硫磺制酸原理及工艺过程资料

气体换热器
• 气体换热器的设计主要是解决好管板变形、设备热应 力和气流分布等问题。一般采用盘环形挡板管壳式换 热器,换热器壳体采用低合金钢和碳钢制作壳程部分 采用扩大型管口并加气体导流板以使气流分布均匀。 换热器底部衬耐酸砖, 防止冷凝酸腐蚀。换热管采用 渗铝钢管, 管子与管板采用强度焊接。上、下管箱均 喷铝, 以有效避免高温氧化腐蚀。换热器的壳体设置 膨胀节, 以吸收高温操作状态下管、壳程热膨胀差异 引起的变形, 降低设备内应力。设备上的人孔与工艺 接管均采用焊接连接形式, 以确保高温操作状态下的 密封, 避免在高温下材料蠕变而发生泄漏。
硫磺制酸原理及工艺过程
化工1201班 第四组
目录
一二三四五六
原 理
工 艺 流 程
工 艺 流 程
能 量 的 利
主 要 设
三 废 处 理
图用备
•
原理
• 1. S+O2=SO2（雾化蒸发）
2. SO2+O2=SO3（转化反应 钒触媒的催化）
3. SO3+H2O=H2SO4（吸收塔）
1.雾化蒸发
硫磺蒸气与空气混合，在高温下达到硫磺的燃点时， 气流中氧与硫蒸气燃烧反应，生成二氧化硫后进行 扩散，由热气流和热辐射给雾状液硫传热，因而使 液硫继续热发。反应速度随空气流速的增加而增加。 因而改善雾化质量，增大液硫蒸发表面，增加空气 流的湍动，提高空气的温度有利于液硫的蒸发，强 化液硫的燃烧和改善焚硫操作。
转化工艺的操作条件主要有三个：转化反应的温度、 转化反应的进气浓度以及转化器的通气量。这就是转化操 作的“三要素”。
三 吸收工艺（SO3+H2O=H2SO4）
转化气依次通过浓硫酸吸收塔，用98.3%H2SO4浓硫 酸吸收SO3后，气相中SO3含量为0.021～0.4%。然后由 浓硫酸的吸收塔出口引至尾气处理部分或直接经过捕沫后 放空。各塔喷淋用硫酸均由塔的上部进入，经过喷淋装置 均匀分布在塔截面上，与来自塔下部的转化气逆流接触。 吸收SO3的硫酸从塔底引出时，其浓度可以提高了。为维 持入塔喷淋酸浓度的稳定，可在干燥塔和吸收塔之间进行 串酸，必要时加入补充水。
转化器
• 转化器是SO2实施氧化反应并保证SO2排放达标 的关键设备。
• 目前转化器在结构上有两种形式积木式结构和中 心筒式结构。积木式结构采用平底球冠盖立式回 筒形容器，其内部自下向上由若干立柱和桩柱支 撑隔板和格栅。中心筒式结构采用两个同心立式 圆简，内圆筒直径较小，为中心管，既用于支撑 催化剂和隔板的部分重量，又作为部分反应段的 进气通道，催化剂装填在内、外两层圆筒之间。
干吸塔
干吸塔的主要结构基本上是相似的，塔体为立式圆 筒形结构，碳钢内衬耐酸砖。一般采用高铝质耐 酸瓷填料支承结构，有的采用大跨度、高开孔率 的耐酸高铝瓷条梁，也有的采用高开孔率的瓷球 拱。
干燥塔一般采用国产抽屉式金属丝网除雾器或进口 网垫式除雾器。第一吸收塔酸温高、雾量大、雾 粒细, 为保护后面的换热设备，采用高效纤维除雾 器第二吸收塔为保证Байду номын сангаас气排放的要求也采用高效 纤维除雾器。从生产使用的效果看，其除雾效率 均令人满意。
硫磺-->熔硫槽-->焚硫炉--> S02气体-->触媒炉--> S03 气体--> 吸收塔-->H2S04
能量的利用
为尽量利用液体硫磺焚烧产生的高温位热 能和二氧化硫转化产生的中温位热能，在 焚硫炉后设置中压火管废热锅炉，在转化 工序一段触煤层后设置高温过热器，二段 设置换热器，三段设置换热器和省煤器， 四段设置低温过热器和省煤器。系统产生 中压过热蒸汽并入蒸汽管网，可送至发电 装置；大型装置空气风机多用蒸汽透平驱 动。
主要设备
设备：焚硫炉. 转换器. 干吸塔.气体换热器和 空气鼓风机。
• 焚硫炉
• 由于硫磺燃烧速度快，所以炉子构造简单，现在 一般多用卧式焚硫炉。使用最普遍的是喷雾焚硫 炉。喷雾焚硫炉的构造，是在钢制圆筒内部衬绝 热砖和耐火砖。 硫磺喷雾的要求是：形成易于气化的微粒、喷雾 角度要大，且能均匀分散。喷嘴的喷枪和喷头部 分采用L316或相当的材料。为了防止炉内高温引 起的损坏和防止因受热而引起的硫磺粘度上升， 喷枪应有蒸气夹套。
2.钒触媒的催化作用
• （1）触媒表面的活性中心吸附氧分子，二 氧化硫分子。使氧分子中的原子键断裂而 产生活泼的氧﹛O﹜;
• （2）被吸附的二氧化硫分子和氧原子之间 进行电子的重新排列化合成为三氧化硫分 子；
• （3）三氧化硫分子从触媒表面上脱附下来， 进入气相。
硫磺制酸工艺过程
工艺上一般采用快速熔硫、液硫机械过滤、机械 雾化焚硫技术，较多地采用“ 3 + 2 ”两转两吸 工艺，并采用中压锅炉和省煤器回收焚硫和转化 工序的废热，产生中压过热蒸汽。将澄清的溶融 硫送入焚硫炉与空气雾化后于炉内焚化，产生高 温二氧化硫炉气，经余热锅炉使炉气温度降至 650～680℃，进入转化器，本设计采用一次转化 通过一、二、三段触媒，二次转化通过四、五次 触媒。换热方式一次转化采用外部换热，二次转 化的四、五段间采用空气冷激。
空气鼓风机
• 空气鼓风机是硫磺制酸装置最为关键的设备，其 运行的好坏直接影响到整个装里的稳定性和可靠 性，是装置开车率最重要的保证。
• 大型空气鼓风机主要有轴流式和离心式两种结构 类型。 轴流式鼓风机采用透平压缩原理，风 机效率稍高叶片运转的线速度低于离心风机，可 以减少磨蚀另外可以利用静叶角度来调节风量。 但这种风机结构复杂, 造价高，与其配套的土建费 用高。
在焚硫炉产生的炉气，温度在800～1000℃，SO2浓 度在12%左右，经废热锅炉冷却到430℃左右，进入炉气 过滤器，滤去杂质后与空气混合，使温度和SO2浓度都达 到合适范围后进入转化器
二 转化工艺及其条件（SO2+O2=SO3）
转化一般采用进口催化剂、“3 + 1”两次转化工艺、 “Ⅲ—Ⅱ”换热流程。也有个别装里采用国产催化剂、 “3 + 2”两次转化工艺。总转化率均要求达到99.8%以上 ，一些装置要求转化率达到99.83%以上，放空尾气中 SO2含量低于700mg/ m3。由于要求较高的转化率，一般 催化剂的装填盆较大。
一 熔硫工序（S+O2=SO2）
熔硫工序一般采用快速熔硫和液硫机械过滤工艺，其 中关键设备一是快速熔硫槽，二是液硫过滤器。
固体硫磺经熔融，滤去固体杂质后，存于熔硫槽，维 持熔硫温度在 130~145℃之间，熔硫贮槽的空间温度在 115℃以上。由泵将熔硫打入硫磺雾化喷嘴，与经过干燥 的空气混合而入炉燃烧。燃烧的空气是由鼓风机送入硫酸 干燥塔，使水分含量降低到0.1g/m3以下，再经过除沫后 送至焚硫炉和转化器。近年来为了节能，新设计的焚硫系 统把鼓风机改设在干燥塔之后，使每吨酸能耗可降低10% 左右。
三废处理
硫酸生产过程中含有SO3、H2SO4、As、Hg、悬浮物 等有毒害物质。我们必须加入一定量的Ca(OH)2、 FeSO4 、PAM等净水药剂来净化污水。
受二氧化硫平衡转化率的限制，无论是以硫磺还是硫铁矿 和冶炼烟气为原料，尾气中必定含有一定量的二氧化硫。 硫磺制酸工艺过程比较简单，操作条件与设计条件较为吻 合，进转化工序的二氧化硫浓度和氧硫比较为稳定，采用 两转两吸工艺制酸尾气较容易达标排放。