二氧化硫催化氧化ppt课件.ppt

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1、3.1.4二氧化硫的催化氧化一、催化氧化反应机理二、工艺过程分析三、转化器简介3.2.4.1SO2催化氧化反应机理气-固相催化氧化反应（1）催化剂吸附氧分子，氧氧键破坏，断裂。（2）催化剂活性位吸附二氧化硫，硫原子被极化，和原子氧结合，在催化剂表面形成络合状态的中间物种。（3）络合状态的中间物种，经过电子重排，生成产物。（4）产物解吸进入气相。除了化学反应本身，扩散对整体速率影响也比较大。一种共识是：从经典的气-固催化理论走向气-液相催化理论。其传质过程可能为：(1)气相扩散到催化剂外表面；(2)气相从外表面向催

2、化剂内部微孔扩散；(3)溶入内表面的液膜（碱金属的焦磷酸盐熔融液）；(4)在液膜中进行催化反应；(5)产物从液膜中逸出；(6)产物从内孔向外表面扩散；(7)产物从外表面向气相扩散。3.2.4.1SO2催化氧化反应机理在工业生产中尽量减弱或者排除扩散阻力。让化学反应成为控制步骤，此时采用高效催化剂可以提高整个反应的速率。化学反应：SO2(g)+0.5O2(g)=SO3(g)3.2.4.2二氧化硫氧化工艺过程分析在温度区间400~700℃，可用下列简化经验公式:如果反应开始时没有SO3，由于消耗1molSO2生成1m

3、olSO3，所以SO2的转化率可表示为(一)二氧化硫氧化反应的化学平衡设原料气中SO2和O2的摩尔数分别为a，b。总摩尔数为1。则平衡时SO2，O2和SO3和的摩尔数分别为a(1-xe)，b-0.5axe，axe，可得平衡转化率的计算式为(一)二氧化硫氧化反应的化学平衡（1）温度由表可看出，当压力、炉气的起始组成一定时，降低温度，平衡转化率可得到提高，这是二氧化硫氧化反应系放热反应所致。温度越低，则平衡转化率越高。（2）压力一氧化硫氧化反应是体积缩小的反应，故压力增大可提高平衡转化率。由表可知，其他条件不变时，增

4、大压力，平衡转化率也随之增大，但压力对平衡转化率的影响没有像温度对平衡转化率的影响那样显著。常压下就有较高转化率，所以工业上多采用常压转化方式。（3）炉气的起始组成由表可知，温度、压力一定时，焙烧同样的含硫原料，因所采用的空气过剩系数不同，平衡转化率也不同。气体的起始组成中，a越小或b越大，平衡转化率越大，反之亦然。(一)SO2氧化反应的化学平衡综上所述，如欲显著提高平衡转化率，可采取降低反应温度，提高系统压力，增大O2/SO2等措施（降低硫铁矿杂质含量，以减少杂质燃烧耗氧量；采用富氧焙烧；合适位置补充空气）。如

5、果能在转化物中把生成的SO3除去，平衡转化率亦可大大提高。(一)SO2氧化反应的化学平衡（二）反应速率1最适宜温度各种转化率下，都有一个反应速度的最大值，该值对应的温度为最佳温度。随着转化率的升高，最佳温度逐渐降低（放热反应）。由于T降低，r降低实际生产中分段进行。先在410-430℃一段反应，利用原料浓度高，传质推动力大，将70-75%的二氧化硫转化。反应放热，冷却后进行第二段转化，转化率提高到85%-90%。冷却后第三段转化，转化率提高到97%-98%。为提高转化率，可进入4、5段转化。但是高转化率温度低，反

6、应速率慢。因此三段转化后进入吸收塔，将产物三氧化硫吸收。称为“一转一吸工艺”。吸收后的气体（三氧化硫含量少）再引入转化炉转化，由于此时没有产物，正向速率大增。进而吸收。称为“二转二吸工艺”。“二转二吸工艺”可以将二氧化硫的转化率提高到99.5%-99.9%。最大限度利用了原料，也大大降低了硫酸厂尾气的治理难度，减少了尾气对大气污染。该工艺中，有的第一次转化分为三段，第二次转化分一段，这种流程为“3+2”流程（较好），与此类似还有“3+1”，“4+1”，“2+2”。（三）起始浓度和O2与SO2比值硫酸工业发展初期，

7、采用“一转一吸工艺”n(O2)/n(SO2)=1.5SO2最佳浓度在7％左右。其它条件变化时，一般有下列结果：以硫磺为原料时，8.5％左右。以含煤硫铁矿为原料时<7％（因为b减小）。以一般硫铁矿为原料，但工艺采用两转两吸，则可将SO2浓度提高到9-10％，且转化率可高达99.5%。x二、SO2催化氧化的工艺条件铂活性高；价贵，易中毒。氧化铁价廉；≥640℃才有活性。钒催化剂活性高，价中，稳定性好。目前主要用钒催化剂作二氧化硫催化氧化反应的催化剂。其主要成份为V2O5(6~12%),另外还有氧化钾、氧化钠作助催化剂

8、，以二氧化硅作载体。(二)动力学SO2氧化用催化剂钒催化剂的主要毒物是砷、硒、氟和酸雾。砷的毒害主要体现在两个方面：一是钒催化剂能吸附As2O3，堵塞催化剂活性表面；二是在500℃以上高温V2O5能与As2O5生成V2O5•As2O5，这是一种易挥发物质，从而造成钒的损失。硒在温度较低时对钒催化剂有毒害，但加热后(400-500℃)可以复原。HF能与二氧化硅生成SiF4，