2==2FeS+S2
4FeAsS+4FeS2==8 FeS+ As4S4
氧化 As4+3O2==2As2O3 1/2 S2+O2== SO2
As4S4+7 O2==2As2O3+4 SO2 3FeS+5 O2 ==Fe3O4+3 SO2 # 在脱砷焙烧中，关键是只能生成磁性氧化铁， 避免Fe2O3。因2 Fe2O3+As2O3==4FeO+As2O5使砷 留于残渣中。
（四）反应速度的影响因素 ➢1、温度 ➢2、矿料粒度 ➢3、氧气浓度
三 硫铁矿的沸腾焙烧
（一）基本原理 （二）沸腾焙烧炉的构造 （三）沸腾焙烧工艺流程 （四）电除尘器
（一）硫铁矿沸腾焙烧基本原理
１、流态化概念 ２、临界流化速度 ３、最大流化速度 ４、沸腾炉的气体操作速度 ５、沸腾焙烧优缺点
（二）沸腾焙烧炉的构造
一、原料及其预处理
原料：①天然硫磺、②硫铁矿、③硫酸盐及④ 含H2S或SO2的工业废气等。硫铁矿按晶形分 为黄铁矿、白铁矿、磁铁矿。按来源分为普通、 浮选、含煤硫铁矿。
配矿应考虑： ✓ 1、有害杂质含量在配矿行应符合规定限量 ✓ 2、含水多矿与含水少矿适当配合 ✓ 3、保证燃烧稳定性，含煤硫铁矿不宜太多 ✓ 4、有无足够之供应量，并兼顾其成本
▪ *当较温度较高，空气过剩量小时，有部分Fe3O4(棕黑色） ▪总反应式为：3FeS+5O2==Fe3O4+3SO2
过程中的副反应：
Ⅰ SO3和硫酸盐的生成 Ⅱ 高温下矿石与烧渣反应
Ⅲ 与Cu、Zn、Co、Pb、As、Se等反应生成氧化物或硫酸盐
（二）焙烧方法
➢ 1、常规焙烧 ➢ 2、磁性焙烧 ➢ 3、脱砷焙烧 ➢ 4、硫酸化焙烧
➢ （二）烧渣利用
1、水泥生产 2、炼铁的原料 3、回收有色金属和贵金属 4、作液体三氯化铁、铁红的原料
§3炉气的净化与干燥
炉气的净化
炉气的干燥
一、炉气的净化
目的：除去无用杂质，提供合格原料气。
（一）杂质的危害及净化要求 （二）净化原理 （三）净化工艺流程
二. 用途
硫酸是无机化工、有机化工中用量最大、用途 最广的化工产品。
主要用于生产磷肥(在我国占硫酸总量的6575%);此外还可用于生产无机盐、无机酸、有机 酸、化纤、塑料、农药、颜料、染料、硝化纤 维、TNT、硝化甘油及中间体等；石油、冶金 行业也都大量使用。
我国硫酸的消费情况
被称为工业之母。
（一）物理性质
硫1酸、，按其S余O称3与为H硫2O酸的。摩尔比分类，大于1时称为发烟
有2：、98以%其硫中酸所（含98H酸2S）O、4的10重0%量硫百酸分（比无来水表硫示酸，）常、用 20%发烟硫酸（105酸）。
3、工业硫酸的结晶点 （二）化学性质
1、与金属及金属氧化物反应 2、与有机物发生磺化反应 3、有吸水能力，工业上常用作干燥剂和浓缩剂 4、用作有机反应的催化剂，如烷基化反应等
产生电晕，其周围气体被电离，负电离子充满 电场空间，在从电晕电极向沉淀电极移动时， 遇到颗粒被其吸附从而带电。
带电粉尘移向沉淀电极，在电极上放电， 使粉尘变成中性并沉积在沉淀电极上，经振动 后坠落在吸尘斗中而被清除。
四、热能回收及烧渣利用
➢ （一）热能回收
从废热锅炉回收高温炉气的热量，除了产 生蒸汽外也可用于发电或驱动气轮机。
第六章 硫 酸的生产
本章主要内容
§1 概述 §2 SO2炉气的制造 §3 炉气的净化与干燥 §4 二氧化硫的催化氧化 §5 三氧化硫的吸收 §6 用其它含硫原料制硫酸 §7 三废处理
§1 （硫酸）概述
硫酸工业发展概况 一、性质 二、用途 三、生产方法
★一. 硫酸的 性质
硫酸是指SO3和H2O以任何比例混合而成的物质。
三. 生产方法(硝化法、接触法)
（一）硝化法原理
➢ SO2+N2O3+H2O==H2SO4+2NO ➢ 2NO+O2==2NO2 ➢ NO +NO2 == N2O3
硝化法也称亚硝基法，可分为：
铅室法和塔式法
(二) 接触法原理
➢ 生产工序：
原料 及预 处理
焙 烧
净
转
化
化
吸 收
三废 处理
➢ 生产原理：
属冶炼废气制酸，空气过剩系数1.5-2.0，温度 600-700℃。
（三）焙烧过程（气-固非均相）
1、气流中氧气向硫铁矿表面扩散 2、吸附在固体表面上的氧与硫铁矿反应 3、生成的二氧化硫穿过氧化铁矿渣层自 表面向气流扩散
实验知：对于整个焙烧过程，硫化亚铁
与氧反应速度（即2）为控制步骤。
1、 SO2的生成 S+O2==SO2 4FeS2+11O2==2Fe2O3+8SO2 2、 SO2的氧化 SO2+1/2O2==SO3 3、 SO3与水结合 nSO3+H2O==H2SO4+(n-1)SO3
§2 SO2炉气的制造
一、原料及其预处理 二、硫铁矿焙烧理论基础 三、硫铁矿沸腾焙烧 四、热能回收及烧渣利用
Baidu Nhomakorabea
➢1、常规焙烧
4FeS2+11O2==8SO2+2Fe2O3
矿料
沸腾焙
废热
旋风
烧炉
锅炉
除尘
空气
流程示意图如下：
电除 尘器
炉气去 精制
➢2、磁性焙烧 3FeS2+8O2==6SO2+Fe3O4
磁化-氧化焙烧（两个硫化床迭合）
❖ 下层：反应区（750-900℃）
FeS2+16Fe2O3==11 Fe3O4 +2SO2
➢ 类型：直筒型、扩大型（图1 图2）、锥型。 ➢ 扩大型沸腾炉主要包括：
▪ 1、 风室 ▪ 2、分布板 ▪ 3、沸腾层 ▪ 4、上部燃烧空间
（三）沸腾焙烧工艺流程示意图
硫铁矿
焙 烧 空气 炉
废 热 锅 炉
旋 风 分 离
电 除 尘 器
炉气
废渣
（四）电除尘器
❖ 构成：除尘室、高压供电设备。 ❖ 原理：电晕电极上电场强度特别大，使导线
二、硫铁矿焙烧理论基础
❖ （一）焙烧反应 ❖ （二）焙烧方法 ❖ （三）焙烧过程 ❖ （四）反应速度的影响因素
（一） 焙烧反应
主要反应：
Ⅰ 2FeS2=2FeS+S2 Ⅱ S2+2O2==2SO2 4FeS+7O2==2Fe2O3+4SO4
总反应式为：4FeS2+11O2==8SO2+2Fe2O3
❖ 上层：再生区（850-1000℃）
4 Fe3O4+O2==6Fe2O3
➢3、脱砷焙烧（两个阶段）
热分解 4FeAsS==4FeS+As4
2FeS2==2FeS+S2
4FeAsS+4FeS2==8 FeS+ As4S4
氧化 As4+3O2==2As2O3 1/2 S2+O2== SO2
As4S4+7 O2==2As2O3+4 SO2 3FeS+5 O2 ==Fe3O4+3 SO2 # 在脱砷焙烧中，关键是只能生成磁性氧化铁， 避免Fe2O3。因2 Fe2O3+As2O3==4FeO+As2O5使砷 留于残渣中。
（四）反应速度的影响因素 ➢1、温度 ➢2、矿料粒度 ➢3、氧气浓度
三 硫铁矿的沸腾焙烧
（一）基本原理 （二）沸腾焙烧炉的构造 （三）沸腾焙烧工艺流程 （四）电除尘器
（一）硫铁矿沸腾焙烧基本原理
１、流态化概念 ２、临界流化速度 ３、最大流化速度 ４、沸腾炉的气体操作速度 ５、沸腾焙烧优缺点
（二）沸腾焙烧炉的构造
一、原料及其预处理
原料：①天然硫磺、②硫铁矿、③硫酸盐及④ 含H2S或SO2的工业废气等。硫铁矿按晶形分 为黄铁矿、白铁矿、磁铁矿。按来源分为普通、 浮选、含煤硫铁矿。
配矿应考虑： ✓ 1、有害杂质含量在配矿行应符合规定限量 ✓ 2、含水多矿与含水少矿适当配合 ✓ 3、保证燃烧稳定性，含煤硫铁矿不宜太多 ✓ 4、有无足够之供应量，并兼顾其成本
▪ *当较温度较高，空气过剩量小时，有部分Fe3O4(棕黑色） ▪总反应式为：3FeS+5O2==Fe3O4+3SO2
过程中的副反应：
Ⅰ SO3和硫酸盐的生成 Ⅱ 高温下矿石与烧渣反应
Ⅲ 与Cu、Zn、Co、Pb、As、Se等反应生成氧化物或硫酸盐
（二）焙烧方法
➢ 1、常规焙烧 ➢ 2、磁性焙烧 ➢ 3、脱砷焙烧 ➢ 4、硫酸化焙烧
➢ （二）烧渣利用
1、水泥生产 2、炼铁的原料 3、回收有色金属和贵金属 4、作液体三氯化铁、铁红的原料
§3炉气的净化与干燥
炉气的净化
炉气的干燥
一、炉气的净化
目的：除去无用杂质，提供合格原料气。
（一）杂质的危害及净化要求 （二）净化原理 （三）净化工艺流程
二. 用途
硫酸是无机化工、有机化工中用量最大、用途 最广的化工产品。
主要用于生产磷肥(在我国占硫酸总量的6575%);此外还可用于生产无机盐、无机酸、有机 酸、化纤、塑料、农药、颜料、染料、硝化纤 维、TNT、硝化甘油及中间体等；石油、冶金 行业也都大量使用。
我国硫酸的消费情况
被称为工业之母。
（一）物理性质
硫1酸、，按其S余O称3与为H硫2O酸的。摩尔比分类，大于1时称为发烟
有2：、98以%其硫中酸所（含98H酸2S）O、4的10重0%量硫百酸分（比无来水表硫示酸，）常、用 20%发烟硫酸（105酸）。
3、工业硫酸的结晶点 （二）化学性质
1、与金属及金属氧化物反应 2、与有机物发生磺化反应 3、有吸水能力，工业上常用作干燥剂和浓缩剂 4、用作有机反应的催化剂，如烷基化反应等
产生电晕，其周围气体被电离，负电离子充满 电场空间，在从电晕电极向沉淀电极移动时， 遇到颗粒被其吸附从而带电。
带电粉尘移向沉淀电极，在电极上放电， 使粉尘变成中性并沉积在沉淀电极上，经振动 后坠落在吸尘斗中而被清除。
四、热能回收及烧渣利用
➢ （一）热能回收
从废热锅炉回收高温炉气的热量，除了产 生蒸汽外也可用于发电或驱动气轮机。
第六章 硫 酸的生产
本章主要内容
§1 概述 §2 SO2炉气的制造 §3 炉气的净化与干燥 §4 二氧化硫的催化氧化 §5 三氧化硫的吸收 §6 用其它含硫原料制硫酸 §7 三废处理
§1 （硫酸）概述
硫酸工业发展概况 一、性质 二、用途 三、生产方法
★一. 硫酸的 性质
硫酸是指SO3和H2O以任何比例混合而成的物质。
三. 生产方法(硝化法、接触法)
（一）硝化法原理
➢ SO2+N2O3+H2O==H2SO4+2NO ➢ 2NO+O2==2NO2 ➢ NO +NO2 == N2O3
硝化法也称亚硝基法，可分为：
铅室法和塔式法
(二) 接触法原理
➢ 生产工序：
原料 及预 处理
焙 烧
净
转
化
化
吸 收
三废 处理
➢ 生产原理：