本项目采用以硫铁矿为原料的接触法硫酸生产工艺。它的主要工序包括硫铁矿的焙烧、
炉气的净化、气体的干燥、二氧化硫的转化和三氧化硫的吸收。基本工艺流程图如下:
1-沸腾焙烧炉;2-空气鼓风机;3-废热锅炉;4-旋风除尘器;5-文氏管;6-泡沫塔;7-
电除雾器;8-干燥塔;9-循环槽及酸泵;10-酸冷却器;11-二氧化硫鼓风机;12,13,15,16-气体换热器;14-转化器;17-中间吸收塔;18-最终吸收塔;19-循环槽及酸泵;20-酸冷却器经过破碎和筛分的硫铁矿或经过干燥的硫铁矿,送入沸腾焙烧炉l下部的沸腾床内,与经空气鼓风机2从炉底送人的空气进行焙烧反应。生成的二氧化硫炉气从沸腾炉顶部排出,进入废热锅炉3。矿渣则从沸腾床经炉下部的排渣口排除。
炉气在废热锅炉内冷却到约350C,用以生产3.82Mpa、450摄氏度的过热蒸汽。主要的蒸汽蒸发管束设在废热锅炉内。装设在焙烧炉沸腾床内的冷却管也作为废热锅炉热力系统的一部分,与锅炉的汽包连接,用以回收部分焙烧反应热。
从废热锅炉出来的炉气,还含有相当数量的矿尘,经旋风除尘器4初步除尘后,进入净
化系统。废热锅炉、旋风除尘器除下的矿尘,与沸腾焙烧炉排出的矿渣一起送往堆渣场,等待进一步处理或出售。净化系统包括文氏管5、泡沫塔6和电除雾器7。文氏管对炉气进行除尘和降温,炉气经文氏管后,其中绝大部分矿尘被除去。泡沫塔对炉气进一步除尘、降温。在文氏管和泡沫塔中,炉气中所含的微量三氧化硫,从硫酸蒸汽形态转变成酸雾;砷、硒和其他一些金属的氧化物则成为固态粒子,从气相中分离出来;它们一部分与炉气中残存的微量矿尘一起被洗涤除去,另一部分随气体进入电除雾器,在高压静电作用下被清除干净。
通常,控制出净化系统的炉气温度在40C以下,以保证干燥-吸收系统的水平衡。
净化系统中排出的高含尘的稀酸送入污水处理系统,经CN过滤器处理后抽回系统循环使用。
经过净化的气体,在干燥塔8中被循环淋洒的浓硫酸干燥。干燥酸的浓度一般维持在93%左右。由于在气体被浓硫酸干燥的过程中放出大量热量,所以在干燥塔硫酸循环系统中设有酸冷却器10,用冷却水把热量移走,为了减少气体夹带硫酸雾沫对00设备造成的腐蚀,通常在干燥塔顶部装设丝网除沫器。
经过干燥的气体进入二氧化硫鼓风机11,提升压力后,送往转化工序。除送人沸腾焙烧炉的空气依靠空气鼓风机克服沸腾床的阻力外,整个系统的气体输送,都依靠这一台二氧
化硫鼓风机。
从二氧化硫鼓风机出来的气体,首先经过换热器12和13,依次被从转化器14第三段和第一段出来的三氧化硫气体加热,于大约420C的温度下,进入转化器的第一段。气体中的部分二氧化硫,在钒催化剂的催化作用下,与气体中的氧进行反应,生成三氧化硫并放出反应热,使反应后的气体温度升高。为了使未反应的那部分二氧化硫进一步转化,从第一段出来的气体在换热器13内进行冷却,然后进入第二段。继续进行二氧化硫的转化反应。从第二段出来的气体,在换热器15中被冷却,然后进入第三段进行转化。从第三段出来的气体中,绝大部分二氧化硫已经转化为三氧化硫。为了达到更高的最终转化率,使从第三段出来的气体在换热器12中被冷却并在中间吸收塔17内用浓硫酸将气体中的三氧化硫吸收除去。
从中间吸收塔出来的气体,已基本上不含三氧化硫,只含有少量未转化完全的二氧化硫。为使气体达到催化氧化所需要的温度,气体通过换热器16和15,依次被从第四段出来的气体和第二段出来的气体加热,然后进入转化器的第四段,进行二氧化硫的最终转化。经过第四段转化,二氧化硫总转化率可达到99.7%0以上。从转化器第四段出来的气体,在换热器16中被冷却,然后进入最终吸收塔18,将气体中的三氧化硫全部吸收除去。在一般情况下,从最终吸收塔出来的气体,可以达到环境保护规定的排放标准,通过烟囱排入大气。
中间吸收塔和最终吸收塔都设有酸循环系统,用浓度为98%的硫酸进行吸收。在酸循环系统中,设有酸冷却器20,用以排除吸收反应热。为了除去气体中夹带的硫酸雾沫,在中间吸收塔和最终吸收塔的顶部通常装有纤维除雾器。在吸收塔酸循环系统和干燥塔酸循环系统之间,设有串酸管线,不断向干燥酸循环系统补充从吸收酸循环系统来的浓硫酸,使干酸保持规定的浓度。多余的干燥酸,移人吸收酸循环系统,酸中的水分作为补充水的一部分,用于与三氧化硫反应生成硫酸,也可以作为成品出售。为了提供由三氧化硫生成硫酸所需要的水分,须不断向吸收酸循环系统中加水。由于三氧化硫不断被吸收,生成硫酸,所以吸收酸循环系统的硫酸数量不断增加。增加的部分引出生产系统,作为成品。