(1)硫铁矿制酸硫铁矿在沸腾焙烧炉内通空气燃烧产生SO2气体,经余热锅炉回收热量后,依次通过旋风除尘和电除尘进行干法除尘。随后,炉气再通过洗涤、冷却、除雾等一系列的净化操作进入干燥塔。干燥后的炉气用主鼓风机压送至一转一吸或两转两吸制酸装置内制取硫酸。其反应如下:
(2)硫磺制酸反应时生成的热传递给进入接触室的需要预热的浓和气体并冷却反应后生成的气体(即热交换过程)熔融硫磺在焚硫炉内用干燥空气燃烧产生SO2气体,经余热锅炉回收燃烧热后进入“一转一吸”或“两转两吸”制酸系统制取硫酸。其反应如下:
(3)冶炼烟气制酸主要利用有色金属铜、铅、锌、镍、钴等硫化矿在熔炼过程中产生的SO2烟气进行制酸。
其工艺流程除焙烧系统随有色金属硫化矿的焙烧工艺不同而有异外,其制酸工艺与沸腾炉炉气制酸相同。
(1)原料工段原料处理能力要满足生产周转,与硫酸生产能力相匹配,能够满足焙烧工艺的进料工况条件结合矿源及工程,应着重考虑如下问题原料的卸车及转运方式、矿库的贮存能力(库容)、干燥及含尘尾气处理、块矿的破碎及筛分等。原料工段设置应尽量少进行固体物料的交叉,流程越简单越好。
(2)焙烧流程焙烧流程一般为:焙烧炉—废热锅炉—旋风除尘器—电除尘器,也可以不设旋风除尘器。这种流程非常紧凑,但电除尘器需专门设计且操作管理要求较高。为了尽可能使工艺技术和设备制造立足国内,增加装置操作的可靠性,使用国内的电除尘器,则倾向于设置旋风除尘器。一般采用增湿输送的干法排渣,有刮板输送机—冷却滚筒(增湿)一带式输送机流程和冷却滚筒+冷却滚筒(增湿)—带式输送机两种流程,目前设计倾向于使用后一种流程。
(3)净化流程大型硫酸装置选择酸洗净化流程。国内大型装置空塔流程居多,即空塔(增湿塔)—填料冷却塔(稀酸板式换热器)一两级电除雾器。近十多年来我国投产的硫铁矿制酸酸洗净化流程绝大多数使用此流程,亦是比较容易掌握的流程。近年来冶炼烟气制酸选择动力波洗涤器代替空塔居多,国内有关专家认为,动力波洗涤器特别适用于烟气量波动比较大的情况,效果较好,但压降较大,对气量均衡稳定的硫铁矿制酸并无明显优势。
(4)干吸流程干吸流程有塔槽一体化流程、三塔一槽流程、三塔两槽流程和三塔三槽流程。塔槽一体化即干燥塔、一吸塔、二吸塔均不设外部泵槽,由各塔的底部分别存液,循环泵设于塔外的管道上,国内比较典型的为贵州瓮福2×400kt/a硫铁矿制酸装置。塔槽一体化省去了泵槽和很多的管线,使得工艺流程简单、设备布置紧凑,有一定的优越性,但在设计时要考虑泵的密封,特别是一吸循环泵。目前,国内设计多采用三塔两槽流程,又以干燥塔一个循环槽.两吸收塔共用一个循环槽居多。干吸塔普遍使用不锈钢槽管式分酸器及大规格填料,可大幅增加分酸点,降低填料高度,优化塔的操作状况,提高塔的操作效率,塔的顶部装设高效除雾器。
(5)转化流程转化工序基本采用两转两吸流程,国内“2+2”,“3+2”,“3+1”几种流程都有,但目前采用较多的是,“3+1”流程,配套换热流程有ⅢⅠ—ⅣⅡ和ⅣⅠ—ⅢⅡ等,设计选择较多的ⅢⅠ—ⅣⅡ根据系统热平衡计算,可以考虑设置热管省煤器。转化系统的流程和设计参数的选择,实际上是系统的优化问题,需与所用催化剂和所用设备情况综合考虑,应尽量提高一转化的转化率,使尾气排放更容易达到日益严格的环保要求。
(6)生产硫酸流程图
已知:①炉气、尾气中含有SO2;②混合反应中还溶解有少量Fe2O3、MgO等矿尘。
(1)煅烧1mol FeS2放出热量为853 kJ,则FeS2燃烧的热化学方程式为_________________。
(2)“混合反应”中纯碱(Na2CO3)参与反应的化学方程式为______________________(任写一个)。
(3)用NaOH“除杂”时,主要的离子方程式为______________________(任写一个)。
(4)通过“操作I”可以得到亚硫酸钠品体,写出主要操作步骤的名称:______________。
(5)硫酸生产中炉气转化反应为:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。研究发现,SO3的体积分数(SO3%) 随温度(T)的变化如曲线I所示。下列判断正确的是__________。
A.用浓硫酸吸收不形成酸雾,吸收速率快 |
B.用水吸收生成的酸雾多,影响吸收 |
C.用水不能吸收SO3 |
D.用浓硫酸吸收可以得到更浓的硫酸 |
A.硫铁矿燃烧前需将矿粒粉碎,这样易于向沸腾炉中投料 |
B.炉气进入接触室之前需要净化、干燥,因为炉气中的杂质易与SO2反应 |
C.SO2氧化为SO3时需使用催化剂,这样可提高SO2的转化率 |
D.接触室的反应温度控制在400~500℃,因为在该温度范围内催化剂的活性较高 |
A.SO2 | B.SO3,O2 | C.SO2,SO3 | D.SO2,O2 |
A.预热从接触室出来的混合气体,有利于被浓硫酸吸收 |
B.黄铁矿在加入沸腾炉前需粉碎,其目的是提高原料的利用率 |
C.SO2氧化为SO3时需要使用催化剂,这样可以加快其反应速率 |
D.用98.3%的硫酸吸收SO3,而不用H2O或稀硫酸吸收SO3 |
A.只有①② | B.只有①③④ | C.只有①②③ | D.全部 |
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A.硫铁矿燃烧前需要粉碎,因为大块的硫铁矿不能在空气中燃烧 |
B.从沸腾炉出来的炉气需净化,因为炉气中二氧化硫会与杂质反应 |
C.二氧化硫氧化为三氧化硫时需使用催化剂,这样可以提高二氧化硫的转化率 |
D.三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收,目的是防止形成酸雾,以便使三氧化硫吸收完全 |
A.硫铁矿燃烧前要粉碎,是因为大块的硫铁矿不能燃烧 |
B.从沸腾炉出来的炉气需净化,因为炉气中的杂质要与SO2反应 |
C.SO3用98.3%的浓H2SO4吸收,目的是防止形成酸雾,以便使SO3吸收完全 |
D.SO2氧化成SO3时需使用催化剂,这样可以提高SO2的转化率 |
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△ |
A.硫酸厂生产过程中的污水,含有硫酸等杂质,可用石灰乳中和处理 |
B.充分利用硫酸厂生产过程中产生的“废热”,可使硫酸厂向外界输出大量的能量 |
C.硫酸厂靠近原料产地比靠近硫酸消费中心更为有利 |
D.硫酸厂不应建在人口稠密的居民区和环保要求高的地区 |
A.硫铁矿燃烧前粉碎得越细越好,因为大块的硫铁矿燃烧不完全 |
B.从沸腾炉出来的炉气需净化,因为炉气中SO2会与杂质反应 |
C.SO2氧化为SO3时需使用Fe做催化剂,这样可以无需加热 |
D.用98.3%的硫酸吸收SO3,目的是为了防止形成酸雾,以便使SO3吸收完全 |
时间(min) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | ||||||
SO2 | 10 | 7 | 5 | 3.5 | 2 | 1 | 1 | 1 | ||||||
O2 | 5 | 3.5 | 2.5 | 1.75 | 1 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||||||
SO3 | 0 | 3 | 5 | 6.5 | 8 | 9 | 9 | 9 | ||||||
以含硫铁矿石为原料生产硫酸的工艺流程图如下: 请回答下列问题: (1)将燃烧含硫铁矿石的化学方程式补充完整:4______+11O2
充分煅烧含硫铁矿石Wg,反应完全后冷却至室温,称得固体物质的质量是mg,生成SO2为VL,则含硫铁矿石中硫元素的质量分数是(假设矿石中的杂质受热不分解,也不会与SO2反应)______. A.
(2)接触室中发生反应的化学方程式是______. 某温度下,进入接触室内SO2和O2的物质的量比为1:1,反应达到平衡时,压强减少
(3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填序号字母)______. a.为使黄铁矿充分燃烧,需将其粉碎 b.过量空气能提高SO2的转化率 c.使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率 d.沸腾炉排出的矿渣可供炼铁 (4)吸收塔用于吸收SO3气体的X物质是______(写名称). 已知每240g SO3气体与H2O化合放出390.9kJ的热量,该反应的热化学方程是______. (5)排出的尾气SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用,也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2.SO2吸收Br2的离子方程式是______. | ||||||||||||||
工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行,即煅烧、催化氧化、吸收.请回答下列个问题: (1)煅烧黄铁矿形成的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入______(填设备名称),其主要目的是______. (2)催化氧化所使用的催化剂钒触媒(V2O5)能加快二氧化硫氧化速率,此过程中产生了一连串的中间体(如图1).其中a、c二步的化学方程式可表示为:______、______. (3)550℃时,SO2转化为SO3的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图2所示.则:将2.0mol SO2和1.0mol O2置于5L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10M Pa.该反应的平衡常数等于______.A与B表示不同压强下的SO2转化率,通常情况下工业生产中采用常压的原因是______. (4)为循环利用催化剂,科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺, 回收率达91.7%以上.已知废钒催化剂中含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣.查阅资料知:VOSO4可溶于水,V2O5难溶于水,NH4VO3难溶于水.该工艺的流程如图. 则:反应①②③④中属于氧化还原反应的是______(填数字序号),反应①的离子方程式为______.该工艺中反应③的沉淀率(又称沉矾率)是回收钒的关键之一,沉钒率的高低除受溶液pH影响外,还需要控制氯化铵系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度.根据下图试建议控制氯化铵系数和度:______、______. | ||||||||||||||
某厂为综合利用生产废料石膏(CaSO4•2H2O),设计如下工艺流程制备硫酸和生石灰. 回答下列问题: (1)窑气中除含有CO2外,还含有的主要物质是______. (2)窑气经净化后在氧化、吸收过程中发生反应的化学方程式为______. (3)回转窑内焦炭与硫酸钙反应的化学方程式为______. (4)此硫酸产品经处理后得到的超纯硫酸是一种非常有效的清洗剂.一定条件下,它几乎可以除去硅晶片上所有的无机残留物与金属颗粒,除去硅晶片上铜颗粒的化学方程式为______. | ||||||||||||||
工业接触法制硫酸的流程如图所示: (1)写出沸腾炉中发生反应的化学方程式:______. (2)从沸腾炉出来的气体经净化干燥处理后进入接触室,其气体体积组成:SO2 7%,O2 11%,N2 82%.从接触室出来的气体中SO3 的体积分数为7%,则SO2的转化率为______. (3)接触室采用常压而不采用高压的原因是______. (4)在吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3 ,而不是用水吸收SO3 的原因是______. 每100g SO3 与H2O完全反应放出热量162.9kJ,该反应的热化学方程式为______. (5)某硫酸厂每天用含FeS2 60%的黄铁矿500t生产硫酸,如果在沸腾炉内损失5%的硫,SO2 的转化率为90%.每天能生产98%的硫酸______t. | ||||||||||||||
如图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图,下列说法不正确的是( ) |