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硫酸生產(chǎn)工藝對(duì)比分析
硫酸(H2SO4)作為重要的無(wú)機(jī)化學(xué)品之一,具有強(qiáng)烈的吸水性、氧化性、腐蝕性,是一種重要的工業(yè)原料,在石油精煉、凈化石油、金屬冶煉、無(wú)機(jī)鹽工業(yè)及染料等工業(yè)中有十分廣泛的應(yīng)用。近十年來(lái),我國(guó)的硫酸工業(yè)發(fā)展迅速,由于引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的硫酸生產(chǎn)
硫酸(H2SO4)作為重要的無(wú)機(jī)化學(xué)品之一,具有強(qiáng)烈的吸水性、氧化性、腐蝕性,是一種重要的工業(yè)原料,在石油精煉、凈化石油、金屬冶煉、無(wú)機(jī)鹽工業(yè)及染料等工業(yè)中有十分廣泛的應(yīng)用。近十年來(lái),我國(guó)的硫酸工業(yè)發(fā)展迅速,由于引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的硫酸生產(chǎn)技術(shù),我國(guó)的硫酸生產(chǎn)狀況大大改善,2015年產(chǎn)量達(dá)到了96730 kt,硫酸生產(chǎn)廠家達(dá)到了600多家[1]。
硫酸生產(chǎn)工藝按照其原料不同主要分為以下四種:硫鐵礦制硫酸、硫磺制硫酸、冶煉氣制硫酸、石膏制硫酸。其中硫鐵礦制酸、硫磺制酸、冶煉氣制酸為我國(guó)硫酸生產(chǎn)的主要方式。表1展示的是2009-2015年我硫酸產(chǎn)量及原料結(jié)構(gòu),目前在我國(guó)的硫酸生產(chǎn)企業(yè)中硫磺制酸、硫鐵礦制酸和冶煉煙氣制酸比例分別占46.0%,21.3%,31.2%,石膏制酸占1.5%左右[2]。本文主要對(duì)四種生產(chǎn)方法的工藝流程進(jìn)行了詳細(xì)評(píng)述和比較。
硫鐵礦是我國(guó)的主要硫源,它主要由單一硫鐵礦、冶金副產(chǎn)硫鐵礦和煤炭副產(chǎn)硫鐵礦組成。如圖1所示,硫鐵礦制硫酸的主要流程分為原料處理工段、焙燒工段、凈化工段、干燥工段、轉(zhuǎn)化工段、吸收工段[3]。經(jīng)原料處理工段處理過(guò)的硫鐵礦原料,進(jìn)入焙燒工序進(jìn)行沸騰焙燒,氣體經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量再經(jīng)旋風(fēng)分離器和電除塵器送入氣體凈化工序,經(jīng)凈化工序的氣體進(jìn)入干燥塔。對(duì)氣體進(jìn)行干燥后送入轉(zhuǎn)化工段,進(jìn)入SO2的催化氧化,反應(yīng)生成的SO3進(jìn)入吸收塔吸收產(chǎn)出硫酸。
1.1 焙燒工段
由原料工段送來(lái)的硫精礦在沸騰爐內(nèi)與來(lái)自空氣鼓風(fēng)機(jī)的空氣混合,在800 ℃下沸騰焙燒。焙燒產(chǎn)生的溫度為800~900 ℃ 的高溫爐氣經(jīng)廢熱鍋爐回收部分熱能。溫度降至340 ℃后,依次通過(guò)旋風(fēng)分離器和電除塵器,使塵量小于或等于20 g/Nm3、溫度降至320 ℃后進(jìn)入凈化工序。
1.2 凈化工序
凈化工序運(yùn)用動(dòng)力波洗滌技術(shù),在洗滌器中煙氣被絕熱冷卻及洗滌除雜質(zhì),然后通過(guò)動(dòng)力波氣液分離,分離后的氣體進(jìn)入氣體冷卻塔進(jìn)一步冷卻及除雜質(zhì)。煙氣中絕大部分煙塵、砷及氟雜質(zhì)被氣體冷卻塔清除,同時(shí)溫度降至40 ℃,然后進(jìn)入除霧器除去酸霧,使煙氣中的酸霧含量降至小于或等于5 mg/Nm3[4]。煙氣中夾帶的少量砷、氟等雜質(zhì)也進(jìn)一步被清除,凈化后的煙氣進(jìn)入干吸轉(zhuǎn)化工段。
1.3 干吸、轉(zhuǎn)化工序
煙氣經(jīng)過(guò)凈化后,再用干燥塔(干燥塔用濃度為96%硫酸淋灑)脫其中的水分,使經(jīng)過(guò)干燥后的煙氣含水量達(dá)到或小于0.1 g/Nm3,再經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)送往轉(zhuǎn)化工段。轉(zhuǎn)化工段采用“3+1”四段雙接觸工藝,總轉(zhuǎn)化率大于99.75%。干吸系統(tǒng)采用三塔兩槽流程,干燥塔內(nèi)循環(huán)淋灑96%濃硫酸,在一吸收塔和二吸收塔內(nèi)循環(huán)淋灑98%濃硫酸。成品由由中間成品槽產(chǎn)出,經(jīng)成品酸冷卻器冷卻后送往儲(chǔ)罐。http://www.ubcthunderbird.com
硫酸生產(chǎn)工藝按照其原料不同主要分為以下四種:硫鐵礦制硫酸、硫磺制硫酸、冶煉氣制硫酸、石膏制硫酸。其中硫鐵礦制酸、硫磺制酸、冶煉氣制酸為我國(guó)硫酸生產(chǎn)的主要方式。表1展示的是2009-2015年我硫酸產(chǎn)量及原料結(jié)構(gòu),目前在我國(guó)的硫酸生產(chǎn)企業(yè)中硫磺制酸、硫鐵礦制酸和冶煉煙氣制酸比例分別占46.0%,21.3%,31.2%,石膏制酸占1.5%左右[2]。本文主要對(duì)四種生產(chǎn)方法的工藝流程進(jìn)行了詳細(xì)評(píng)述和比較。
硫鐵礦是我國(guó)的主要硫源,它主要由單一硫鐵礦、冶金副產(chǎn)硫鐵礦和煤炭副產(chǎn)硫鐵礦組成。如圖1所示,硫鐵礦制硫酸的主要流程分為原料處理工段、焙燒工段、凈化工段、干燥工段、轉(zhuǎn)化工段、吸收工段[3]。經(jīng)原料處理工段處理過(guò)的硫鐵礦原料,進(jìn)入焙燒工序進(jìn)行沸騰焙燒,氣體經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量再經(jīng)旋風(fēng)分離器和電除塵器送入氣體凈化工序,經(jīng)凈化工序的氣體進(jìn)入干燥塔。對(duì)氣體進(jìn)行干燥后送入轉(zhuǎn)化工段,進(jìn)入SO2的催化氧化,反應(yīng)生成的SO3進(jìn)入吸收塔吸收產(chǎn)出硫酸。
1.1 焙燒工段
由原料工段送來(lái)的硫精礦在沸騰爐內(nèi)與來(lái)自空氣鼓風(fēng)機(jī)的空氣混合,在800 ℃下沸騰焙燒。焙燒產(chǎn)生的溫度為800~900 ℃ 的高溫爐氣經(jīng)廢熱鍋爐回收部分熱能。溫度降至340 ℃后,依次通過(guò)旋風(fēng)分離器和電除塵器,使塵量小于或等于20 g/Nm3、溫度降至320 ℃后進(jìn)入凈化工序。
1.2 凈化工序
凈化工序運(yùn)用動(dòng)力波洗滌技術(shù),在洗滌器中煙氣被絕熱冷卻及洗滌除雜質(zhì),然后通過(guò)動(dòng)力波氣液分離,分離后的氣體進(jìn)入氣體冷卻塔進(jìn)一步冷卻及除雜質(zhì)。煙氣中絕大部分煙塵、砷及氟雜質(zhì)被氣體冷卻塔清除,同時(shí)溫度降至40 ℃,然后進(jìn)入除霧器除去酸霧,使煙氣中的酸霧含量降至小于或等于5 mg/Nm3[4]。煙氣中夾帶的少量砷、氟等雜質(zhì)也進(jìn)一步被清除,凈化后的煙氣進(jìn)入干吸轉(zhuǎn)化工段。
1.3 干吸、轉(zhuǎn)化工序
煙氣經(jīng)過(guò)凈化后,再用干燥塔(干燥塔用濃度為96%硫酸淋灑)脫其中的水分,使經(jīng)過(guò)干燥后的煙氣含水量達(dá)到或小于0.1 g/Nm3,再經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)送往轉(zhuǎn)化工段。轉(zhuǎn)化工段采用“3+1”四段雙接觸工藝,總轉(zhuǎn)化率大于99.75%。干吸系統(tǒng)采用三塔兩槽流程,干燥塔內(nèi)循環(huán)淋灑96%濃硫酸,在一吸收塔和二吸收塔內(nèi)循環(huán)淋灑98%濃硫酸。成品由由中間成品槽產(chǎn)出,經(jīng)成品酸冷卻器冷卻后送往儲(chǔ)罐。http://www.ubcthunderbird.com
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