年产5万吨硫酸生产工艺设计

年产5万吨硫酸生产工艺

目录

第一章 (1)

1.1 概述 (1)

1.2硫酸的性质 (1)

第二章 (1)

2.1 硫酸的生产方法 (1)

2.2接触法制造硫酸 (2)

2.2.1接触法生产硫酸由下列四个工序组成 (2)

2.2.2接触法的优缺点 (3)

2.3硝化法制造硫酸 (3)

2.3.1硝化法制造硫酸可归纳为三个重要过程 (4)

2.3.2硝化法的优缺点 (4)

第三章硫酸生产全工段工艺简介 (4)

3.1 SO2气体的制取 (4)

3.2 炉气的净化 (5)

3.3 SO2气体的转化 (5)

3.3.1 一次转化一次吸收 (5)

3.3.2 二次转化二次吸收 (6)

3.3.3 沸腾转化 (6)

3.4 SO3气体的吸收 (7)

3.5 尾气的处理 (7)

3.5.1氨法 (7)

3.5.2碱法 (7)

3.5.3金属氧化物法 (8)

3.5.4活性炭法 (8)

3.5.5控制SO2排放的其他方法 (8)

第四章 (9)

4.1 两次吸收法生产硫酸的流程图 (9)

4.1.1 流程说明 (9)

4.1.1.1 干燥系统流程说明 (9)

4.1.1.2 一吸系统流程说明 (9)

4.1.1.3 二吸系统流程说明 (10)

第一章

1.1 概述

硫酸是一种普通的化工产品，也是一种古老的化学品，据了解，早在17世纪就有化学家利用“铅室法”将燃烧硫磺所得的二氧化硫和进行反应而生产出约70%左右的稀硫酸，到18世纪又有化学家利用铂催化剂（今用钒催化剂）与较高浓度的二氧化硫空气中的氧气反应而生产出浓度达98%的硫酸。由于硫酸在工业上有广泛的用途，因此它被号称为“工业之母”，硫酸的产量也常用来作为评定一个国家工业经济发展水平的重要指标。

1.2硫酸的性质

硫酸是（SO3）和水（H2O）化合而成。化学上一般把一个分子的三氧化硫与一个分子的水相结合的物质称为无水硫酸。无水硫酸就是指的100%的硫酸（又称纯硫酸）。纯硫酸的化学式用“H2SO4”来表示，分子量为98.08。

硫酸是基础化学工业中重要的产品之一。硫酸的性质决定了它用途的广泛性，硫酸主要用于生产化学肥料、合成纤维、涂料、洗涤剂、致冷剂、饲料添加剂和石油的精炼、有色金属的冶炼，以及钢铁、医药和化学工业。

第二章

2.1 硫酸的生产方法

生产硫酸最古老的方法是用绿矾（FeSO4·7H2O）为原料，放在蒸馏釜中

锻烧而制得硫酸。在煅烧过程中，绿矾发生分解，放出二氧化硫和三氧化硫，其中三

氧化硫与水蒸气同时冷凝，便可得到硫酸。

2（FeSO 4·7H 2O ）

煅烧−−−→Fe 2O 3+SO 2+SO 3+14H 2O 在18世纪40年代以前，这种方法为不少地方所采用。古代称硫酸为“绿矾油”，就是由于采用了这种制造方法的缘故。二氧化硫氧化成三氧化硫是制硫酸的关键，但是，这一反应在通常情况下很难进行。后来人们发现，借助于催化剂的作用，可以使二氧化硫氧化成三氧化硫，然后用水吸收，即制成硫酸。根据使用催化剂的不同，硫酸的工业制法可分为接触法和硝化法。

2.2接触法制造硫酸

现代硫酸生产常用的两次转化工艺，是使经过两层或三层催化剂的气体，先进入中间吸收塔，吸收掉生成的三氧化硫，余气再次加热后，通过后面的催化剂层进行第二次转化，然后进入最终吸收塔再次吸收。由于中间吸收移除了反应生成物，提高了第二次转化的转化率，故其总转化率可达99.5％以上。部分老厂仍采用传统的一次转化工艺，即气体一次通过全部催化剂层，其总转化率最高仅为98％左右。在以硫化氢为原料时，进转化器的气体中含有大量水蒸气，二氧化硫在水蒸气存在下进行转化，故又称之为湿接触法。将二氧化硫与氧化合成为三氧化硫的反应式是：2SO 2＋O 2 = 2SO 3＋Q ，这个反应在常温下没有触媒存在时，实际上不能进行。为了使这一反应加快，必须提高温度并且采用触媒催化（也叫触媒氧化）。这便是接触法制造硫酸名称的由来。目前可作为制造硫酸原料的含硫资源除硫磺外，主要有：硫铁矿、硫精砂（尾砂）、有色金属冶炼气、焦炉

气、天然气、石油气中的硫化氢也可作为制取二氧化硫气体的原料。

2.2.1接触法生产硫酸由下列四个工序组成

①制备二氧化硫气体；

②精制二氧化硫以除去其中的杂质；

③二氧化硫氧化成三氧化硫；

④三氧化硫被吸收而变成硫酸。

2.2.2接触法的优缺点

接触法制造硫酸主要有以下优点：

①产品纯度高，且产品种类多；

②设备腐蚀较轻，容易维护而且维护费用也较小，设备寿命比较长，管理

也比较容易；

③生产比较平稳，指标波动围小。

接触法的缺点主要有：

投资较大、建造速度慢、采酸率较低等。

2.3硝化法制造硫酸

硝化法（包括铅室法和塔式法）是借助于氮的氧化物使二氧化硫氧化制成硫

酸。其中铅室法在1746年开始采用，反应是在气相中进行的。由于这个方法所需设备庞大，用铅很多，检修麻烦，腐蚀设备，反应缓慢，成品且为稀硫酸，所以，这个方法后来逐渐地被淘汰。

在铅室法的基础上发展起来的塔式法，开始于本世纪初期。1907年在奥地利建成了世界上第一个塔式法制硫酸的工厂，其制造过程同样是使氮的氧化物起氧的传递作用，从而氧化二氧化硫，再用水吸收三氧化硫而制成硫酸，不同的是该过程在液相中进行，生产成本及产品质量都大大优于铅室法。塔式法制出的硫酸浓度可达76%左右，目前，我国仍有少数工厂用塔式法生产硫酸。目前我国硫酸生产接触法占绝大部分，塔式法已很少，但是硝化法还具有它一定的优点。虽然它产酸的浓度为76％左右，该浓度的酸适合制造过磷酸钙，另外此种生产方法设备简单，建厂快，硫的利用率比较高，可以用杂质比较高的原料，其缺点是必须消耗硝酸。

2.3.1硝化法制造硫酸可归纳为三个重要过程