济源职业技术学院毕业设计(论文)

1-沸腾培烧炉；2-空气鼓风机；3-废热锅炉；4-旋风除尘器；5-电除尘器；6-冷却塔；7-洗涤塔；8-循环槽；9-稀酸泵；10-气体冷凝器；11-第一级电除雾器；12-第二级电除雾器；13-干燥塔；14，24-循环槽及酸泵；15,25-酸冷却器；16-二氧化硫鼓风机；17,18,20,21-气体换热器；19-转化器；22-中间吸收塔；23-最终吸收塔

硫铁矿经原料工序破碎、筛分和配矿后，由斗式提升机送入原料仓中，经皮带喂料机送入沸腾焙烧炉内，进行沸腾焙烧。在沸腾焙烧炉前有炉前空气鼓风机向沸腾炉内鼓入空气，焙烧炉内生成的二氧化硫炉气由设在干燥塔后的二氧化硫主（鼓风机）抽吸，使沸腾炉顶保持微负压状态，以免炉气从加料口和溢渣口逸出。炉气在经过净化设备时，由于受到设备阻力而使其压降降低，在到达主风机进口时，炉气压强已下降到1.2--1.5mH2O 左右。为了克服主风机后热交换器、转化器和吸收塔等设备的阻力，主风机出口也需相应的正压强值。出沸腾炉炉气中二氧化硫浓度较高（约为12～13%），经过泡沫洗涤塔后补充来自脱吸塔的空气，以提高炉气中氧的浓度，并使二氧化硫浓度降低到入转化器所需要的浓度。为了维持干燥和吸收塔循环酸槽酸的浓度稳定，如前所述，需要把98.3%的吸收酸连续地由吸收酸泵（或吸收酸循环酸槽）送入干燥酸槽；同时把93%的干燥酸也连续地由干燥酸泵（或干燥酸槽）送到吸收酸槽。当需要生产98.3%的浓硫酸时；则从吸收酸槽导出产品酸；如需要生产92.5%的浓硫酸时，则从干燥酸槽导出产品酸。

硫酸的生产工艺过程包括以下六个工段：原料、焙烧、净化、干吸、转化、成品。分述如下：

1、原料工段

在仓库贮存的硫精矿，由装载机送入加料斗，经圆盘给料机、胶带输送机送入笼式破碎机，将成球的尾沙打散，再由胶带输送机送入振动筛筛分，筛上粗颗粒矿经胶带输送机返回仓库，筛下粒度合格的成品矿由胶带输送机送入焙烧工段炉前料斗。

2、焙烧工段

来自原料工段的硫铁矿入炉前料斗贮存，经胶带给料机加入沸腾炉，焙烧产生的浓度为12～13%、温度为900℃的含SO2炉气经余热锅炉移热降温至380℃,以旋风出尘器及电除尘器除尘,使尘含量降至≤0.2G/NM3后入净化工段文氏管。焙烧硫铁矿所需空气的由空气鼓风机从炉底送入。沸腾炉排出的矿渣，余热锅炉及

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旋风出尘器、电除尘器排出的矿尘进入淋撒式冷却增湿滚筒冷却后喷水增湿。用胶带输送机送入堆场，以汽车运出。

3、净化工段

自焙烧工段来的350℃炉气进入文氏管，与喷淋的15%左右的稀硫酸接触传质传热降温，除去大部分矿尘及其他杂质，然后进入泡沫塔以2～3%稀硫酸喷淋洗涤，进一步除去矿尘及其他杂质，由间冷器移热降温至40℃左右，经电除雾器除去酸雾，使酸雾降至0.03G/NM3后进入干吸工段干燥塔。

文氏管排出的15%的稀硫酸经斜管沉降器沉降分离矿尘后，进入循环酸槽，从泡沫塔循环酸泵出口来的2～3%稀硫酸由斜管沉降器出口引出，入稀酸贮槽贮存。斜管沉降器间断排出的污泥与设备地坪冲洗酸性水一道经酸性水池以泵送至污水处理站。泡沫塔排出的2～3%稀硫酸入循环酸槽，从间冷器循环酸槽溢流出来的冷凝液调节其浓度，由循环酸泵送入泡沫塔喷淋，增加的稀酸串入文氏管循环酸槽。间冷器排出的冷凝液入循环槽，以循环泵间断或连续送入间冷器喷淋。电除雾器除下的酸雾进入间冷器循环槽。

净化工段补充的工艺水加入间冷器循环槽。 4、干吸工段

自净化工段来的炉气以空气调节SO2浓度至7.5～8%后进入干燥塔，经喷淋的93～94%硫酸干燥使水份降至0.1G/NM3，并经塔顶丝网除沫器除去酸沫后进入转化工段。

干燥塔内吸收水份后的硫酸流入循环槽，以一吸塔循环酸系统串入的98%硫酸维持其浓度，以循环酸泵送入干燥塔酸冷却器，冷却降温后入干燥塔喷淋。增多的93～94%硫酸串入一吸塔循环槽。

来自转化工段的第一次转化气一部分进入发烟硫酸吸收塔，吸收大部分SO3进入一吸塔，一部分直接进入一吸塔，吸收SO3的炉气经塔顶丝网除沫器除去酸沫后，返回转化二段进行第二次转化。

发烟硫酸吸收塔以104.5%发烟硫酸喷淋吸收SO2浓度升高后的发烟硫酸进入循环槽由一吸塔系统串来的98%酸调节其浓度，以循环泵送入酸冷却器冷却降温后入吸收塔喷淋，生成104.5%发烟硫酸产品进入成品工段。

第一吸收塔以98%硫酸喷淋，吸收SO3浓度升高后的硫酸流入循环槽，配入干燥塔循环系统串来的93%硫酸，并加水维持其浓度，以循环酸泵送入一吸塔酸冷却

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器冷却降温后入一吸塔喷淋。增多的98%硫酸一部分串至干燥塔循环槽，一部分作为成品酸送入成品酸计量槽。

来自转化工段的第二次转化气进入第二吸收塔，吸收SO3并经塔顶丝网除沫器除去酸沫后由烟囱放空。

第二吸收塔以98%硫酸喷淋，吸收SO3浓度升高的硫酸流入循环槽，加入清水调节其浓度，以循环酸泵送入二吸塔酸冷却器冷却降温后入二吸塔喷淋。增多的98%硫酸串入一吸塔循环槽。

系统可以按市场需求产98%硫酸或93%硫酸。当需要93%硫酸时，由干燥塔系统产出93%硫酸。当需要98%硫酸时由一吸塔系统产出98%硫酸。

5、转化工段

来自干吸工段干燥塔SO2浓度为7.5～8%的炉气，经SO2鼓风机升压、第ⅲ换热器及第ⅰ换热器壳侧与管侧SO3气换热，温度升至430℃后入转化器进行第一次转化。经一、二、三段催化剂反应转化率达92%的转化气，进入第ⅲ换热器管侧与壳侧炉气换热降温后进入干吸工段第一吸收塔进行第一次吸收。SO3被吸收后的气体经第ⅴ换热器、第ⅳ换热器、第ⅱ换热器壳侧与管侧SO3气换热升温至420℃进入转化器进行第二次转化。经第四、第五段催化剂反应总转化率达99.7%。二次转化气经第ⅴ换热器管侧与壳侧 SO2气换热降温后入干吸工段第二吸收塔进行第二次吸收。转化器开工升温，以电加热器加热干燥空气来进行。

6、成品工段

由干燥塔系统产出的93%硫酸或由一吸塔系统产出的98%硫酸进入计量槽，以位差流入贮罐贮存。104.5%发烟硫酸直接进入贮罐贮存。产品硫酸以汽车外运。

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第二章 二氧化硫炉气的制备

2.1硫铁矿及其焙烧前的处理

2.1.1硫铁矿的性质

硫铁矿是硫元素在地壳中存在的主要形态之一，是硫化铁矿物的总称。 最常见的硫铁矿主要成分为二硫化铁(Fes2)。它有两种结晶形态．最常见的是黄铁矿，因而人们常把黄铁矿称为硫铁矿。硫铁矿的颜色因纯度和所含杂质的不同而异，有灰色、褐绿色、浅黄色等，纯度高者为闪光的金黄色。

还有一种矿石近似黄铁矿，而构造较为复杂，其分子通式以FeS2 (5＜n＜16)表示(其中M＝7最多)。由于具有强磁性，这类矿石称为磁黄铁矿或磁硫铁矿。纯二硫化铁含硫53．45％，含铁46．55％。纯磁黄铁矿含硫39％一40％，含铁60％一61％。

硫铁矿按其来源不同分为普通硫铁矿(亦称原硫铁矿)、浮选硫铁矿和民砂、 含煤硫铁矿三种。 2．1．2 硫铁矿的处理

硫铁矿和含煤硫铁矿一般呈块状，浮选硫铁矿和层砂里粉状，因含水分较多，在贮存和运输中会结块。块状矿石在进入焙烧炉前应破碎并筛分，使之达到工艺要求。含水较多的浮选硫铁矿和尾砂应烘干。一个工厂所用矿石常由多个矿山供应，品位、杂质成分不一．为保证装置正常运行，应搭配使用。 1、硫铁矿的破碎

块状矿石破碎后所要求达到的粒度应根据使用的焙烧炉炉型及操作工艺而定。进沸腾焙烷炉的原料，其粒度不仅影响硫的出率，而且还影响炉子操作，所以对粒度大小和分布都有要求，一般粒度不得超过3mm(有的定为4mm)。硫铁矿的破碎通常经过粗碎与细碎两道工序。粗碎使用额式破碎机、反击式破碎机(或圆锥破碎机)，将不大于200mm的矿石碎至25mm以下。细碎使用反击式破碎机，也有使用球磨机或电磨，将粗碎后的矿石进一步破碎到炉子加料所需的细度，即从25mm压碎至3mm(或4mm)以下。在以浮选硫铁矿(或尾砂、硫招砂)为原料的工厂，使用鼠笼式破碎机打散结块原料。

目前，有些工厂使用球磨机粉碎矿石，可将较大的块矿一次破碎到＜3 mm置筛分工序。

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