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冶炼烟气制酸中干燥和吸收工段
发布日期:2022-10-15 11:15:00摘要 本文主要分阐述了冶炼烟气制酸制酸工艺中的干吸工段中的各影响因素。根据相关资料与云南驰宏锌锗股份有限公司曲靖生产区硫酸车间的生产实际相结合,分析了硫酸生产工艺中影响干吸工段的重要因素。干燥系统和吸收系统是硫酸生产过程中两个不相连贯的工序。由于在两个系统中均以浓硫酸做为吸收剂,彼此需要进行串酸维持调节各自浓度,而且采用的设备相似,故在生产和设计上通常划为同一工序,称为“干吸工序”。通过研究干吸工段的各影响因素可以有效的提高二氧化硫烟气的转化率,提高三氧化硫的吸收率,减少尾气排放,对企业生产和安全环保非常重要。
关键词 冶炼烟气制酸 干燥 吸收.
双膜理论 1双膜理论的定义 在气液两相接触时其间存在着界面,界面双方又分别存在着一层稳定的气膜和液膜,一切质量和热量的传递必须克服气膜和液膜阻力后才可以进行,这就是我们所称的双膜理论。(注:[2](日)硫酸协会编辑委员会.硫酸手册.化学工业出版社,1982,12.) 2双膜理论的特点:
(1)相间质的传递,是以分子扩散方式通过两层膜进行的。在炉气洗涤、干燥和吸收作业中,气体或气体中某些组分通过气相主体以对流的形式扩散到气膜,然后以分子的扩散形式通过气膜到双膜界面而溶解于液膜,然后又以分子的扩散形式通过液膜,再以对流扩散的方式传递到液相主体。
(2)传质速度主要取决于传递的组分在气膜中的分压和液膜中的浓度,在气膜组分分压越高,液膜中组分浓度越低,传质推动力就越大,传质速度越快。反之,传质速度越慢
(3)在气液两相的主体中,对流扩散的阻力比分子扩散的阻力小得多,因此传递的阻力主要集中在两种膜上。所以传质的速度决定在两膜中的扩散速度。用液体吸收气体的速度又主要取决于气体通过气膜的扩散速度。
(4)两膜的扩散速度与双膜的厚度成反比。流速加快,双膜变薄,更新快。也就是说提高流速由于流体流动使湍流层变薄和不断更新,有利于传质。
(注:[2](日)硫酸协会编辑委员会.硫酸手册.化学工业出版社,1982,12.) 根据“双膜理论”,我们在实际生产过程中可以从以下三方面着手,强化传质过程。 首先,提高气液流动速度,使气膜和液膜变薄,更新快,有利于传质过程的进行。但流速过快,流体阻力随之增大,而且还会出现乳化和液泛现象 其次,增大气液接触面积,即一方面要注意选择表面积大、流体力学性能好的填料,如将拉西环改为矩鞍形环和阶梯环等。另一方面还要注意改进设备结构(因气液两相有稳定的界面,气液间接触面积的大小,主要由设备由设备结构决定),例如将填充塔改为泡沫塔等。 第三,增加喷淋密度或改善喷淋状况,提高填料的润湿率,增加有效的接触面积。但要注意防止由此引起的阻力过大和带沫的现象,更要注意不能发生液泛现象。
干燥所用的硫酸浓度和温度 一般根据四个因素来确定干燥炉气用的硫酸浓度和温度:①硫酸液面上的水蒸气分压要小,保证干燥后的炉气含水量小于0.1g/Nm3;②在干燥过程中尽量少产生酸雾或不产生酸雾;③在干燥过程中对水的吸收速度要快,需要的吸收面积要小;④对SO2气体溶解要少,尽量减少炉气中二氧化硫的损失
干燥酸浓度和温度的选择 硫酸液面一般有水蒸汽、硫酸蒸气和SO3等三个组分。组分的含量通常以其蒸气压的高低或以g/Nm3来表示。这三个组分的多少,主要与硫酸浓度和温度有关。干燥酸浓度低于85%,在100℃以下,硫酸液面上的硫酸蒸气和SO3很少,实际上可认为只存在水蒸汽,干燥酸浓度超过85%以后,随着浓度的升高,硫酸蒸气的含量逐渐增加,水蒸汽的含量在逐渐减少。硫酸液面上的SO3,要待干燥酸浓达到94%时,温度在100℃下,才有少量。
炉气温度和含水量
炉气经过干法除尘、稀酸洗涤降温和电除雾器除雾以后,尘、氟、砷等杂质一般均达到了规定指标,但炉气中的水分却增加了,一般达到了饱和状态。炉气中水分含量与炉气温度有关,温度越高其水分含量就越多。
结论与讨论:从减少水蒸汽含量考虑,硫酸浓度越高对干燥越好,且达到98.3%时,液面上几乎没有水蒸气。但是,由于当硫酸含量高于94%后,硫酸液面上的硫酸蒸汽、SO3蒸汽增多,将与炉气中的水分生成酸雾,而且硫酸含量约高,温度越高,生成的酸雾就越多。其次,在硫酸含量高于86%以后,溶解的SO2也随之增多。当干燥酸作为产品酸引出或者串入吸收系统循环酸槽时,SO2也随着被带走,引起SO2损失。因此,综合考虑以上因素,干燥酸以93%~95%比较合适,并且具有结晶温度比较低的优点,可以避免冬季低温下,因结晶带来操作和储运上的麻烦。 影响SO3气体吸收的主要因素有硫酸的浓度、吸收温度、循环酸量、设备结构和气速等。应选取98.3%的浓硫酸作为吸收剂,吸收温度应在60度左右,还应选取合适的循环酸量和设备以及气速等.
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