1、硫酸生产工艺及通用机械设备探讨摘要：硫酸的应用领域十分广泛，涉及到工业、国防、原子能及火箭技术、农业、民生等各个领域，在有色金属冶炼、石油精炼、炸药、原子反应堆核材料生产、土壤改良、化肥、粘胶丝、合成纤维、制冷剂、涂料、饲料添加剂、钢铁、医药等众多方面，都离不开硫酸的作用。随着硫酸在众多领域发挥作用，尤其是高浓度磷复肥及有色金属工业的发展，推动了我国硫酸工业的进步。本文通过对硫酸生产工艺及通用机械设备进行分析探讨，对硫酸生产工艺、通用机械设备应用要点作出分析，进一步加强人们对硫酸生产工艺及通用机械设备的认识及理解。 关键字：硫酸生产工艺；通用机械设备 Abstract: With the su
2、lfuric acid plays a role in many fields, especially the development of high-analysis phosphate general machinery equipment 中图分类号：TK284.2 文献标识码：A 文章编号： 一、硫酸生产方法及工艺流程 （一）硫酸生产方法 依据不同的硫酸生产材料，可以将硫酸的生产方法分为硫磺制酸、磷石膏制酸、烟气制酸、硫铁矿制酸等，在我国，有部分硫酸原材料属于重有色冶金的石膏或烟气、磷石膏等，但主要的硫酸原材料还是硫铁矿。伴随着硫磺充足供应，综合分析经济、生产、环境等各种因素，越来越多
3、的企业开始使用硫磺作为硫酸生产的原材料。 当前，工业上生产硫酸，主要采取的是接触法硫酸生产工艺，通过接触法硫酸生产工艺，将 V2O5 催化剂与 SO2 气体接触，最终将 SO2 转化为 SO3 。在接触法硫酸生产工艺中，存在着三个基本的化学反应，分别为 SO2 气体制取、SO2 转化与 SO2 吸收，这三个基本的化学反应是接触法硫酸生产工艺的核心。 1.SO2 气体制取分析 燃烧熔融硫磺是制取 SO2 气体最为简单的方法，通过燃烧熔融硫磺，产生化学反应：S+O2SO2+Q，在这个化学反应过程中，会释放出较大的高温位热量，可以在生产中作为高压蒸汽使用；通过焙烧硫化物矿石所产生的烟气可以进行 SO
4、2 气体制取，冶炼烟气制酸的化学反应公式为：2FeS2+5O2+1/2O2Fe2O3+4SO2+Q；硫铁矿制酸的化学公式为2FeS2+5O2+1/3O22/3Fe3O4+4SO2+Q；通过石膏焦炭还原煅烧反应也可以制取 SO2 气体，其化学反应为：2CaSO4+C2CaO+2SO2+CO2；除此之外，通过硫化氢与空气燃烧，进行化学反应，也可以制取 SO2 气体。 2.SO2 转化分析 在接触法硫磺生产工艺中，SO2 转化属于极为关键的环节。其化学反应公式为 2SO2+O2=2SO3+Q；属于可逆放热反应。在 V2O5 催化剂与 SO2 接触，当高于起燃温度时，该反应进行，但随着气体温度的升高，
5、容易发生逆向反应，阻止生成 S O3。为保证 SO2 转化为 S O3 的效率，需要将部分反应气体经过催化剂床层，在催化剂床层之中进行冷却。 3.SO2 的吸收 通过 SO2 的转化生产 SO3，使用浓硫酸，在填料吸收塔之中进行吸收，将 SO3 气体除去，最终生产硫酸，其化学反应公式为：SO3+H2OH2SO4+Q。 （二）硫酸生产工艺流程分析 1.硫铁矿制酸工艺 硫铁矿原材料，需要经过原料工段处理，然后进行沸腾焙烧作业，所产生的气体，经过废热锅炉回收热量，通过旋风除尘器或电除尘器处理后，进入气体净化程序，净化气体后，将气体送入到干燥塔，然后将气体进行转化，通过催化氧化作用，产生 SO3 气体
6、，将 SO3 气体送到吸收塔，最终产生硫酸。 硫铁矿制酸装置主要包含焙烧、净化、干燥吸收、转化等工序，采用硫铁矿制酸工艺，会产生大量的粉尘、矿渣、污水，对环境污染较大。2.硫磺制酸工艺 硫磺制酸工艺的原材料为固体硫磺，其工艺需要经过熔硫、过滤液硫、燃烧液硫、回收余热、 “3+2”两转两吸工艺法处理，最终制造出硫酸。为充分利用燃烧硫磺过程中所产生的高温位热能，在焚硫炉后设置废热锅炉。硫磺制酸工艺具备流程短、污染少、成本低、投资少等优势，在众多硫酸企业中得到广泛应用。 二、硫酸通用机械设备分析 硫酸生产通过机械设备较多，本文主要对硫酸生产中的风机、泵、硫铁矿制酸电除尘器、换热器、阳极保护酸冷器等机
7、械设备进行分析探讨。 （一）硫酸机械设备之风机 在硫酸生产机械设备中，风机主要为硫铁矿工艺中焙烧炉炉底风机、硫磺制酸工艺中空气风机、冶炼烟气制酸工艺中 SO2 鼓风机等。在冶炼烟气制酸中使用的 S 型鼓风机基本结构包括双进气闭式叶轮、主轴、刚性轴转子、水平中分式机壳、变速箱、支撑轴、高位油箱、仪表、非接触式振动探头等；在硫磺制酸工艺中使用的鼓风机要求具备大流量、高效率、高压比，为进一步提高硫磺制酸生产能力，从而对鼓风机进行了改进，在鼓风机进口处设置调节装备，增加流量调节的宽度，如在硫磺制酸中使用 S5500-1*离心鼓风机，其结构为双膝入单级双支撑，鼓风机出口与进口均设计为矩形；叶轮为高效三元
8、双吸叶轮，能耗低，效率高。（二）硫酸机械设备之泵 在硫酸生产工艺中，通常采用的泵分为高温浓硫酸泵、液体硫磺泵、稀硫酸泵三种。 1.高温浓硫酸泵 高温浓硫酸泵的使用，是大型硫酸装置发展的需要。传统的泵插入深度为 1500mm，循环酸温在 80以下，而高温浓硫酸泵插入深度可以达到 2000mm，循环酸温提高到 100-132；如热回收技术在硫酸生产过程中得到合理的利用，循环酸温则可以提高到 200左右，这就需要高温浓硫酸泵，保证泵的可靠性及安全性。 2.液体硫磺泵 在硫磺制酸工艺装置中，液体硫磺泵主要包括过滤泵与炉前泵两种，其中过滤泵主要负责将液态粗硫输送到过滤机，炉前泵则主要负责将过滤完成后的精
9、硫输送到焚硫炉之中。 3.稀硫酸泵 稀硫酸泵主要在冶炼烟气制酸工艺及硫铁矿制酸工艺中应用，使用稀硫酸泵的场合主要有污水污酸泵、冷却塔酸循环泵、动力波酸循环泵等。 在硫酸生产工艺中选择使用泵，需要确保其具备优越的耐腐性及耐磨性，保证在生产过程中，泵的安全性及稳定性。 （三）硫铁矿制酸电除尘器 在硫铁矿制酸工艺中，主要使用卧式、单室和三电场电除尘器，在每个电场之中，存在着与气体流向平行的板式收尘电极，在板式收尘电极中悬挂放电电极，放电电极以等距进行排列。在电除尘器的进出口位置装备气流分布板，保证气流在整个截面上均匀分布，通过电场作用，尘粒在收尘电极分离，通过电动振打装置周期性振打，将依附在放电电极
10、与收尘电极上的尘粒排到除尘器灰斗中，最后经过灰尘输送机排出。 （四）换热器 在 SO2 转化工序中，需要对温度进行控制。换热器就是以换热的方式，维持温度较低的 SO2 气体与温度较高的 SO3 气体之间的热量平衡，保证 SO2 转化效率。换热器属于 SO2 气体转化与吸收的关键设备，具备温度高、压力低的工作特点。 （五）阳极保护酸冷却器 阳极保护硫酸冷却器具备极好的耐腐性能，可以在高温条件下进行操作，属于依据电化学保护原理制造出的冷却器。阳极保护采用的是外加直流电源的方式，在直流电通过时，冷却器中所有接触酸的不锈钢部位会产生致密钝化膜，从而提高耐腐性。 三、结语 随着社会经济的不断发展，硫磺行
11、业将会在更多领域内发挥出巨大作用。本文主要对硫酸生产工艺及几种通用设备进行探讨分析，希望有助于人们加深对硫磺生产的认识及理解。综合看待硫酸产业未来发展趋势，主要表现在生产工艺装置大型化、新技术与新材料的出现及应用、新型催化剂开发等几个方面，相信在以后，硫酸行业将会更好造福于社会，获得良好的经济效益及社会效益。 参考文献： 1王颖.硫酸生产工艺及通用机械设备J.通用机械,2008,(4):8-14. 2朱军,吴红良,刘波等.一种用于高温稀硫酸的集装式机械密封的设计J.机械工程师,2011,(5):98-99. 3王广亮.硫酸生产风险分析J.硫酸工业,2009,(1):44-47. 4张素军,刘小平.分离型循环管式热管蒸汽发生器在硫酸生产中的应用J.硫酸工业,2012,(2):39-41. 5M.KURTEN,T.WEBER,B.ERKES 等.SULFO2 BAY一种近零排放硫酸生产新工艺J.硫酸工业,2011,(1):1-5. 6崔恩虎.硫酸生产危险性及安全对策措施分析J.广州化工,2010,38(8):309-311.
