硫酸生产方法
工业制备硫酸的简单流程
工业制备硫酸的简单流程
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硫酸的生产历史及原理
硫酸的生产历史及原理
硫酸是一种广泛应用的化学品,其生产历史可以追溯到古代。以下是硫酸的生产历史及原理的一个简要概述:
1. 古代:早在公元前8世纪,古希腊人就开始使用含硫物质(如黄铁矿)与石灰石反应制备硫酸。
2. 中世纪:欧洲的阿拉伯化学家阿尔-拉齐曼在9世纪首次提出了通过将铁与硫磺一起加热制备硫酸的方法。
3. 18世纪:瑞典化学家卡尔·威廉·舍勒在1746年使用铁矾(硫酸铁)与石灰进行实验,首次成功地用冰冷的水浸泡炉渣,从而生成硫酸。
4. 工业化生产:随着工业革命的进行,19世纪硫酸的大规模工业化生产得以实现。最初是使用硫磺和炉渣反应生成硫酸,后来发展出更高效的方法。
5. Contact Process(接触法):1887年,英国化学家希尔和麦克阿瑟提出接触法。该方法使用稀硫磺与氧气在催化剂的作用下反应生成二氧化硫,然后再与氧气反应生成三氧化硫。三氧化硫与水反应生成硫酸。
接触法是目前硫酸工业生产的主要方法,采用硫磺为原料,利用催化剂(如铂金或二氧化钒)催化三氧化硫与水反应生成硫酸。
这个过程主要包括以下步骤:
1) 加热反应器,使硫磺熔化。
2) 将空气通入反应器,使硫磺燃烧生成二氧化硫。
3) 进一步给反应器通入空气,让二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫。
4) 将冷却液(通常是硫酸)喷入反应器,与三氧化硫混合反应生成硫酸。
5) 将产生的硫酸与冷却液分离,并经过后处理步骤得到纯度较高的硫酸。
以上就是硫酸的生产历史及其主要生产方法的简要概述。随着科技的发展,目前还有其他一些新的硫酸生产方法不断涌现。
如何制备硫酸
如何制备硫酸
硫酸是一种常用的化学物质,广泛应用于工业生产和实验室实践中。制备硫酸的方法有多种,包括铜与硫酸铁的反应、硫的直接燃烧等。
本文将介绍一种较为简便的制备硫酸的方法,并说明其所需材料和操
作步骤。
材料准备:
1. 高纯度的硫粉
2. 浓硝酸
3. 冷却塔
4. 冷凝室
5. 吸收塔
操作步骤:
1. 准备好所需材料,确保其纯度。
2. 将硫粉放入冷却塔中,塞紧。
3. 将浓硝酸慢慢加入冷却塔中,注意控制加入速度,避免反应过于
剧烈。
4. 等待反应结束,观察冷却塔中产生的白烟,这是硫酸蒸气的表现。
5. 在冷凝室中冷却硫酸蒸气,使其凝结成液体硫酸。
6. 将液体硫酸收集到吸收塔中,并妥善保存。
注意事项:
1. 在操作过程中,要戴好防护眼镜和手套,避免接触浓硝酸和硫酸
等有害物质。
2. 加入硝酸时要缓慢且均匀,以免引起反应过于激烈导致安全事故
的发生。
3. 操作结束后要及时清理实验器材,将废液正确处理。
通过以上方法,我们可以制备出高纯度的硫酸。硫酸作为一种常用
的化学试剂,具有广泛的应用。它可以用于冶金工业、电镀工业、橡
胶工业以及石油、纸浆、合成纤维等多个领域。制备硫酸时,我们要
注意操作的安全性和环境保护,确保实验室的正常运行。
总结一下,制备硫酸的方法有多种,我们在实验室中可以采用一种
简便的方法。该方法需要的材料简单易得,并且操作步骤简单明了。
通过精心操作,我们可以得到高纯度的硫酸,满足实验需求。当我们
使用硫酸时,也要遵守相应的安全规定,保护好自己和实验室的安全。最后,制备硫酸是化学实验技能的基本要求之一,希望大家在实践中
硫酸生产工艺
1. 生产方法和工艺过程
在硫酸生产历史上, 出现过三种生产方法,
(1) 塔式法和铅式法是古老的生产方法。在中间装填瓷圈的塔型结构的设备或
中空的铅室中进行,所用催化剂是二氧化氮,氧化过程可用下列反应式表示:SO 2 + NO 2+H 2O = H 2SO 4 + NO
S O 2 + N 2O 3+H 2O = H 2SO 4+2NO
2 NO + O 2=2NO 2
NO 2 + NO = N 2 O 3
由此制得的硫酸浓度只有65%^ 75%,仅用作生产肥料(如过磷酸钙等),工业应用因浓度不高而受到限制。而且含硝化物硫酸对设备的腐蚀相当严重。
(2)接触法在20 世纪50 年代后建厂, 现在基本上取代了塔式法和铅室法。该法是将焙烧制得的SQ与固体催化剂(开始是铂,后改用V2Q,现为含铯钒催化剂)接触,在焙烧炉气中剩余氧的参与下(通常还需配入适当空气或富氧以控制Q/SQ值恒定),SQ2被氧化成SQ,后者与水作用可制得浓硫酸(98.5%)和发烟硫酸(含游离SQ3 20%左右)。
接触法生产硫酸经过以下四个工序。
A焙烧矿石(或硫磺)制备SQ化学反应式如下:
4F e S2 +11O 2 = 2F e2 O 3+ 8SO 2(硫铁矿焙烧)
S+O 2^SO 2 T (硫磺焙烧)
硫铁矿分普通硫铁矿(其中大部分为黄铁矿, 亦含有白铁矿、磁铁矿, 含硫量在25%^ 53沱间)、浮选硫铁矿(与有色金属伴生,含硫量32%^ 40%)和含煤硫铁矿(是煤矿的杂质,含硫量达40%)三种,主要成分有FeS,FeS2,Fe2Q,Fe3C4和FeO等,矿物中还含有铅、镁、钙、钡的碳酸酸,砷、硒、铜、银、金等化合物。在氧量过剩的情况下,为使矿物中的硫全部转化成SQ,焙烧温度需在600 C以上,此时烧渣中,铁主要以F^Q存在(尚有少量FesQ)。
硫酸生产工艺流程图
硫酸生产工艺流程图
硫酸(H2SO4)是一种广泛应用于化工工业生产的重要化学品。以下是一个常见的硫酸生产工艺流程图的描述。
硫酸生产的主要原料是硫(S),通常是通过硫矿石或硫黄石
的矿石炼制获得。硫矿石在高温和高压条件下被氧化,生成二氧化硫(SO2)气体和硫化物残渣。
首先,将硫矿石送入炉中进行矿石煅烧。在高温下,硫矿石中的硫被氧化为二氧化硫气体,反应物质称为矿石焦炉煤气。矿石焦炉煤气中仍含有其他的硫化物残留物和杂质。
接下来,矿石焦炉煤气被冷却,其中的硫化氢(H2S)和其他
硫化物被吸收。硫矿石煤气中的二氧化硫通过一系列水洗和吸收工艺被吸收,形成硫酸(H2SO4)溶液。
然后,硫酸溶液被进一步加热和浓缩。溶液中的水分逐渐蒸发,使得溶液的浓度逐渐增加。在溶液蒸发过程中,通过加入浓硫酸,使得溶液中的硫酸浓度提高。
浓缩后的硫酸溶液可以进一步进行净化和精炼处理。其中包括过滤、去除杂质等工艺。通过这些处理,可以获得纯度更高的硫酸溶液。
最后,经过净化处理的硫酸溶液被输送到储罐或者直接用于包装和销售。这样,硫酸的生产工艺就完成了。
需要注意的是,硫酸生产的工艺流程图在不同的生产厂家和工艺条件下可能会有所不同。但总体上,上述所描述的流程是硫酸生产的基本工艺。这个流程旨在合理、高效地将硫矿石转化为硫酸产品,同时尽可能减少对环境的影响。
硫酸作为一种重要的化学品,在冶金、电池制造、肥料生产、纺织工业等方面都有广泛应用。硫酸的生产工艺流程图是化工工业中的重要参考,帮助生产厂家设计和优化生产方案,实现高效、环保的生产。
生产硫酸的原理
生产硫酸的原理
硫酸是一种广泛应用于工业生产中的重要化学品,它具有很高的反应活性和广泛的用途。生产硫酸的原理主要涉及硫的氧化和硫酸的合成两个过程。
生产硫酸的第一步是硫的氧化。硫的氧化可以通过多种方法实现,其中最常见的是使用燃烧法。在燃烧法中,将硫矿石与氧气反应,生成二氧化硫气体。这个反应可以用化学方程式表示为:
S + O2 → SO2
这个反应通常在反应炉中进行,反应炉内有适当的温度和反应条件,以促进硫的氧化反应。在反应炉中,硫矿石被加热至高温,然后喷入适量的氧气,使硫矿石燃烧并生成二氧化硫气体。
接下来,生产硫酸的第二个关键步骤是硫酸的合成。二氧化硫气体与氧气反应,生成三氧化硫,然后再与水反应生成硫酸。这个反应可以用化学方程式表示为:
SO2 + O2 → SO3
SO3 + H2O → H2SO4
这个反应通常在硫酸工厂的催化剂床中进行。催化剂床通常由硅酸铝和硫酸铜等物质组成,这些物质可以促进SO2和O2的反应生成
SO3。生成的SO3与水蒸汽混合后,通过吸收器中的冷水冷却并稀释,生成浓度适宜的硫酸。
值得一提的是,硫酸的合成反应是一个高温高压的过程。高温可以提高反应速率,而高压可以增加反应的平衡常数,从而提高硫酸的产率。此外,催化剂的使用还可以降低反应温度和压力。
在硫酸的生产过程中,还有一些辅助设备和工艺。例如,为了减少二氧化硫气体对环境的污染,通常会在反应炉的排气口设置烟囱和除尘设备,以将尾气中的二氧化硫气体去除。此外,还可以通过对二氧化硫气体进行干燥和净化,去除其中的杂质物质,提高硫酸的纯度。
硫磺为原料制硫酸工艺流程
硫磺为原料制硫酸工艺流程
硫磺(S),也称为硫黄,是一种常见的化学元素,常用于制作硫酸(H2SO4)。硫酸是一种广泛用途的化学品,在石油提炼、化肥生产、纺织业等许多行业都是不可或缺的原料。下面将介绍硫磺为原料制硫酸的工艺流程。
工艺流程:
1.含硫磺矿石选矿:含硫磺的矿石一般为辉硫矿(FeS2),铁矿石中的硫磺含量较高。选矿过程中,可采用物理方法如磁选、浮选等从矿石中分离出硫磺。
2.破碎:经过选矿后的硫磺矿石需要先进行破碎,将矿石细碎成适当的颗粒大小,以便后续工艺的进行。
3.熔炼:熔炼是制备硫酸的关键步骤。破碎后的硫磺矿石与煤炭、石灰石等辅助物料一起投入到熔炼炉中,加热至高温。在高温下,硫磺矿石与辅助物料发生化学反应,生成硫化氢气体(H2S)。硫化氢会随着烟气从熔炼炉中升腾上升。
4.硫化氢的净化:由于硫化氢具有毒性,需要经过净化处理。一种常用的净化方法是通过加入铁皮石膏(FeSO4)和碱液反应,将硫化氢转化为可吸附的硫酸氢盐(HS-)或硫酸盐(SO42-)。这样可以有效去除硫化氢,减少对环境的污染。
5.吸收与氧化:净化后的烟气经过吸收,使硫酸氢盐或硫酸盐进一步溶解在吸收剂中。吸收剂一般采用浓硫酸或氧化性物质如氧气或空气。硫酸氢盐与吸收剂中的氧发生氧化反应,生成硫酸。
6.结晶与分离:反应产生的硫酸溶液经过浓缩,饱和后进行结晶。结
晶过程中,硫酸结晶并从溶液中分离出来。通过离心、过滤等方法,将硫
酸与溶剂分离。
7.精炼:经过结晶分离的硫酸中通常还含有杂质,需要经过精炼处理。精炼方法可采用浓硫酸和硫酸铜等溶液对硫酸进行洗涤、吸附和过滤,以
工业生产硫酸的流程
第一步,产生SO2,常用黄铁矿,硫磺燃烧及一些冶金工业中含SO2废气等
4FeS2+11O2=2Fe2O3+4SO2
S+O2=SO2 (两者条件都是点燃)
第二步,纯化二氧化硫,除去由于燃烧而产生的烟尘,特别是冶金废气,和黄铁矿燃烧产生的SO2。
第三步,干燥SO2,为SO2的转换作准备,常用的是浓硫酸。
第四步,转化,将SO2转化为SO3,常用催化法。
SO2+O2=SO3(条件是催化剂)
第五步,吸收,形成发烟硫酸,
SO3+H20=H2SO4
生产硫酸工艺流程
生产硫酸工艺流程
《生产硫酸工艺流程》
硫酸是一种广泛应用的化学品,它在电池制造、肥料生产、纺织业和其他众多工业领域都有重要作用。在工业上,硫酸的生产工艺流程一般分为硫磺制酸和硫化氢制酸两种方法。下面将介绍一种典型的硫磺制酸工艺流程。
首先,硫磺原料经过破碎、熔融、氧化等步骤处理成为气态二氧化硫,然后将气态二氧化硫通入吸收塔中,与稀硫酸和硝酸混合,形成硝酸二氧硫。硝酸二氧硫再经浓缩、冷凝、洗涤等步骤,生成浓硫酸。整个过程中需要格外注意控制温度和压力,以及处理废气和废水。
硫磺制酸工艺流程具有高效、成本低、产量大的特点,是当前主要的硫酸生产方法之一。然而,硫酸生产过程中伴随着大量废气和废水的排放,对环境造成严重影响。因此,进行硫酸生产时,需要采取相应的环保措施,降低对环境的影响。
随着工业技术的不断发展,硫酸生产工艺流程也在不断改进和优化。未来,随着环保意识的提高和技术的进步,硫酸生产的工艺流程将更加节能、环保,并且能够实现废气和废水的有效治理,为工业生产和环境保护做出更大的贡献。
工业制硫酸工艺流程
工业制硫酸工艺流程
制硫酸是一种重要的工业过程,主要分为以下几个步骤:
1. 原料准备
主要原料包括硫磺、空气和水。硫磺可以来自天然硫磺矿或石油精炼副产品。
2. 硫磺燃烧
将硫磺与热空气在燃烧炉中充分燃烧,生成二氧化硫气体。
3. 制取三氧化硫
将二氧化硫气体与过量空气在催化剂存在下进行催化氧化反应,生成三氧化硫。
4. 吸收生成硫酸雾
三氧化硫与浓硫酸在吸收塔中发生反应,生成硫酸雾。
5. 硫酸雾冷凝
硫酸雾经过冷凝系统冷凝成浓硫酸溶液。
6. 浓缩及精制
将浓硫酸溶液进一步浓缩至产品硫酸浓度,并除去杂质。
7. 储存及运输
产品硫酸储存于专用储罐,经装车槽车或铁路罐车运输至用户。
整个工艺过程需要严格控制各个参数,同时采取多种环保措施处理废气等污染物。工艺中还涉及大量热能物料循环利用,以提高能源利用效率。
硫酸生产工艺流程
硫酸生产工艺流程
硫酸(H2SO4)是一种重要的化工原料,广泛用于电池制造、冶金、石油化工等领域。下面将介绍硫酸的生产工艺流程。
硫酸生产一般采用硫磺为原料,经过燃烧生成二氧化硫(SO2),然后在催化剂的作用下氧化为三氧化硫(SO3),最后与水反应生成硫酸。
硫磺燃烧:硫磺首先进入燃烧炉,在高温下与空气发生燃烧反应,生成二氧化硫、二氧化硫、一氧化硫等气体。硫磺的燃烧需要控制温度和氧气的供给,以确保产物中二氧化硫的浓度足够高。
净化:燃烧后的烟气中含有颗粒物、氯化氢、氮氧化物等有害物质,需要通过净化来除去。通常采用除尘装置、洗涤器、脱硫装置等对烟气进行处理,以保护环境和催化剂的效果。
氧化:经过净化后的烟气进入氧化器,其中包含着催化剂,通常是以二氧化硅为载体的铂触媒。在催化剂的作用下,二氧化硫会与空气中的氧气发生氧化反应,生成三氧化硫。氧化反应需要控制反应温度和氧气的供应量,以获得高的转化率。
吸收:氧化后的烟气中含有大量的三氧化硫,需要通过吸收来将其转化为硫酸。烟气通过吸收器,其中装有反应器和吸收剂。通常使用浓硫酸作为吸收剂,烟气中的三氧化硫会与浓硫酸发生反应生成硫酸,同时放出大量的热。吸收反应需要控制反应温度和吸收剂的浓度,以提高反应速率和转化率。
蒸发:吸收后生成的稀硫酸需要经过蒸发浓缩,以增加其浓度。稀硫酸首先进入换热器,在与加热的浓硫酸进行热交换的同时,稀硫酸的温度
也会升高。然后进入蒸发器,在真空下进行蒸发,水分从稀硫酸中蒸发出来,从而使硫酸的浓度逐渐升高。
冷却:经过蒸发后的浓硫酸进入冷却器,通过与冷却水进行热交换来降低其温度。冷却后的硫酸进一步脱水,并通过进一步蒸发的方式提高其浓度。
工业生产硫酸的原理
工业生产硫酸的原理
工业生产硫酸的原理是通过硫磺的氧化反应制取硫酸。具体的反应过程如下:
1. 首先将硫磺暴露在氧气中,使其发生燃烧反应。反应方程式如下:
S + O₂ → SO₂
2. 将生成的二氧化硫气体通过催化剂转化为三氧化硫。反应方程式如下:
2SO₂ + O₂ → 2SO₃
3. 将生成的三氧化硫与水反应得到硫酸。反应方程式如下: SO₃ + H₂O → H₂SO₄
以上反应过程均需在适当的温度和压力条件下进行。硫酸是一种强酸,具有广泛的应用,如用于化肥、冶金、制药、纺织等行业。
硫酸合成工艺流程
硫酸合成工艺流程
本文档旨在介绍硫酸的合成工艺流程。硫酸是一种重要的化工
原料,在许多工业领域都有广泛的应用。
1. 原料准备
硫酸的合成所需的原料主要包括硫、空气和水。硫可以通过加
热硫矿石或其他含硫化合物得到。空气则是通过空气供应系统供应。水除了用于反应中的一部分,还可以用于冷却和其他用途。
2. 硫磺燃烧
首先,将硫磺引入燃烧炉内,进行燃烧反应。硫磺在燃烧时与
空气中的氧气反应,生成二氧化硫。
燃烧反应方程式:S + O2 → SO2
3. 吸收与催化
生成的二氧化硫会进入吸收器中,与吸收剂(通常为浓硫酸)
进行接触。这一步骤的目的是将二氧化硫转化为硫酸。为了加快反
应速率,通常会使用催化剂(如铂)来提高反应效率。
吸收反应方程式:SO2 + H2SO4 → H2S2O7
4. 稀释与浓缩
经过吸收后的液体需要进行稀释,使其得到适当的浓度。通常,经过浓缩的液体会进一步经过提纯和处理,以去除杂质和不纯物质。
5. 冷却与结晶
稀释后的液体通过冷却过程冷却至一定温度。在适当的温度下,硫酸会结晶形成固体硫酸。这一步骤有助于提高硫酸的纯度。
6. 过滤与干燥
得到固体硫酸后,通过过滤和干燥步骤,去除多余的水分,使
硫酸达到所需的干净和纯度级别。
7. 包装与储存
最后,将得到的硫酸进行包装,并储存在适当的中,以确保其
质量和安全。
以上是硫酸的合成工艺流程的简要介绍。实践中,还需要注意安全操作规程和环境保护要求,并根据实际情况进行调整和优化。
硫酸生产工艺
硫酸生产工艺
硫酸是一种常用的化工原料,广泛应用于冶金、石化、制药等行业。以下是一种常见的硫酸生产工艺。
硫酸的主要生产原料是含有硫的矿石,如硫铁矿、黄铁矿等。首先,将硫矿经过磨矿、浮选等工艺处理,得到含硫矿石的浆料。然后,将浆料中的硫矿石送入煤气炉进行热解。煤气炉中的高温煤气与含硫矿石反应,产生硫化氢气体。硫化氢经过净化和浓缩处理后,进入硫磺制备装置。
硫化氢通过铁催化剂催化氧化反应,生成硫磺。硫磺制备过程中,使用蒸汽加热进行加热反应,并通过冷却凝结蒸馏塔中的硫磺。在这个过程中,还会产生一些副产物,如亚硫酸和硫酸。
接下来,将得到的硫磺气体送入硫磺破碎仓进行破碎,然后进入硫磺融化仓进行融化。硫磺熔化后,通过泵送将液态硫磺送往硫磺结晶塔。在硫磺结晶塔中,硫磺通过结晶器冷凝剂的作用,逐渐结晶和放热,形成硫磺结晶。硫磺结晶通过旋流分离器和过滤器的作用,得到高纯度的硫磺产品。
硫磺结晶后,还会产生一些硫酸废水。为了回收利用这些废水,需要将其进行处理。废水经过酸制浓缩、煤气交换、脱硫等工艺处理后,得到硫酸产品。
在硫酸生产过程中,会产生大量的废气,其中含有二氧化硫等有害气体。为了保护环境,这些废气需要进行处理。通常采用脱硫装置进行脱硫处理,将二氧化硫转化为硫酸。脱硫装置中,
烟气首先通过净化器中的除尘装置进行除尘,然后进入脱硫塔。脱硫塔中,烟气通过喷淋水与氢氧化钠溶液进行接触,二氧化硫被氢氧化钠吸收并转化为硫酸。脱硫后的烟气经过煤气处理系统的净化后,排出大气。
最后,得到的硫酸通过去离子水混合,进行稀释。硫酸产品经过检验和包装后,可以销售或用于生产损失性制品。
硫酸的制取
一般制法
实验室制法 1.可以用FeSO4.7H2O加强热,用冰水混合物+U型管冷凝即可,用NaOH吸收SO2,理论可得29.5%的H2SO4。关键在于尾气吸收。 2.可将二氧化硫气体通入双氧水制取硫酸,此法占率较低。自然制法酸雨能产生硫酸,酸雨中的二氧化硫(SO2)与大气中的水反应,生成亚硫酸(H2SO3),亚硫酸又与大气中的氧气反应,生成硫酸(H2SO4),落到地面[3] 其他硫酸制备工艺(1)氨酸法增浓低浓度二氧化硫气体生产硫酸方法(2)采用就地再生的硫酸作为催化剂的一体化工艺(3)草酸生产中含硫酸废液的回收利用(4)从芳族化合物混酸硝化得到废硫酸的纯化与浓缩工艺(5)从氧化钛生产过程中排出的废硫酸溶液的再生方法(6)从稀硫酸中分离有机磷化合物和其它杂质的方法(7)从制备2-羟基-4-甲硫基丁酸(MHA)工艺的含硫副产物中回收硫酸的方法(8)催化氧化回收含有机物废硫酸的方法(9)电瓶用硫酸生产装置(10)二氧化硫源向硫酸的液相转化方法(11)沸腾炉焙烧硫磺制备硫酸的方法(12)沸腾炉掺烧硫磺生产装置中稀酸的回收利用(13)高浓二氧化硫气三转三吸硫酸生产方法(14)高温浓硫酸液下泵耐磨轴套(15)高效阳极保护管壳式浓硫酸冷却器(16)节能精炼硫酸炉装置(17)精苯再生酸焚烧制取硫酸的方法(18)利用废硫酸再生液的方法和装置(19)利用含硫化氢的酸性气体与硫磺联合制取高浓度硫酸(20)利用含硫化氢的酸性气体制取高浓度硫酸[6]
工业制法
通用方法生产硫酸的原料有硫黄、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石膏、硫化氢、二氧化硫和废硫酸等。硫黄、硫铁矿和冶炼烟气是三种主要原料。 1.制取二氧化硫(沸腾炉)燃烧硫或高温处理黄铁矿,制取二氧化硫S+O2=点燃=SO2
硫酸的生产工艺流程
硫酸的生产工艺流程
硫酸是一种重要的化工原料,在化工行业中广泛应用于电池、合成纤维、染料、肥料等领域。下面将介绍一种常见的硫酸生产工艺流程。
硫酸的生产主要步骤包括硫磺的燃烧、硫三氧化物的生成、硫三氧化物的吸收和转化为硫酸。
首先,在硫磺燃烧过程中,将硫磺与大量的空气进行反应。这一步骤通常在燃烧炉内进行,控制燃烧温度在450-500摄氏度,以使硫磺燃烧产生二氧化硫气体(SO2)。
然后,将产生的二氧化硫气体进入吸收器中,通过喷淋酸液的方式将SO2吸收,并与硫酸反应生成亚硫酸(H2SO3)。这
一步骤通常使用浓硫酸(98%)作为吸收剂,同时需要控制吸
收器中的温度低于50摄氏度,以提高吸收效率。
接下来,通过氧化反应将亚硫酸转化为硫酸。首先,将亚硫酸与空气在反应器中进行氧化反应,生成硫酸。这一步骤需要控制反应温度在70-90摄氏度,并使用催化剂促进反应的进行。
最后,经过析出、过滤和浓缩等步骤得到纯度较高的硫酸产品。在析出过程中,通过控制温度使硫酸结晶析出,然后通过过滤将含有杂质的固体颗粒去除。对于进一步提高纯度,可以通过蒸发浓缩、结晶等方式进行。
在整个生产工艺中,需要注意的是控制反应温度、控制酸浓度、
控制吸收剂的用量等参数,以保证反应的效率和产物的质量。同时,对于产生的废气和废水也需要进行处理,以达到环保要求。
总的来说,硫酸的生产工艺流程包括硫磺燃烧、SO2吸收、亚硫酸氧化和产品处理等步骤。通过优化反应条件和加强废物处理,能够提高硫酸的产量和质量,同时减少对环境的污染,提高生产的可持续性。
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以硫铁矿为原料的接触法硫酸生产工艺
董子玉
1.概述
(1)硫酸的用途和产品规格
硫酸是重要的化工产品,用途十分广泛。工业硫酸是指SQ与H20以一定比例混合而成的化
合物,分为稀硫酸(H2SQ含量65%和75%)浓硫酸(H2SO含量92.5 %和98%和发烟硫酸(游离S03 含量20%)。
(2)硫酸生产的原料
生产硫酸的原料主要有硫磺、硫铁矿、硫酸盐及含硫工业废物。硫磺是理想原料(含硫99.5%),原料纯,流程简单、投资少、成本低。
硫铁矿是世界上大多数国家生产硫酸的主要原料。分有普通硫铁矿、浮选硫铁矿和含
煤硫铁矿。硫酸盐有石膏(CaSQ)芒硝(N82SQ)和明矶石[KA13(QH)6(SQ4)2]等,这些原料生产硫酸,还可生产其它产品。
含硫废物指冶金厂、石油炼制副产气及低品位燃料燃烧废气中的SQ,炼焦的焦炉气和
合成氨厂半水煤气中的HS,及金属加工的酸洗液、炼厂的废酸与废渣。
(3)硫酸生产的方法
接触法制硫酸基本反应
(1)S0 2的制取将硫铁矿焙烧,制取S02
2.二氧化硫炉气的制造
(1) 硫铁矿的预处理
块状硫铁矿和含煤硫铁矿需破碎和筛分。大矿石破碎至35-45m m以下,再细碎,使碎粒小于3-6mm送入料仓或焙烧炉。
(2) 硫铁矿的焙烧
焙烧操作条件
a .温度焙烧温度控制在850—950r0
b .矿粒度
c .氧浓度氧浓度过高,生成的SO2在Fe2O3的催化作用下变为SO3生成的酸雾多,加重净化负荷。
焙烧设备焙烧是在焙烧炉中进行。焙烧炉有块矿炉、机械炉、沸腾炉等几种型式,我国广泛使用沸腾炉。
(3) 炉气净化
①净化的目的和指标
工艺流程不同,净化指标有所差别,我国规定的标准(mg?m-3)如下:
水分V 100;尘V 2;砷V 5;氟V 10;酸雾:一级降雾v 35, 二级电降雾v 5。
②净化原理及设备
根据炉气中杂质的种类和特点,可用U形管除尘、旋风降尘、水洗(或酸洗)、电除尘、
干燥等净化方法逐级进行分离。
③净化流程净化流程分为湿法和干法两大类
湿法流程中,将炉气冷却,洗涤除杂,再升温(420〜440C)转化,造成了“干湿病”。生产1吨酸排出10〜15m3的酸性污水,污染严重,国外该流程已淘汰。此流程投资少,上马快,除砷氟效率高,我国90%的硫酸厂采用水洗流程。
干法流程短,在高温下进行,热利用率高。无污酸、污水排出,污染少。缺点是除As, Se, F 等杂质差,不适于含As, Se, F 多的矿料。
3.二氧化硫的催化氧化
(1) 催化氧化工艺条件
1. 最适宜温度从热力学角度SO2的氧化的平衡转化率随温度升高而降低,氧化反应宜在低温下进行。
适宜的炉气组成提高炉气中02的浓度都有利的。02的浓度越大,SO2的转化率越大,反应速率也越快;SO2的浓度越小,生产强度降低。SO2浓度还与催化剂用量、生产能力及总费用有关。
2. 压力SO2氧化是体积缩小的可逆的反应。增加压力有利于SO2的转化。常压下,转化率已达96%〜98%。
(2) 二氧化硫催化氧化的设备和流程
①转化器按换热方式不同,转化器分间接换热式和直接换热式两类。
②工艺流程
a .中间换热式四段转化流程
b .四段转化空气冷激流程
C .二转二吸流程
4.三氧化硫的吸收
将S03用硫酸吸收成产品酸;或从转化工序出来的转化气中S03含量不超过10%。使之与水蒸气结合成硫酸蒸气,再冷凝为酸。前者为吸收成酸,后者是冷凝成酸。
(1)吸收成酸
吸收成酸是用硫酸水溶液吸收S03 S03溶解在溶液中,与所含的水化合生成硫酸:nS03 + H28 H2S0牛(n-l)S03 + Q
当n> 1时,生成发烟硫酸;n—1时,生成无水硫酸;n v 1时生成含水硫酸。生产中用浓度为98.3%的酸来吸收,效果最好,过低过高都会使操作恶化。
(2)冷凝成酸
冷凝成酸适用于转化气中含有水分的场合,S03与水蒸气结合成硫酸蒸气:
S03(气)+ H20气)= H2S04气)+ 125 kJ (2 —20)
温度降低,平衡常数增大,平衡向右移动,生成大量H2S04蒸气。当H2S04勺蒸气的分压超过其饱和蒸气压,即凝成硫酸溶液:
H2S04(气)=H2S04液)+ 50.13 kJ(2 —21)
上述两个可逆反应构成一个平衡体系:
S03(气)+ H20气)===H2SO4 气)===H2SO4 液
冷凝成酸流程与吸收成酸流程相似,但两者存在不同之处。吸收成酸为化学吸收过程,吸收剂为98.3 %浓硫酸,操作温度较低,进塔气体温度在120〜200C。冷凝成酸是物理
过程,使用硫酸的浓度较低,操作温度较高,一般转化气体进口温度保持在220〜400C以上。
5.接触法生产硫酸的全流程
接触法流程的生产方法有多种,把不同方法的几个工序结合起来,构成不同的接触法生产硫酸全流程。通常有水洗、酸洗和干洗三种流程。
小结
从工业原料到合格产品的工业生产涉及诸多实际问题,一方面,矿石的加工处理、炉气的净化分离等物理过程,是硫酸生产必不可少的单元操作,焙烧和转化工序的化学反应的要求决定着矿石处理和炉气净化等物理过程进行的程度;另一方面,焙烧和转化本身又都是非均相化学反应过程,其速率是由表面反应,还是由扩散来决定,需通过宏观动力学研究确定。单元操作和宏现化学反应过程都是工业生产有别于化学实验研究而引入的新概念、新知识,要实施这些过程,选择适宜的设备、确定最佳的工艺条件、匹配合理的工艺流程则是化学工艺学研究的基本内容。前者在后续章节要陆续深入展开,后者在本节讨论中已几次涉及。