硫酸制造工艺技术概述

按二氧化硫的氧化方法不同可把硫酸生产方法分成两类 。一类是亚硝基法，另一类是接触法。

根据制酸原料不同，又可把接触法分成：硫铁矿制酸、硫磺制酸、冶炼烟气制酸、硫酸盐制酸、硫化氢制酸及含硫废液制酸。

现代接触法普通采用机触现故催化剂，由于钒触媒刘一炉气成分及有害杂质有严格的要求，所 以原料的不同，产生不同的制酸工艺。综合起来基本过程可分六大工序：

①原料预处理②炉气制取③炉气净化④二氧化硫转化⑤三氧化硫吸收⑥尾气处理

我国目前的接触法制酸主要有硫铁矿制酸、硫磺制酸、冶炼烟气制酸和硫酸盐制酸。

典型的硫酸制造工艺流程

首先对硫铁矿进行预处理，对于块状硫铁矿则要粉碎加工成粉矿，对于硫精砂则要进行干燥。若矿的品种较多，入炉前还要按杂质含量要求进行掺配。

原料预处理之后的制酸流程如图所示。其主要工序为硫铁矿焙烧、炉气净化、二氧化硫转化及三氧化硫吸收。

制酸流程：1加皮带2沸腾炉3余热锅炉4旋风除尘器5电除尘器6第一洗涤器7第二洗涤器8间冷器9电除雾器10稀酸泵11第二循环槽12稀酸泵13第一循环槽14沉淀槽15热水泵16汽泡17除氧器18给水泵19 锅炉水槽20空气风机21干燥塔22酸冷却器23一吸塔24二吸塔25主风机26换热器（I）27换热器（IV）28转化器29换热器（II）30换热器（III）31加热炉32予热器33一二吸循环槽34吸循环槽35干燥塔循环槽

二氧化硫的炉气制取是采用沸腾焙烧，应用余热锅炉回收高温位热能。炉气烟尘率高。设置旋风除尘器、电除尘器、经除尘后的炉气进入湿法净化工序，通过第一、第二洗涤设备除去炉气 中大部分杂质，再经两级 电除雾对炉气进一步精制。炉气中的水分在干燥塔内采用浓硫酸进行脱水干燥，并专设过滤设备捕集炉气夹带的雾沫。此后，由主风机将炉气抽送到转化工序。入转化 的二氧化硫经换热器加热到反应温度，进入各段触媒，最后一段出口三氧化硫经冷却进入发烟酸及酸吸收塔，出塔气体经除沫后转入尾气处理工序。此外，还有多种硫铁矿制酸流程，如不同冷却方式的稀酸洗流程、水洗流程以及一次转化流程等。

烟气首先进入净化工段进行过滤除尘处理，并调整烟气的成分比例和温度，经过处理后的烟气进入干吸工段，经干燥塔后进入转化工段，经转化器转化后的烟气通过热交换器调整烟气的温度进入干吸工段中的吸收塔，在二转二吸流程中一吸塔出来的烟气还需要进入转化工段进行二次转化后再次进入二吸塔吸收，最后根据要求调整酸的浓度和温度产出成品酸。在制酸工艺设计时需要根据烟气条件和当地大气压等条件计算生产过程中的物料平衡和热量平衡，并根据计算结果选择合适的工艺流程和适当的生产设备。

净化工序

硫铁矿焙烧炉或冶炼炉、石膏锻烧窑等出来的炉气，除含有大量的氮气、二氧化硫 和氧气外，还含有一些固态和气态的有害杂质。固态杂质有氧化铁、四氧化三铁及脉石粉粒，通称矿尘。气态杂质通常有三氧化二砷、氟化物、二氧化硒、三氧化硫、水蒸汽，还可能含有二氧化碳、一氧化碳和有色金属的氧化物、氧化锌、氧化铜、氧化铝、氧化镍、氧化福、氧化锡、氧化锑、氧化锡以及汞的化合物或这些金属的硫酸盐。炉气净化的目的就是除掉这些有害杂志。

在生产上，一般根据气体中含杂质颗粒的大小和生成的原因而分别叫它为尘粒和烟雾。用机械的办法将固体或液体的微粒分散于气体中，粒径比较大而且肉眼又能看得见的，我们就叫做尘粒或液滴。粒径很小，肉眼看不见的粒子叫烟或雾。粒径在5UM以上的，工业上定为尘：粒径在5UM以下的通称为烟雾。常见到的尘和烟雾的微粒直径列于表。

从上面的叙述中我们可以归纳出炉气净化的原则有以下三点:

（1）炉气中悬浮微粒的粒径分布很广，在净化过程中应分级逐段地进行分离，先大后小，先易后难。

（2）炉气中悬浮微粒是以气、固、液三态存在的，质量相差很大，在净化过程中应按微粒的轻重程度分别进行，要先固、液，后气（汽）体，先重后轻。

（3）对于不同大小粒径的粒子，应选择相适应的有效的分离设备。设备的分离效率一定要和所分离的粒子大小联系起来考虑，否则是没有实际意义的。

在生产中通常首先将炉气中的矿尘分离掉。这是因为：一是在炉气所含杂质中矿尘含量最多，不首先除净将会影响其它杂质的净化。二是从炉气中各种杂质的粒径大小来看，矿尘的颗粒比较大，大量的矿尘是属于机械破碎的较粗的粒子。按照硫酸生产工艺的要求，炉气进入转化工序的温度以左右为适宜，也有利于热能的回收利用。因此有时候当炉气温度过高时，需要降低炉气的温度。

炉气降温方式有两种：一种是只降温不移去热量。也就是说炉气温度虽降下来，但热量仍存在炉气之中，称为绝热降温或叫绝热蒸发。向炉气中喷洒洗涤液使炉气温度降低，炉气所放出的热量基本上用于蒸发水分，变成水蒸汽进入炉气中。在这种情况下，热量只是转变了一个形式。“ 炉热” 转变成温度显示不出来的 “潜热”。这种炉气降温方法是有一定限制的。当炉气中的水蒸汽达到了完全饱和的时候，炉气温度就再也降不下来了。

所以采用绝热蒸发的第一洗涤塔的出口温度一般在70°左右。另一种是除热降温。如 “ 塔一电”酸洗流程中的间接冷凝器简称间冷器，或用于第二洗涤塔循环液的冷却器等 “三文” 流程中的冷凝器或洗涤塔，“文泡文 ”流程中的泡沫塔或湍动塔，“ 塔一电”水洗流程中的第二洗涤塔等都是除热降温的设备。在这些设备中一般是采用喷洒大量洗涤液的办法，使炉气中所含的水蒸汽直接冷凝到洗涤液中，或用大量水通过换热设备间冷器、冷凝器、冷却器等 从炉气中或从洗涤液中把热量移走，以达到除热降温的要求。

转化工序

经过净化工序的烟气干燥后进入转化工序。这个过程是转化的过程，气体的转化是硫酸生产上的俗语，学术上应称为气体的氧化。为尊重硫酸行业长期以来己形成的习惯，本文就一律用“ 气体转化 ”的字样。二氧化硫转化为三氧化硫的反应，是按下面方程式进行的。

在SO2与O2反应生成三氧化硫（化学上称这个从左向右方向进行的反应叫正反应）的同时，三氧化硫也有一部分分解为二氧化硫和氧这个从右向左方向进行的反应称逆反应。因此，我们说二氧化硫转化反应是一个可逆的反应过程。己反应了的二氧化硫对起始二氧化硫总量之百分比叫做转化率 。

转化工艺操作条件主要有三转化反应的操作温度转化反应的进气浓度转化器的通气量。这三个条件通称为转化操作的“ 三要素 ”。根据转化反应的物化原理和触媒的特性，选择转化操作的温度，以获得较高的转化率和减少触媒用量节约成本。进入转化器的二氧化硫浓度，是控制转化操作中的最重要的条件之一，它的波动将引起转化温度、转化率和系统生产能力的变化。

在一定触媒用量和一定通气量下，转化反应能否最有效地进行，主要是取决于二氧化硫浓度的平稳性。进入转化器的气量多少，不仅直接影响转化温度、二氧化硫浓度和转化率的变化，而月决定着炉子的负荷、硫酸产量和全硫酸系统操作的状况。这不仅是转化操作的最重要的条件之一，也是硫酸生产全系统的最重要的操作条件之一。这些都是在硫酸制造工艺设计时需要考虑和计算的参数。

干吸工序

原料气的干燥和三氧化硫的吸收尽管是硫酸生产中两个不相连贯的步骤。但是，由于这两个步骤都是使用浓硫酸作吸收剂，采用的设备和操作方法也基本相同，而且由于系统水平衡的需要，干燥酸和吸收酸之间进行必要的互相串酸，故在生产管理上干燥和吸收过程归属于一个工序。

在转化操作温度下，原料气中的水蒸气虽然对钒催化剂无害，但水蒸气与转化后的一起，在吸收过程中会形成酸雾。由于酸雾在吸收塔中很难吸收，导致尾气烟囱冒白烟。且酸雾和水分综合作用，能造成干吸及转化工序中管道、设备的腐蚀，甚至催化剂结块、活性降低、阻力加大等。

因此，进转化工序之前，气体必须进行干燥。浓硫酸具有强烈的吸水性能，常用作干燥气体的吸收剂。

生产发烟硫酸时，由于发烟硫酸表面二氧化硫蒸气压力较大，故对三氧化硫的吸收不可能完全。转化气经发烟硫酸塔吸收之后，必须再经过硫酸吸收塔吸收才一能达到完全的程度 。

从转化工序来的一次转化气进入中间吸收塔，与塔顶淋下的吸收酸在塔内填料表面相接触，转化气中三氧化硫被吸收酸吸收，吸收后的二氧化硫气体返回转化工序进行二次转化。

来自转化工序的二次转化气进入最终吸收塔，与塔顶淋下的吸收酸在塔内填料表面相接触，吸收三氧化硫后的尾气由尾气烟囱放空。对硫酸生产规模较大、人 口集中，环境保护要求严格的地区，可考虑将尾气再送入卫生塔，用碱性吸收剂，进一步除去尾气中的二氧化硫后放空。

干燥、吸收塔的淋洒酸分别吸收了原料气中的水分和转化气中三氧化硫后，浓度分别下降和提高。借相互串酸和补充工艺水，以维持干燥、吸收酸浓度不变。多余的酸作为产品送往酸罐贮存。