化学工程论文

篇一：化工专业论文

冶炼烟气制酸中干燥和吸收工段

李文文

（昆明冶金高等专科学校 环境与化工学院 化工0601班）

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

1引言

大部分有色金属矿都是金属硫化物，比如硫化锌、硫化铅和硫化镍等，随着有色金属工业的发展，利用冶炼烟气制酸也呈上升趋势，不仅充分利用了资源保护了环境还为企业增加了经济效益。

有色金属的冶炼分火法和湿法冶炼，湿法冶炼就是金属硫化物在高温下焙烧脱硫，把金属硫化物转化为金属氧化物和SO2 （还有部分硫蒸气和SO3）气体，然后把焙烧后含SO2的烟气经过旋风收尘器、电除尘器等除尘设备除去大部分烟尘后再送往净化工段降温并进一步除去烟气中的尘、杂质和酸雾等，最后把合格的SO2烟气送往干吸工段和转化工段制成成品酸，该流程的主要特点是连续作业性较强，产生的烟气中SO2浓度比较稳定，一般在6~8.5%，转化系统比较稳定。火法冶炼就是金属硫化物在高温下脱硫焙烧，使金属硫化物转化为金属氧化物和SO2 （还有部分硫蒸气和SO3）气体，该流程包括熔炼、排放和排渣等几个过程，该流程的主要特点是间断作业性较强，所以产生的SO2烟气中SO2浓度不稳定，一般在2~10%，转化系统很不稳定。

冶炼烟气制酸一般分为四个工段：净化、干燥、转化和吸收，其中干燥和吸收的联系十分紧密，所以合称干吸工段。干吸工段对整个制酸工艺起着十分重要的作用，它不仅关系到产品的产量、质量而且还影响环境安全。本文利用相关资料结合生产实际对干吸工段的主要影响因素进行了论述。

2干吸工段工艺流程

2.1干吸工段工艺流程图

Ⅲ热交换器(管内)

（注：[8]朱化芬.云南驰宏锌锗股份有限公司文件 曲靖硫酸厂各工段工艺流程图.云南驰宏锌锗股

份有限公司硫酸厂. 2006,9.）

2.2工艺及设备简述

所谓的“两转两吸”工艺就是，炉气进行一次转化、一次吸收后、再进行第二次转化和第二次吸收。

采用两次转化工艺时，催化剂转填段数以及其在前后两次转化的分配与最终转化率、换热面积大小有很大关系。流程的特征，可采用第一、二次转化段数和含SO2气通过换热器的次序来表示。例如：3+1，Ⅲ、Ⅰ-Ⅳ、Ⅱ流程，是指第一次转化用三段催化剂，第二次转化用一段催化剂；第一次转化前，含SO2气体通过换热器的次序为：第Ⅲ

换热器（指冷却从第Ⅲ段催化剂床出来的转化气用的换热器），第Ⅰ换热器；第二次转化前，含的SO2气体通过换热器的次序为第Ⅳ换热器，第Ⅱ换热器。此外常见的还有3+1，Ⅳ、Ⅰ-Ⅲ、Ⅱ等流程。现在，一般有“2+1”、“ 3+1”、“ 2+2”、“ 3+2”等组合方式，国内外多采用“3+1”组合方式。这种方式，气体进入第一吸收塔（中间吸收塔）后，由于经过三段转过三段转化，在塔中将会有更多SO3从系统中移去，如果第二次转化反应温度足够低，则可以获得稍高的最终转化率。

吸收主要设备有：吸收塔、循环酸槽、酸泵以及酸冷器等，这些设备同干燥系统的设备在功能与结构上都相近，其中吸收塔类型同干燥系统。

干燥-吸收系统所用酸冷器可以分为管壳式、淋洗式、螺旋板式和板式等。 带阳极保护的酸冷却器用于干吸工序浓硫酸的冷却，采用固定管壳式结构，壳侧走酸，管侧走水，冷却介质用工业循环冷却水。阳极保护管壳式浓酸冷却器的主材质是316L不锈钢，壳体用314不锈钢，并附阳极保护装置.

浓硫酸冷却器位于塔与酸循环为之间，泵的入口之前。由于浓硫酸冷却器的酸是借重力流动克服阻力，这类流程只适宜用阻力小的酸冷却器。如排管冷却器，而难以采用流速高、传热系数高，阻力大的板式或管壳式磋冷却器。由于需要依靠液位差克服管道、阀门、酸冷却器的阻力，因此塔要放在较高的平台上。

泵后冷却流程。即酸冷却器位于泵和塔之间，泵出口之后。浓硫酸冷却器是加压操作。此类流程特别适合采用板式换热器和管壳式酸冷却器的场合。由于酸流速提高，可增大传热系数，从而节省传热面积，近年的设计多选用板式或管壳试酸冷却器，故都采用此两种流程。

工业上较普遍采用的除雾、沫设备有纤维除雾器和金属丝网除沫器。

纤维除雾器可以捕集<3μm的雾粒，而丝网除沫器只能捕集>3μm的雾沫。在硫酸工业中，丝网除沫器用于干燥塔出口气体的捕沫效果很好，但用于吸收塔出口气体的除雾沫效率不太高。纤维除雾器专门用于捕集吸收塔出口气体的酸雾。纤维除雾器只适应于对清洁气体的除雾。

金属丝网除沫器是一种压降较低、效率较高的气液分离设备。在硫酸工业中已广泛应用作干燥塔上的捕沫设备。（注：[6]陈炳和，许宁.化学反应过程与设备.化学工业出版社. 2007,8.）

3炉气的干燥

二氧化硫烟气干燥的工艺流程为：从电除雾来的二氧化硫气体从干燥塔的下部进入干燥塔，同时，从干燥塔的顶部喷淋适量密度的93%的干燥用硫酸，气液两相在塔内的填料表面进行充分接触并传质和传热，在两相充分接触时，由于浓硫酸具有强吸水性，干燥酸将气体中的水分充分吸收。经过干燥后的气体被风机送往转化工段。

3.1酸雾和酸雾的形成原因

酸雾就是硫酸分子在气相中达到硫酸蒸气的过饱和现象，看似像雾一样。酸雾的

形成原因主要是SO3与气相中的水蒸汽迅速结合，生成硫酸分子，由于来不及溶解在水里，在气相中发生硫酸蒸气的过饱和现象而凝成酸雾，酸雾比硫酸分子大得多，且悬浮在气相中。从酸雾的形成原因可知，酸雾要形成必须具备两个条件：首先是要有SO3气体，其次是有水蒸汽。酸雾形成的因素比较复杂，主要是取决于SO2烟气的干燥和SO3

的吸收。

3.2响炉气干燥的主要因素

3.2.1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。

干燥塔进口气体温度，℃

605550454035302520

图一 干燥塔进口气体温度最高允许温度

02468101214161820

二氧化硫浓度，%

（注：[1] 刘少武，齐焉，刘东，刘冀鹏等.硫酸工作手册.东南大学出版社，1992,7.）

在生产中进入干燥塔的允许最高气体温度，是由干燥—吸收酸系统水平衡所决定的。在炉气二氧化硫浓度为80%的情况下，炉气干燥塔温度不得超过40度。在实际操作中下一般要控制在38度以下。（注：[1] 刘少武，齐焉，刘东，刘冀鹏等.硫酸工作手册.东

南大学出版社，1992,7.)

结合我车间生产实际情况，烟气中SO2平均浓度为8%，成品硫酸浓度为98%，结合图一（见图一）可查得最高允许温度为38℃，为使经干燥后的烟气含水量＜0.1 g/Nm3，我们要求干燥塔入口烟气温度≤35℃。

3.2.2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。

3.2.3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。

表一 硫酸液面上的蒸汽分压

从表一（见表一）可以看出，干燥酸的浓度应取90%以上，干燥酸温度应比60℃低得多才行。当干燥酸浓度达到98.3%，干燥酸温度在60℃，水蒸汽分压为0.027 Kpa，在干燥酸浓度大于98.3%的硫酸液面上几乎没有水蒸汽存在，只有硫酸蒸气和SO3。因此从水蒸汽分压越小则吸水性越强这点来看，希望干燥酸浓度越高越好。另外，干燥酸浓度对烟气的干燥速度也有一定的影响，由于硫酸液面上的水蒸汽分压随着干燥酸浓度的增加而降低，所以干燥酸浓度越高，干燥烟气中水分的推动力就越大，干燥水分的速度就越快。若所需干燥水分的数量一定，速度快就可以减少干燥塔内填料的面积。下表列举了为SO2浓度在7%，空塔速度0.6m/s，喷淋密度在12m3/（m2·h）条件下，每小时产1t硫酸，干燥塔所需要的拉西环填料总表面积（m2）与硫酸浓度的关系。

表二 浓度与填料便面积的关系

篇二：化学工程新技术论文

化学工程新技术论文

摘要：随着科学技术的发展和化学行业的不断进步，专业人员已经把化学专业的研究重点从单一研究化学过程、设备等单一方面转而研究化学行业与其他行业的融合方面。最大限度地节约地资源、能源，实现绿色化学的目标，实现可持续发展。

前言

目前化学工程领域的发展方向：集约化、连续化、高效化、自动化和精细化。由于化学工程和生活的联系比较紧密，范围比较广，因此，探索化学技术的发展具有深远意义，对此进行研究不仅可以掌握化学工程发展的动态，同时也有利于吸收国内外的最新科研成果，有利于改进设备和技术，提高工作效率。

1新型反应技术的研究

1.1 超临界化学反应技术

超临界液体是指在温度和压力都处于临界点之上时，此时状态处于液体和气体之间，具有这两种状态的双重性质。这种状态的流体不仅在化学工业、生物化工、食品工业有广泛的应用，而且还在医药工业等领域应用很广泛，已经显示出巨大的魅力，极具发展前景。近年来，化学界将超临界水氧化法应用到保护环境的领域，但是都处于初级发展阶段，很不成熟。

1.2 绿色化学反应技术

绿色化学是指对环境不会造成污染的，有利于保护环境的化学工程。绿色化学简单说就是采用化学的技术和方法来减少或消除那些对

篇三：化工环保论文

题目：化工环境保护与安全技术生产

摘要：人类是环境的产物，也是环境的创造者。化学与人类的生活息息相关，我们的生活离不开化学化工技术，但是化工技术再给我们带来益处的同时也带来了环境的破坏，所以我们要把化工生产技术与环境保护紧密联系起来，在发展安全生产技术的同时也要保护环境，地球已经开始对人类的所作所为做出反抗，我们是离开地球是无法生存的，所以我们要用我们所学来改善我们的生活环境。环境的好坏，关系着人类的生存与兴衰。保护环境，已成为人类紧迫和重要的任务。利用化学方法解决一些环境问题的途径。 加快化学工业发展，必须以搞好环境保护为前提，化工生产建设必须与环境保护协调发展。化工是产生污染大户，因此原化工部和国家石油和化学工业局始终不逾地坚持以发展生产与保护环境并重的方针，都很重视化工企业的环境治理与环保管理工作。

关键词：化工 环境保护 安全 生产技术

正文：化学对人类社会的贡献

20世纪和21世纪是化学的世纪，化学对人类的贡献是巨大的，几乎遍布我们熟悉的各个方面：工业上：塑料，这是我们每天都必须接触的东西，电脑外壳，键盘，鼠标，塑料杯子，拖鞋，衣服，都离不开塑料。而塑料原材料正是通过石油化工提炼中获得的。电子电器产品，汽车产品，甚至现在的航空航天都离不开工程塑料。医药上：所有西药及部分中药都是化学合成的，青霉素，阿司匹林这些都属于化学范畴，在医药方面有重大贡献。农业上：化肥，催熟剂，农药，除草剂等等，这些也都是化学的贡献军事上：导弹，火箭燃料，炸弹，TNT都是化学的贡献。新能源：核能、天燃气、以及新能源研发都离不开化学。 化学污染与环境保护

人类一直以为地球上的水和空气是无穷无尽的，所以不担心把千万吨废气送到天空去，又把数以亿吨计的垃圾倒进江河湖海。大家都认为世界这么大，这一点点废物算什么？我们错了，其实地球虽大（半径6371千米），但生物只能在海拔8千米到-11米的范围内生活，而占了95%的生物都只能生存在中间约3千米的范围内，人们竟肆意地从三方面来污染这有限的生活环境。陆地污染：垃圾的清理成了各大城市的重要问题，每天千万吨的垃圾中，好多是不能焚化或腐化的，如塑料、橡胶、玻璃等人类的第一号敌人。海洋污染：主要是从油船与油井漏出

来的原油，农田用的杀虫剂和化肥，工厂排出的污水，矿场流出的酸性溶液；它们使得大部分的海洋湖泊都受到污染，结果不但海洋生物受害，就是鸟类和人类也可能因吃了这些生物而中毒。空气污染：这是最为直接与严重的了，主要来自工厂、汽车、发电厂等放出的一氧化碳和硫化氢等，每天都有人因接触了这些污浊空气而染上呼吸器官或视觉器官的疾病。我们若仍然漠视专家的警告，将来一定会落到无半寸净土可住的地步。

由于人们对工业高度发达的负面影响预料不够，预防不利，导致了全球性的 三大危机：资源短缺、环境污染、生态破坏. 人类不断的向环境排放污染物质。但由于大气、水、土壤等的扩散、稀释、氧化还原、生物降解等的作用。污染物质的浓度和毒性会自然降低，这种现象叫做 环境自净。如果排放的物质超过了环境的自净能力，环境质量就会发生不良变化，危害人类健康和生存，这就发生了环境污染 。环境污染会降低生物生产量，加剧环境破坏。

环境污染的分类

按环境要素分 ：大气污染、土壤污染、水体污染。按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。按造成环境污染的性质来源分：化学污染、生物污染、物理污染（噪声污染、放射性、电磁波）固体废物污染、能源污染。 环境污染的危害

环境污染会给生态系统造成直接的破坏和影响，比如：沙漠化、森林破坏，也会给人类社会造成间接的危害，有时这种间接的环境效应的危害比当时造成的直接危害更大，也更难消除。例如，温室效应、酸雨和臭氧层破坏就是由大气污染衍生出的环境效应。这种由环境污染衍生的环境效应具有滞后性，往往在污染发生的当时不易被察觉或预料到，然而一旦发生就表示环境污染已经发展到相当严重的地步。当然，环境污染的最直接、最容易被人所感受的后果是使人类环境的质量下降，影响人类的生活质量、身体健康和生产活动。例如城市的空气污染造成空气污浊，人们的发病率上升等等；水污染使水环境质量恶化，饮用水源的质量普遍下降，威胁人的身体健康，引起胎儿早产或畸形等等。严重的污染事件不仅带来健康问题，也造成社会问题。随着污染的加剧和人们环境意识的提高，由于污染引起 的人群纠纷和冲突逐年增加。 目前在全球范围内都不同程度地出现了环境污染问题，具有全球影响的方面有大气环境污染、海洋污染、城市

环境问题等。随着经济和贸易的全球化，环境污染也日益呈现国际化趋势，近年来出现的危险废物越境转移问题就是这方面的突出表现。

大气污染的危害主要有以下几个方面

1.对人体健康的危害

人需要呼吸空气以维持生命。一个成年人每天呼吸大约2万多次，吸入空气达15～20立方米。因此，被污染了的空气对人体健康有直接的影响。 大气污染：物对人体的危害是多方面的，主要表现是呼吸道疾病与生理机能障碍，以及眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病。比如，1952年12月5～8日英国伦敦发生的煤烟雾事件死亡4000人。人们把这个灾难的烟雾称为"杀人的烟雾"。据分析，这是因为那几天伦敦无风有雾，工厂烟囱和居民取暖排出的废气烟尘弥漫在伦敦市区经久不散，烟尘最高浓度达4.46毫克/m&sup3;，二氧化硫的日平均浓度竟达到3.83毫升/m3。二氧化硫经过某种化学反应，生成硫酸液沫附着在烟尘上或凝聚在雾滴上，随呼吸进入器官，使人发病或加速慢性病患者的死亡。这也就是所谓的光化学污染。

由上例可知，大气中污染物的浓度很高时，会造成急性污染中毒，或使病状恶化，甚至在几天内夺去几千人的生命。其实，即使大气中污染物浓度不高，但人体成年累月呼吸这种污染了的空气，也会引起慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿及肺癌等疾病。

2.环境污染与癌症

大量研究资料表明，环境污染是导致癌症发生的一个极其重要的原因，依靠全社会的力量，采取综合措施、有效地治理环境污染，是癌症综合预防措施的重要组成部分。

3.对植物的危害

大气污染物，尤其是二氧化硫、氟化物等对植物的危害是十分严重的。当污染物浓度很高时，会对植物产生急性危害，使植物叶表面产生伤斑，或者直接使叶枯萎脱落；当污染物浓度不高时，会对植物产生慢性危害，使植物叶片褪绿，或者表面上看不见什么危害症状，但植物的生理机能已受到了影响，造成植物产

量下降，品质变坏。

4.天气气候影响：

大气污染物对天气和气候的影响是十分显著的，可以从以下几个方面加以说明：①减少到达地面的太阳辐射量：从工厂、发电站、汽车、家庭取暖设备向大气中排放的大量烟尘微粒，使空气变得非常浑浊，遮挡了阳光，使得到达地面的太阳辐射量减少。据观测统计，在大工业城市烟雾不散的日子里，太阳光直接照射到地面的量比没有烟雾的日子减少近40%。大气污染严重的城市，天天如此，就会导致人和动植物因缺乏阳光而生长发育不好。②增加大气降水量：从大工业城市排出来的微粒，其中有很多具有水气凝结核的作用。因此，当大气中有其他一些降水条件与之配合的时候，就会出现降水天气。在大工业城市的下风地区，降水量更多。③下酸雨：有时候，从天空落下的雨水中含有硫酸。这种酸雨是大气中的污染物二氧化硫经过氧化形成硫酸，随自然界的降水下落形成的。硫酸雨能使大片森林和农作物毁坏，能使纸品、纺织品、皮革制品等腐蚀破碎，能使金属的防锈涂料变质而降低保护作用，还会腐蚀、污染建筑物。④增高大气温度：在大工业城市上空，由于有大量废热排放到空中，因此，近地面空气的温度比四周郊区要高一些。这种现象在气象学中称做"热岛效应"。⑤对全球气候的影响：近年来，人们逐渐注意到大气污染对全球气候变化的影响问题。经过研究，人们认为在有可能引起气候变化的各种大气污染物质中，二氧化碳具有重大的作用。从地球上无数烟囱和其他种种废气管道排放到大气中的大量二氧化碳，约有50%留在大气里。二氧化碳能吸收来自地面的长波辐射，使近地面层空气温度增高，这叫做"温室效应"。经粗略估算，如果大气中二氧化碳含量增加25%，近地面气温可以增加0.5～2℃。如果增加100%，近地面温度可以增高1.5～6℃。有的专家认为，大气中的二氧化碳含量照现在的速度增加下去，若干年后会使得南北极的冰熔化，导致全球的气候异常。

主要的环境污染源

环境污染源主要有以下几方面：(1)工厂排出的废烟、废气、废水、废渣和噪音；(2)人们生活中排出的废烟、废气、噪音、脏水、垃圾；(3)交通工具（所有的燃油车辆、轮船、飞机等）排出的废气和噪音；(4)大量使用化肥、杀虫剂、

除草剂等化学物质的农田灌溉后流出的水。(5)矿山废水、废渣。（6）空气中主要污染物有二氧化硫、氮氧化物、粒子状污染物、酸雨。

化工污染案例:北美死湖事件

美国东北部和加拿大东南部是西半球工业最发达的地区，每年向大气中排放二氧化硫2500多万吨。其中约有380万吨由美国飘到加拿大，100多万吨由加拿大飘到美国。七十年代开始，这些地区出现了大面积酸雨区，酸雨比番茄汁还要酸，多个湖泊池塘漂浮死鱼，湖滨树木枯萎。

卡迪兹号油轮事件

1978年3月16日，美国22万吨的超级油轮“卡迪兹号”，满载伊朗原油向荷兰鹿特丹驶去，航行至法国布列塔尼海岸触礁沉没，漏出原油22.4万吨，污染了350公里长的海岸带。仅牡蛎就死掉9000多吨，海鸟死亡2万多吨。海事本身损失1亿多美元，污染的损失及治理费用却达5亿多美元，而给被污染区域的海洋生态环境造成的损失更是难以估量。

墨西哥湾井喷事件

1979年6月3日，墨西哥石油公司在墨西哥湾南坎佩切湾尤卡坦半岛附近海域的伊斯托克1号平台钻机打入水下3625米深的海底油层时，突然发生严重井喷原油泄漏，使这一带的海洋环境受到严重污染。库巴唐“死亡谷”事件

巴西圣保罗以南60公里的库巴唐市，二十世纪八十年代以“死亡之谷”知名于世。该市位于山谷之中，六十年代引进炼油、石化、炼铁等外资企业300多家，人口剧增至15万，成为圣保罗的工业卫星城。企业主只顾赚钱，随意排放废气废水，谷地浓烟弥漫、臭水横流，有20%的人得了呼吸道过敏症，医院挤满了接受吸氧治疗的儿童和老人，使2万多贫民窟居民严重受害。

可持续发展与技术革命

绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”，绿色化学是近十年才产生和发展起来的，是一个 “新化学婴儿”。它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科,内容广泛。绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。世界上很多国家已把

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