CN105439103A - 一种硫酸制备工艺 - Google Patents

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本发明公开了一种硫酸制备工艺,其中,所述制备工艺包括:将硫铁矿在900-1000℃下焙烧1-1.5h后形成高温炉气N,将所述高温炉气N进行除杂处理;开启氧气钢瓶,调节其流量为5-10L/min,将氧气输送至臭氧生成器,将生成的臭氧以1.5-3L/min输送至装有质量浓度为5-10%硫酸溶液的反应器中;将高温炉气N与保护气体混合形成混合气体M,将混合气体M通入干燥设备进行干燥处理,之后通入反应器中的硫酸溶液中,形成硫酸溶液。解决了在硫酸生产工艺中,氧气将二氧化硫由气相转化为三氧化硫,需要高温高压,不仅浪费能量,增加生产成本,而且反应温度和压力不易控制的问题。

Description

一种硫酸制备工艺
技术领域
[0001 ]本发明涉及化学领域,特别涉及一种硫酸制备工艺。
背景技术
[0002] 在传统的硫酸工业中,其生产工艺为:含硫矿石焙烧、降温、除尘、洗涤、除雾、氧 化、吸收,采用氧气与二氧化硫接触氧化的方法将二氧化硫转化为三氧化硫。在这个过程中 二氧化硫在高温高压催化剂存在的条件下转化为三氧化硫,然后被硫酸溶液吸收。然而,由 于高能量和催化剂的要求所在,在常温常压下,氧气将二氧化硫由气相转化为三氧化硫就 变得很困难。但若液相中有臭氧、双氧水等存在时,能够显著加快二氧化硫的氧化速度,而 且可以在常温常压下进行氧化,大大减少能量的消耗,节省生产成本,因此,液相氧化可作 为二氧化硫转化为三氧化硫的一种有效途径。
发明内容
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种硫酸制备工艺,解决了在硫酸生产工艺 中,氧气将二氧化硫由气相转化为三氧化硫,需要高温高压,不仅浪费能量,增加生产成本, 而且反应温度和压力不易控制的问题。
[0004]为实现上述目的,本发明提供以下的技术方案:一种硫酸制备工艺,其中,所述制 备工艺包括: (1) 将硫铁矿在900-1000°C下焙烧l_1.5h后形成高温炉气N,将所述高温炉气N进行除 杂处理; (2) 开启氧气钢瓶,调节其流量为5-10L/min,将氧气输送至臭氧生成器,将生成的臭氧 以1.5-3L/min输送至装有质量浓度为5-10%硫酸溶液的反应器中; (3) 将高温炉气N与保护气体混合形成混合气体Μ,将混合气体Μ通入干燥设备进行干燥 处理,之后通入反应器中的硫酸溶液中,形成硫酸溶液。
[0005]优选的,所述步骤(1)中所述除杂处理为旋风除尘或电除尘。
[0006] 优选的,所述步骤(1)中高温炉气Ν在除杂处理前,需将温度降至200-280°C。
[0007] 优选的,所述步骤(1)中,通过除杂处理,所述高温炉气N的含尘量不高于0.15g/ m3〇
[0008]优选的,所述干燥设备中设有干燥剂,所述干燥剂包括硫酸钙、碳酸钙和氯化钙中 的一种或多种。
[0009]优选的,所述步骤(3)中的保护气体为氮气、氦气和氩气中的一种或多种。
[0010] 优选的,所述步骤(3)中高温气体N和保护气体按1:3的体积比混合。
[0011] 优选的,所述步骤(3)中混合气体Μ通入所述反应器中的流量为2-4L/min。
[0012] 优选的,所述反应器中的硫酸溶液中还加有双氧水。
[0013] 有益效果:本发明提供了一种硫酸生产工艺,包括:将硫铁矿在900-1000°C下焙烧 1-1.5h后形成高温炉气N,将所述高温炉气N进行除杂处理;开启氧气钢瓶,调节其流量为5- lOL/min,将氧气输送至臭氧生成器,将生成的臭氧以1.5-3L/min输送至装有质量浓度为5-10%硫酸溶液的反应器中;将高温炉气N与保护气体混合形成混合气体M,将混合气体Μ通入 干燥设备进行干燥处理,之后通入反应器中的硫酸溶液中,形成硫酸溶液,和传统的生产工 艺不同之处在于,传统的生产工艺包括含硫矿石焙烧、降温、除尘、洗涤、除雾、氧化、吸收, 采用氧气与二氧化硫接触氧化的方法将二氧化硫转化为三氧化硫。但是,在这个过程中二 氧化硫在高温高压催化剂存在的条件下转化为三氧化硫,然后被硫酸溶液吸收。然而,由于 高能量和催化剂的要求所在,在常温常压下,氧气将二氧化硫由气相转化为三氧化硫就变 得很困难,高温高压使得整个生产工艺能耗较大,增加了生产成本,本发明提供的硫酸生产 工艺,由于臭氧相对于二氧化硫而言,臭氧在水溶液中的溶解度较小,为了延缓二氧化硫在 水溶液中的溶解速度,同时考虑到臭氧在酸性溶液中的稳定性,本发明采用硫酸溶液作为 吸收介质,用硫酸溶液作为吸收介质,将臭氧和双氧水协同氧气分别作为氧化剂引入硫酸 工艺中,利用其强氧化性,促使溶液中的二氧化硫迅速氧化为硫酸,此反应可以在常温常压 下进行,不仅能耗小,而且可以大大减少生产成本。在本法明的一种优选的实施方式中,为 了保持高温炉气Ν的纯净,有效的去除内部粉尘,所述步骤(1)中所述除杂处理为旋风除尘 或电除尘,除杂处理前,需将温度降至200-280°C,通过除杂处理,所述高温炉气Ν的含尘量 不高于〇. 15g/m3。为了防止其他气体进入硫酸溶液中,进一步提高制得硫酸的纯度,所述步 骤(3)中的保护气体为氮气、氦气和氩气中的一种或多种。为了防止保护气体过多,造成高 温气体N的溶解度下降,所述步骤(3)中高温气体N和保护气体按1:3的体积比混合。为了使 高温气体N能更好的溶入所述硫酸溶液中,所述步骤(3)中混合气体Μ通入所述反应器中的 流量为2_4L/min。
具体实施方式
[0014]下面详细说明本发明的优选实施方式。
[0015] 实施例1 将硫铁矿在900°C下焙烧lh后形成高温炉气N,将所述高温炉气N进行旋风除尘;开启氧 气钢瓶,调节其流量为5L/min,将氧气输送至臭氧生成器,将生成的臭氧以1.5L/min输送至 装有质量浓度为5%硫酸溶液的反应器中;将高温炉气N将温至200°C并与氮气按照体积比为 1:3混合形成混合气体M,将混合气体Μ通入干燥设备进行干燥处理,之以2L/min的流量通入 反应器中的硫酸溶液中,形成硫酸溶液,其中,所述干燥设备中设有干燥剂,所述干燥剂包 括硫酸钙。
[0016] 实施例2 将硫铁矿在950°C下焙烧1.2h后形成高温炉气N,将所述高温炉气N进行电除尘;开启氧 气钢瓶,调节其流量为7L/min,将氧气输送至臭氧生成器,将生成的臭氧以2L/min输送至装 有质量浓度为7%硫酸溶液的反应器中;将高温炉气N将温至240°C并与氦气按照体积比为1: 3混合形成混合气体M,将混合气体Μ通入干燥设备进行干燥处理,之以3L/min的流量通入反 应器中的硫酸溶液中,形成硫酸溶液,其中,所述干燥设备中设有干燥剂,所述干燥剂包括 碳酸钙和氯化钙。
[0017] 实施例3 将硫铁矿在l〇〇〇°C下焙烧1.5h后形成高温炉气N,将所述高温炉气N进行旋风除尘;开 启氧气钢瓶,调节其流量为l〇L/min,将氧气输送至臭氧生成器,将生成的臭氧以3L/min输 送至装有质量浓度为10%硫酸溶液的反应器中;将高温炉气N将温至280°C并与氮气按照体 积比为1:3混合形成混合气体M,将混合气体Μ通入干燥设备进行干燥处理,之以4L/min的流 量通入反应器中的硫酸溶液中,形成硫酸溶液,其中,所述干燥设备中设有干燥剂,所述干 燥剂包括硫酸钙和氯化钙。
[0018] 表1
Figure CN105439103AD00051
通过表1可以看出,在本发明提供的硫酸生产工艺,在工艺中,二氧化硫的转化率为92-95%,高于现有的硫酸生产工艺的二氧化硫转化率,同时,本发明中,二氧化硫氧化时的温度 为25°C,压力为105KPa,相对于现有技术的55-75°C和1000_2000KPa,本发明的工艺要节省 大量的能耗。
[0019]本发明提供了一种硫酸生产工艺,和传统的生产工艺不同之处在于,传统的生产 工艺包括含硫矿石焙烧、降温、除尘、洗涤、除雾、氧化、吸收,采用氧气与二氧化硫接触氧化 的方法将二氧化硫转化为三氧化硫。但是,在这个过程中二氧化硫在高温高压催化剂存在 的条件下转化为三氧化硫,然后被硫酸溶液吸收。然而,由于高能量和催化剂的要求所在, 在常温常压下,氧气将二氧化硫由气相转化为三氧化硫就变得很困难,高温高压使得整个 生产工艺能耗较大,增加了生产成本,本发明提供的硫酸生产工艺,由于臭氧相对于二氧化 硫而言,臭氧在水溶液中的溶解度较小,为了延缓二氧化硫在水溶液中的溶解速度,同时考 虑到臭氧在酸性溶液中的稳定性,本发明采用硫酸溶液作为吸收介质,用硫酸溶液作为吸 收介质,将臭氧和双氧水协同氧气分别作为氧化剂引入硫酸工艺中,利用其强氧化性,促使 溶液中的二氧化硫迅速氧化为硫酸,此反应可以在常温常压下进行,不仅能耗小,而且可以 大大减少生产成本。
[0020] 以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员 来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明 的保护范围。

Claims (9)

1. 一种硫酸制备工艺,其特征在于,所述制备工艺包括: (1) 将硫铁矿在900-1000°C下焙烧l_1.5h后形成高温炉气N,将所述高温炉气N进行除 杂处理; (2) 开启氧气钢瓶,调节其流量为5-10L/min,将氧气输送至臭氧生成器,将生成的臭氧 以1.5-3L/min输送至装有质量浓度为5-10%硫酸溶液的反应器中; (3) 将高温炉气N与保护气体混合形成混合气体Μ,将混合气体Μ通入干燥设备进行干燥 处理,之后通入反应器中的硫酸溶液中,形成硫酸溶液。
2. 根据权利要求1所述的硫酸制备工艺,其特征在于,所述步骤(1)中所述除杂处理为 旋风除尘或电除尘。
3. 根据权利要求1所述的硫酸制备工艺,其特征在于,所述步骤(1)中高温炉气Ν在除杂 处理前,需将温度降至200-280°C。
4. 根据权利要求1-3任意一项所述的硫酸制备工艺,其特征在于,所述步骤(1)中,通过 除杂处理,所述高温炉气N的含尘量不高于0.15g/m3。
5. 根据权利要求1所述的硫酸制备工艺,其特征在于,所述干燥设备中设有干燥剂,所 述干燥剂包括硫酸钙、碳酸钙和氯化钙中的一种或多种。
6. 根据权利要求1所述的硫酸制备工艺,其特征在于,所述步骤(3)中的保护气体为氮 气、氦气和氩气中的一种或多种。
7. 根据权利要求1所述的硫酸制备工艺,其特征在于,所述步骤(3)中高温气体N和保护 气体按1:3的体积比混合。
8. 根据权利要求1所述的硫酸制备工艺,其特征在于,所述步骤(3)中混合气体Μ通入所 述反应器中的流量为2-4L/min。
9. 根据权利要求1所述的硫酸制备工艺,其特征在于,所述反应器中的硫酸溶液中还加 有双氧水。
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