CN1177756C - 硫酸生产工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种硫酸生产工艺方法，该方法中的炉气净化工序是将焙烧炉排出的炉气在进入布袋除尘器的布袋前将温度降至100-170℃后通过加压风机加压送至布袋除尘器中，使所述布袋除尘器的布袋内外压力差为10-200毫米水柱，将炉气中的胶体形态的三硫化二砷、液态的氟硅酸、少量的硫酸酸雾与烟气中的其它杂质粉尘一起混合从炉气中分离除去。本发明与现有技术相比具有如下特点：设备、设施投资小、金属的回收率高、无污水排放，所生产的硫酸的杂质量极小、透明度高、质量好。
Description
技术领域
本发明涉及硫酸生产工艺方法，尤其是一种利用焙烧硫化矿所产生的炉气生产硫酸的工艺方法。
背景技术
在利用焙烧硫化矿所产生的炉气生产硫酸的工艺方法中，沸腾焙烧炉所产生的炉气中，除了有效成份的二氧化硫气体外，往往还混合有粉尘、砷、氟、酸雾等混杂物，为了除去这些混杂物，在焙烧炉后都要设置净化工序。现有的净化工序技术方案有稀酸酸洗流程、热浓酸洗流程，水洗流程和干法净化流程。其中酸洗流程比水洗流程的硫利用率高，与热浓酸洗流程相比，净化指标较高，成品酸质量较好，其缺点是使用钢材多，一次投资大，部分稀酸要处理，目前大型炼锌厂如国内柳州锌品厂等都采用此流程。热浓酸洗流程不产生稀酸污染，但不适用砷、氟含量较高的烟气，在国内仅在少数炼铜厂使用。水洗流程由于排放污水污染严重，目前在国内许多小型硫铁矿制酸工厂都在使用水洗流程进行生产，这种工艺需要采用静电除尘、电除雾、洗涤塔、双文氏管、泡沫塔等净化设备或设施，投资大、占地大，有大量的有害粉尘、有毒物质均经水洗排出，不仅有害，还需要治理，而且尚有较大量有价值的金属也会随水排走，不能回收利用。现有的干法净化流程，据本申请人所知，早在本世纪五十年代便在国内沈阳冶炼厂、淄博冶炼厂、富春光冶炼厂在炼铜烧结炉的二氧化硫烟气中采用干法布袋收尘生产硫酸，希望将炉气中的混杂物通过布袋收尘过滤掉。但均未取得成功，一是对微细粉尘滤不彻底；二是气态的氟、氟化氢和升华成气体的三氧化二砷通过布袋后，随二氧化硫气体进入制酸系统中，腐蚀瓷砖内衬，同时使钒触媒中毒、粉化。此外，残余微尘还会堵塞触媒层，使生产无法进行。
发明内容
本发明的目的是提供一种设备、设施投资小，金属回收率高，粉尘、污染小、转化率高的硫酸生产工艺方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它是将焙烧炉排出的炉气经过净化工序净化后送至干燥工序除去水份，然后经转化工序将炉气中的二氧化硫转化为三氧化硫，转化形成的三氧化硫经吸收工序吸收后制成硫酸。其中炉气净化工序将所述焙烧炉排出的炉气在进入布袋除尘器的布袋前可将温度降至100-170℃后通过加压风机加压送至布袋除尘器中，使所述布袋除尘器的布袋内外压力差为10-200毫米水柱，将炉气中的胶体形态的三硫化二砷、液态的氟硅酸、少量的硫酸酸雾与烟气中的其它杂质粉尘一起混合从炉气中分离除去。
上述炉气净化工序中，炉气在进入布袋除尘器的布袋前最好将温度降至150-160℃；上述布袋除尘器的布袋内外压力差最好是80-180毫米水柱；经过上述布袋除尘器后输出的炉气送入内装二氧化硅的除氟器中使炉气中的氟化氢与二氧化硅反应转化为氟硅酸，将冷凝后的氟硅酸、四氟化硅和悬浮态的三硫化二砷从炉气中分离除去后，再将剩余的炉气送至所述干燥工序中。上述加压风机的性能可按其额定风压为100-120毫米水柱，其额定风量比后续工序中用于输送炉气的硫酸风机的额定风量大10％-50％选择。上述转化工序可以是从干燥工序获取炉气一路通过低温换热器预热后，再进一步通过净化工序中的高温换热器中进一步加热，然后输入多段转化器的第一段中；从所述干燥工序获取炉气还通过两个阀门分别输入多段转化器的第二段和第三段中；多段转化器输出的炉气可通过所述低温换热器冷却后，再进入所述吸收工序中。
由于采用了上述方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1、可彻底解决污水污染问题，耗水量小。净化工序在降温后的炉气经过布袋除尘，而且由于合理控制布袋内外压差，使布袋上的粉尘积淀，并自动维持一定厚度，从而进一步起到过滤更微小粉尘的作用，通过布袋的氟化氢气体在除氟器中分离出去。因此无污水排放，而且耗水量仅为水洗净化流程工艺的30％，为酸洗净化流程工序的50％。
2、设备、设施投资小。采用布袋除尘的净化工序，与水洗净化工序相比，省去了电收尘、文氏管、泡沫塔等设备、设施，按本发明设计的生产线与现有采用水洗净化技术相比，可降低投资一半以上。
3、由于除尘较彻底，一是可使硫酸产品质量提高一个档次，硫酸的杂质量极小、透明度高，达到一等品水平；二是提高了金属的回收率，使金属的回收率达99.5％，比现有水洗净化流程技术提高了7-8个百分点。
4、由于简化了净化工序、减小了设备能耗和系统阻力损耗，因此，可实现节电达50％。
5、由于干燥工序后的炉气通过低温换热器和高温换热器进行外加热的方法，可以处理含量低达3.5％的二氧化硫炉气，因此，与现有技术相比，可适用于低达22％锌矿，二氧化硫转化为三氧化硫的转化率可高达98％以上，同时也使尾气排放达到《工业三废排放试行标准》(GBJ4-73)国家标准。
附图说明
图1是实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详述：
图1实施例的工艺流程中：本硫酸生产工艺方法的工艺流程中包括有由沸腾焙烧炉1、由高温换热室2、空气冷却器3、加压风机4、布袋除尘器5、除氟器6、冷凝器7、除雾器8组成的净化工序、由冷却排管9、循环酸槽10、干燥塔11、硫酸风机12组成的干燥工序、由低温换热器13-14、高温换热器15、多段转化器16、阀门17-18组成的转化工序和由吸收塔19、循环酸槽20、冷却排管21、除雾器22、尾气烟囱23组成的吸收工序构成。
硫化矿在沸腾焙烧炉1中焙烧，其中硫化矿的硫燃烧成为二氧化硫，与其它粉尘、砷的化合物、氟化物、酸雾等组成炉气进入高温换热室2和空气冷却器3中冷却，在高温换热室2和空气冷却器3中冷却的炉气将含有固态三硫化二砷的胶体状粉尘、较粗的其它粉尘和粘附于粉尘中的氟硅酸溶液、酸雾、水蒸气从炉气中分离除去，剩余的炉气在温度降至160℃左右后通过加压风机4加压送至布袋除尘器5中。保证布袋除尘器5中的布袋在过滤过程中保持其内外压力差在一定范围内，这个压力差数值十分重要，它关系到该净化工序的成败。通过合理选择加压风机4，使加压风机4与系统配合，可以达到这一目的，一般可选用加压风机4的额定风压为100-120毫米水柱，额定风量比后续工序中用于输送炉气的硫酸风机12的额定风量大10％-50％，这样可保证布袋除尘器5中的布袋在过滤过程中保持其内外压力差在要求范围内，本实施例的这个压力差约100毫米水柱左右。在这种压力条件下，布袋内壁会自动积淀粘附约10毫米厚度的粉尘，当粘附粉尘过厚时，在重力的作用下便自动脱落而与炉气分离。粘附粉尘对炉气中更细的粉末、气雾起到过滤和吸收作用，进一步将含有固态三硫化二砷的粉尘和粘附于粉尘中的氟硅酸溶液、酸雾、水蒸气从炉气中分离除去；从布袋除尘器输出的炉气进入内装二氧化硅的除氟器6中时，炉气中的氟化氢与二氧化硅反应转化成为氟硅酸，从除氟器6输出的炉气进入冷凝器7、除雾器8，将冷凝后的氟硅酸、四氟化硅和悬浮态的三硫化二砷再一次从炉气中分离除去。通过上述工序，其炉气中的酸雾已低于10mg/Nm3，水份已低于0.1g/Nm3，砷的含量已低于5mg/Nm3，氟的含量已低于10mg/Nm3，含尘量也低于2mg/Nm3，从而实现炉气的净化。
从上述除雾器8输出的炉气进入由干燥塔11、循环酸槽10、冷却排管9和硫酸风机12组成的干燥工序中对炉气进行干燥处理。干燥工序中从硫酸风机12输出的炉气一路通过低温换热器13预热，使其升温到200℃后再进一步通过装在净化工序中的高温换热器15中进一步加热，，使其升温达到400℃-470℃后输入多段转化器16的第一段中，在第一段中由于部分二氧化硫在钒触媒的作用下转化为三氧化硫，使第一段出口温度升至540℃-560℃，这过高的温度可通过调节阀门18输入从硫酸风机12送来的另一路低温炉气，使该温度降至470℃后继续进行第二段转化，同样，通过调节阀门17输入从硫酸风机12送来的另一路低温炉气，使第二段转化出口较高的温度降至470℃后继续进行第三段转化，此时二氧化硫已几乎全部转化为三氧化硫，剩余的二氧化硫再经第四段转化后使炉气中99％以上的二氧化硫转化为三氧化硫，从而实现转化工序的目的，炉气经转化后通过低温换热器13、14冷却后输送到由吸收塔19、循环酸槽20、冷却排管21、除雾器22、尾气烟囱23等组成的吸收工序中，使三氧化硫被吸收成为硫酸，同时排出的尾气也符合国家标准。
Claims (6)
1、一种硫酸生产工艺方法，它是将焙烧炉排出的炉气经过净化工序净化后送至干燥工序除去水份，然后经转化工序将炉气中的二氧化硫转化为三氧化硫，转化形成的三氧化硫经吸收工序吸收后制成硫酸，其特征在于：所述炉气净化工序将所述焙烧炉排出的炉气在进入布袋除尘器的布袋前将温度降至100-170℃后通过加压风机加压送至布袋除尘器中，使所述布袋除尘器的布袋内外压力差为10-200毫米水柱，将炉气中的胶体形态的三硫化二砷、液态的氟硅酸、少量的硫酸酸雾与烟气中的其它杂质粉尘一起混合从炉气中分离除去。
2、根据权利要求1所述的硫酸生产工艺方法，其特征在于：经过所述布袋除尘器后输出的炉气送入内装二氧化硅的除氟器中使炉气中的氟化氢与二氧化硅反应转化为氟硅酸，将冷凝后的氟硅酸、四氟化硅和悬浮态的三硫化二砷从炉气中分离除去后，再将剩余的炉气送至所述干燥工序中。
3、根据权利要求2所述的硫酸生产工艺方法，其特征在于：所述炉气净化工序中，炉气在进入布袋除尘器的布袋前将温度降至150-160℃；所述布袋除尘器的布袋内外压力差为80-180毫米水柱。
4、根据权利要求1、2或3所述的硫酸生产工艺方法，其特征在于：所述加压风机的额定风压为100-120毫米水柱，该加压风机的额定风量比后续工序中用于输送炉气的硫酸风机的额定风量大10％-50％。
5、根据权利要求1、2或3所述的硫酸生产工艺方法，其特征在于：所述转化工序从干燥工序获取炉气一路通过低温换热器预热后，再进一步通过净化工序中的高温换热器中进一步加热，然后输入多段转化器的第一段中；从所述干燥工序获取炉气还通过两个阀门分别输入多段转化器的第二段和第三段中；所述多段转化器输出的炉气通过所述低温换热器冷却后，再进入所述吸收工序中。
6、根据权利要求4所述的硫酸生产工艺方法，其特征在于：所述转化工序从干燥工序获取炉气一路通过低温换热器预热后，再进一步通过净化工序中的高温换热器中进一步加热，然后输入多段转化器的第一段中；从所述干燥工序获取炉气还通过两个阀门分别输入多段转化器的第二段和第三段中；所述多段转化器输出的炉气通过所述低温换热器冷却后，再进入所述吸收工序中。
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