化学工艺学第三章-硫酸部分
第三章硫酸与硝酸
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化工及物化教研室
炉气除尘设备
（一）旋风分离器
气体排出管（不 含矿尘）
进气管(含 尘气体)
筒形外壳
锥体
储灰斗
星形阀
灰尘
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化工及物化教研室
化工工艺学
（二）文丘里管洗涤器
含尘气体
净化气体
喷水嘴
扩张管
收缩管
洗涤水 喉管 旋风分离器 污水
（三）泡沫洗涤塔
气体出口
视镜 水喷头 筛板 气体进口
化工工艺学
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化工及物化教研室
47
化工及物化教研室
化工工艺学
3.1.3.3 炉气的干燥 1)干燥的原理和工艺条件 (1)吸收酸的浓度
硫酸浓度越高，水蒸 气平衡分压越小。越 有利于干燥。
48
化工及物化教研室
化工工艺学
3.1.3.3 炉气的干燥
1)干燥的原理和工艺条件
(1)吸收酸的浓度
同一温度下，硫酸浓度越高越利于干燥。但三氧化硫分压大，易形成酸雾。 同一浓度下，温度低，酸雾少。
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化工及物化教研室
化工工艺学
硫酸浓度高、温度低，二氧化硫损失大。
综上所述，干燥酸质量分数以93%一95%较为适宜， 这种酸还具有结晶温度较低的优点可避免冬季低温下 ，因硫酸结晶而带来操作和贮运上的麻烦。
50
化工及物化教研室
化工工艺学
(2)气流速度：0.7~0.9m/s
气速高，增大传质系数，利于干燥，但塔压降增大。
3.1.2.1 硫铁矿的焙烧
(1)硫铁矿的焙烧反应
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化工及物化教研室
硫酸工艺及操作规程
硫酸工艺及操作流程1、制酸工艺1.1 概述制酸车间共有六个工段组成:净化工段、干吸工段、转化工段、脱硫工段、硫酸循环水、污酸处理。
净化工段的4个任务：除尘、除雾、降温；净化工序主要设备有高效洗涤器、电除雾器、玻璃钢填料塔组成。
干吸工段主要任务：把转化器送来的三氧化硫进行吸收制成硫酸。
转化工段主要任务：把二氧化硫烟气氧化生成三氧化硫送去干吸工段。
转化工段主要设备：SO2风机、转化器、换热器；脱硫工段主要任务：把干吸干吸工段送来的二氧化硫气体进行吸收达标排放。
转化工段主要设备：五个换热器；风机工段主要设备：两台二氧化硫风机。
1.2 制酸工艺流程简图：详见附页。
1.3 制酸工艺流程简述净化工艺简述：来自还原炉冶炼烟气经表冷器、布袋收尘器降温除尘后进入高效洗涤器（烟气温度110-150℃），与自上而下喷淋的稀酸逆流接触，使温度下降并洗下矿尘等杂质。
从洗涤器出来的烟气温度小于68℃进入填料塔，与自上而下喷淋的稀酸在填料层逆流接触，以进一步降温除尘，使温度降至35℃左右，喷淋液从塔底流入填料塔循环槽，并用泵打至稀酸板式换热器，用水间接冷却后进入填料塔循环喷淋，从填料塔出来的烟气进入两级串联的电除雾器，使烟气中的烟尘及酸雾得到进一步进化后分两路：第一路径引风机送至脱硫工段脱硫，风量以进入干吸工段的烟气中的二氧化硫含量（4-6%）为准；另一路进入干吸工段。
干吸工艺简述：从二级电除雾出来的烟气及从脱硫工段来的纯净的二氧化硫气体汇合后进入干燥塔，与塔内自上喷淋而下的93﹪酸逆流接触，喷淋酸吸收烟气中的水份，使达到规定的含水标准，干燥塔出来的烟气通过设在塔顶的除沫器后进入二氧化硫（SO2）风机，吸收烟气中水份的酸回流至干燥循环槽。
经一次转化后的三氧化硫（SO3）烟气进入吸收塔下部，与自上而下的98﹪浓硫酸逆流接触，吸收烟气中的SO3生成硫酸，从吸收塔出来的烟气经设在塔顶的除沫器除酸雾后去脱硫工段。
转化工艺流程：一次三段转化工艺；来自干燥塔的SO2浓度4﹪～6﹪的烟气，经SO2风机升压入Ⅲ换热器及第Ⅰ换热器壳侧与管侧SO3气体换热，以1＃电炉使温度升至420℃左右后进入转化口器一段进行一次转化。
化工工艺学答案
化工工艺学主编邓建强副主编张早校赵小玲北京大学出版社部分答案一览第三章硫酸工业一、1、C2、B3、A4、D5、C6、B第四章一、1、B2、C3、 D4、 C5、 B6、 A7、 C8、 A 二、4、反应热回收氨分离、惰性气体排放第五章1、A（题目有误，加“不”字）2、C3、D二、1、五氧化二磷转化率磷酸稳定、颗粒大2、二水硫酸钙半水硫酸钙3、磷酸？？4、热能利用率高节能效果明显利用低品位5、五氧化二磷磷酸盐7水解作用络合作用催化作用高分子性8、四聚》三聚》络合》正磷酸盐第六章1、D2、A3、C4、B5、C6、D7、B8、C二、1、制备铵盐水制备碳酸化煅烧氨回收2、制碱合成氨7、合成冷却吸收第七章1、B2、C3、C4、B5、B6、D二、1、石蜡基、环烷基、中间基、超低硫、低硫、含硫、高硫、（？忘了）5、汽油产品质量芳烃9、均聚物、共聚物、均聚物第八章1、C2、B3、D4、C5、（不知道）6、A7、C二、1、气化炉、气化剂、供给热量2、气流床3、水蒸气、氧气4、真空闪蒸、离心分离器5、费托合成反应器、流化床反应器资料来源于个人作业答案，仅供参考，望能给各位同学以最大帮助。
2010.11.30。
典型化工工艺-硫酸工艺课件
4.以硫磺为原料 当原料为液态硫磺时，可直接用液硫泵将其输入焚
硫炉；若原料为固态硫磺，则需在熔硫槽中以蒸汽间 接加热熔融,滤除杂质后,用泵送入焚硫炉。
硫磺燃烧时的反应为： S + O2─→ SO2 + 297 kJ
典型化工工艺学
. 第一部分：合成氨工艺 . 第二部分：硫酸工艺 . 第三部分：纯碱与烧碱工艺
第二部分 硫酸工艺
• Chp1: 概述 • Chp2: 硫铁矿焙烧制二氧化硫炉气 • Chp3:炉气的净化与干燥 • Chp4:二氧化硫氧化制三氧化硫 • Chp5: 三氧化硫吸收 • Chp6: 三废治理与综合利用
硫酸工业“十二五”发展规划要点*
• 指导思想
“十二五”期间将进一步促进行业可持续健康发展,满 足国民经济对硫酸及相关硫产品需要;加快企业结构、原料 结构调整,努力转变产业增长方式;继续发展循环经济,对各 种硫资源进行综合与循环利用;坚持硫资源多样化供应,充 分利用国际国内两种资源;加快技术进步,促进节能减排;提 高硫酸生产中余热回收利用率,将硫酸生产企业变成副产或 回收能源的工厂。
1.3 硫酸生产方法
• 硫酸的工业生产主要有接触法和亚硝基法。 • 亚硝基法分为铅室法和塔式法。 • 接触法是目前硫酸生产主流生产工艺。基本原理
是在催化剂存在下，以空气中的氧氧化二氧化硫 变为三氧化硫，再与水结合得到硫酸。
• 生产过程主要分三部进行 • 1)从含硫原料制造二氧化硫气体； • 2)将二氧化硫氧化为三氧化硫； • 3)三氧化硫与水结合生产硫酸。
3. 以石膏(磷石膏)为原料
• 用油、煤或天然气作燃料，在回转窑中使石膏与焦 炭于约1400℃下进行还原热解产生氧化钙，继而再 与添加剂起矿化作用生成水泥熟料。同时窑内产生 的二氧化硫气体则送去制酸，其工艺流程同硫铁矿 制酸系统。
16硫酸
交流与讨论
3、如何用实验方法证明木炭与浓硫酸 反应的产物？ (装置可多次使用)：
C+2H2SO4（浓）===CO2↑+2SO2 ↑+H2O 启发思维：
1.考虑每个装置在检验过程中所起的作用？
2.考虑这些产物时应有怎样的先后顺序？
A----D----E----F----E----B
检验水 检验SO2 除去SO 2
名
称
成
分
性
质
浓H2SO4 稀H2SO4
主要以H2SO4 分子存在 H+、SO42-
酸性、吸水性、 脱水性、强氧 化性
酸的通性
交流与讨论
哪些实验事实可以鉴别浓、稀硫酸?
方法一：稀释法：感觉热量 方法二：观察法：液体状况 方法三：测重法：质量大小 方法四：反应法1：与铁作用 方法五：反应法2：与铜作用 方法六：脱水法：蘸涂在纸片、木棒上 方法七：吸水法：加胆矾晶体。
硫酸铜
检验CO2
石灰水
品红 KMnO4 品红
C与浓硫酸反应产物的鉴别
课堂练习：
1、硫酸具有下列性质：①酸性，②吸水性，
③脱水性，④强氧化性,⑤难挥发性 。在下列变化中， 硫酸体现的性质为（填序号）：
⑴把浓硫酸露置在空气中，质量会增加。（ ） ⑵铜跟浓硫酸共热，产生二氧化硫气体。（ ） ⑶把锌粒入稀硫酸里，会产生氢气。（ ） ⑷用浓硫酸干燥O2、Cl2等，但不能用来干燥NH3、HI、H2S等气体。 （ ） ⑸蔗糖与浓硫酸发生“黑面包”实验。 （ ） ⑹浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑。（ ） ⑺常温下可用铁或铝制容器贮存浓硫酸。（ ）
小结：接触法制硫酸的五个“三” 三原料 黄铁矿、空气、 98.3％浓H2SO4 三阶段 造气、接触氧化、SO3吸收 三反应 均放热 三设备 沸腾炉、接触室、吸收塔 三净化 除尘、洗涤、干燥
专题3 第三单元 第2课时硫酸的制备和性质ppt(共35张PPT)
D.每1 mol铜参加反应就有2 mol硫酸被还原，同时生成1 mol 二氧化硫
答案
思维启迪
(1)浓硫酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性，而与非金属反应时，只 表现强氧化性。 (2)浓硫酸与不活泼金属反应时，随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一旦变 为稀硫酸，就不再与不活泼金属反应。 (3)浓硫酸与活泼金属(如锌)反应时，开始浓硫酸表现其强氧化性，产生二氧化硫
三设备
_沸__腾__炉__
_接__触_室___
_吸__收__塔__
三反应
_S_＋ __O__2_=点_=_=燃_=_=_S_O__2；_ 高温
4_F__eS__2＋__1_1_O__2=_=__=_=_=
催化剂 _2__S_O_2_＋__O_2___△_____ _2_S_O_3_
_S_O_3_＋__H_2_O_=_=_=_H_2_S_O_4__
a试管中铜丝表面 变黑，有气泡逸出；
b试管中的品红溶液 逐渐变为无色；
c试管中的紫色石蕊溶液 逐渐变为红；色
冷却后，将a试管里的溶液慢慢倒入水中，
溶液 变为蓝色。
②铜与浓硫酸反应的化学方程式_____C_u_＋___2_H_2_S_O__4_(_浓__)_=_=_△=_=_=__C_u_S__O_4_＋_ SO2↑
A.浓硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化
√B.蓝色胆矾晶体滴加浓硫酸时变为白色固体
C.浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氨气、氢气等气体 D.常温下，浓硫酸不与铁、铝反应，所以可以用铁、铝制容器盛装浓
硫酸
解析 答案
例4 关于浓硫酸与铜的反应，下列叙述正确的是 A.在反应中，浓硫酸只表现出氧化性 B.此反应属于复分解反应
硫酸工艺及操作规程
硫酸工艺及操作流程1、制酸工艺1.1 概述制酸车间共有六个工段组成:净化工段、干吸工段、转化工段、脱硫工段、硫酸循环水、污酸处理。
净化工段的4个任务：除尘、除雾、降温；净化工序主要设备有高效洗涤器、电除雾器、玻璃钢填料塔组成。
干吸工段主要任务：把转化器送来的三氧化硫进行吸收制成硫酸。
转化工段主要任务：把二氧化硫烟气氧化生成三氧化硫送去干吸工段。
转化工段主要设备：SO2风机、转化器、换热器；脱硫工段主要任务：把干吸干吸工段送来的二氧化硫气体进行吸收达标排放。
转化工段主要设备：五个换热器；风机工段主要设备：两台二氧化硫风机。
1.2 制酸工艺流程简图：详见附页。
1.3 制酸工艺流程简述净化工艺简述：来自还原炉冶炼烟气经表冷器、布袋收尘器降温除尘后进入高效洗涤器（烟气温度110-150℃），与自上而下喷淋的稀酸逆流接触，使温度下降并洗下矿尘等杂质。
从洗涤器出来的烟气温度小于68℃进入填料塔，与自上而下喷淋的稀酸在填料层逆流接触，以进一步降温除尘，使温度降至35℃左右，喷淋液从塔底流入填料塔循环槽，并用泵打至稀酸板式换热器，用水间接冷却后进入填料塔循环喷淋，从填料塔出来的烟气进入两级串联的电除雾器，使烟气中的烟尘及酸雾得到进一步进化后分两路：第一路径引风机送至脱硫工段脱硫，风量以进入干吸工段的烟气中的二氧化硫含量（4-6%）为准；另一路进入干吸工段。
干吸工艺简述：从二级电除雾出来的烟气及从脱硫工段来的纯净的二氧化硫气体汇合后进入干燥塔，与塔内自上喷淋而下的93﹪酸逆流接触，喷淋酸吸收烟气中的水份，使达到规定的含水标准，干燥塔出来的烟气通过设在塔顶的除沫器后进入二氧化硫（SO2）风机，吸收烟气中水份的酸回流至干燥循环槽。
经一次转化后的三氧化硫（SO3）烟气进入吸收塔下部，与自上而下的98﹪浓硫酸逆流接触，吸收烟气中的SO3生成硫酸，从吸收塔出来的烟气经设在塔顶的除沫器除酸雾后去脱硫工段。
转化工艺流程：一次三段转化工艺；来自干燥塔的SO2浓度4﹪～6﹪的烟气，经SO2风机升压入Ⅲ换热器及第Ⅰ换热器壳侧与管侧SO3气体换热，以1＃电炉使温度升至420℃左右后进入转化口器一段进行一次转化。
制作硫酸的工艺流程
制作硫酸的工艺流程硫酸是一种重要的化工原料，广泛应用于冶金、化肥、染料、药品等行业。
下面是制作硫酸的一种常用工艺流程，包括原料准备、反应、分离与净化等步骤。
一、原料准备硫酸的主要原料是硫磺、浓硫酸、水和空气。
硫磺是硫酸生产的主要原料，一般采用粉状硫磺。
浓硫酸可以用于催化反应、富硫气体的干燥，同时也是制备稀硫酸的原料。
水是稀硫酸的重要组成部分。
空气可以用于稀释硫酸蒸汽。
二、反应部分1.硫磺的燃烧和变换将硫磺放入能够控制温度和通风的反应装置中，加热至燃点（约为266℃）。
硫磺开始熔化，进而燃烧。
石硫会燃烧成二氧化硫气体（SO2）。
SO2与氧气发生反应生成SO3，反应方程式如下：2SO2+O2⟶2SO32.SO3的冷却与吸收SO3与空气混合，并进入冷却器进行冷却。
然后SO3与浓硫酸反应，形成烟雾状硫酸。
SO3+H2SO4⟶H2S2O73.烟雾状硫酸的稀释将烟雾状硫酸缓慢地注入脱水塔，同时用冷水进行稀释。
稀硫酸生成时放热，因此需要控制温度。
稀硫酸的浓度一般为30%至40%左右。
4.稀硫酸的浓缩与净化稀硫酸进一步通过浓缩，浓度可以达到98%以上。
硫酸浓缩过程需要采用浓缩塔，并进行真空操作以降低温度，减少溢流和露点的问题。
浓硫酸中的杂质，例如重金属盐等，可以通过净化操作去除。
三、分离与净化浓硫酸中可能含有其他有害物质，如氯化铁、氯化镉等，需要分离和净化以得到优质的硫酸产品。
1.污水处理处理硫酸工业污水，主要工艺有沉淀、过滤和氧化等。
根据具体情况，可以采用不同的方法进行处理。
2.产品过滤将浓硫酸通过过滤设备，去除其中的杂质和固体颗粒。
根据需要，可以进行多级过滤以确保产品质量。
3.脱水处理浓硫酸中可能含有大量的水分，需要进行脱水处理。
采用真空脱水工艺，结合脱湿塔和蒸发器等设备，将浓硫酸的水分含量降到最低。
4.清洗与包装清洗硫酸产品容器，确保其干净无尘。
然后将硫酸产品进行包装与储存。
常见的储存方式有钢桶、塑料桶和简单水袋等。
硫酸生产工艺流程
硫酸生产工艺流程
硫酸是一种常用的化工原料，广泛应用于冶金、化肥、有机合成等领域。
下面将介绍硫酸的生产工艺流程。
硫酸生产的工艺路线主要有两种，即硫磺氧化法和矿石氧化法。
其中硫磺氧化法是目前应用最广泛的一种方法。
硫磺氧化法是通过硫磺和空气反应生成二氧化硫，再将二氧化硫进一步氧化为三氧化硫，最后与水反应生成硫酸的方法。
首先，硫磺氧化法需要将硫磺破碎，并投入到燃烧炉中进行燃烧。
燃烧产生的烟气中含有大量的二氧化硫和氧气。
其次，将燃烧产生的烟气冷却至适当的温度，进入净化塔。
在净化塔中，烟气会与洗涤剂进行接触，洗涤掉其中的杂质和颗粒物。
然后，将净化后的烟气引入到反应器中。
在反应器中，烟气与催化剂进行接触，使二氧化硫被氧化为三氧化硫。
反应器中的温度、压力和催化剂的种类和用量都会影响反应的效果。
最后，经由吸收塔，在塔内循环流动的硫酸中，将三氧化硫与水反应生成硫酸。
该反应是一个剧烈的放热反应，需要控制反应温度并及时冷却。
整个硫酸生产过程中，需要注意排放烟气中的二氧化硫，以防止对环境造成污染。
同时，还需要注意催化剂的选择和再生，
以维持反应器的反应活性。
硫酸的生产工艺流程数量庞大，设备复杂，需要严格的操作控制和安全保障。
在实际生产中，还需要根据不同的工艺和原料特性进行调整和优化。
总之，硫酸的生产工艺流程是一个复杂的过程，从硫磺到硫酸的转化涉及多个步骤和反应，需要经过严格的操作控制和安全保障。
随着科技的发展和技术的改进，硫酸生产工艺流程也在不断完善和提高效率。
硫酸工艺流程
硫酸工艺流程硫酸是一种重要的化工原料，广泛应用于冶金、化肥、石油、制药等行业。
硫酸的生产工艺流程复杂，需要经过多道工序才能得到高纯度的硫酸产品。
下面将对硫酸的工艺流程进行详细介绍。
首先，硫磺粉碎和熔化。
硫磺是硫酸的原料之一，需要经过粉碎和熔化处理。
硫磺经过粉碎后，再通过高温熔化，形成液态硫磺。
接着，氧化硫磺。
将液态硫磺通过空气或纯氧气的氧化，生成二氧化硫。
氧化反应需要在一定的温度和压力下进行，以确保反应的高效进行。
然后，吸收二氧化硫。
将氧化后的二氧化硫通过吸收剂进行吸收，生成硫酸。
吸收剂一般采用浓硫酸或硫酸溶液，通过反应生成硫酸。
接下来，脱水和浓缩。
硫酸生成后，需要进行脱水和浓缩处理，以得到浓度更高的硫酸产品。
脱水和浓缩通常采用蒸馏或蒸发的方式进行。
最后，精制硫酸。
对浓缩后的硫酸进行精制处理，去除杂质和不纯物质，得到高纯度的硫酸产品。
精制硫酸的工艺包括结晶、过滤、干燥等步骤。
总的来说，硫酸的生产工艺流程包括硫磺粉碎和熔化、氧化硫磺、吸收二氧化硫、脱水和浓缩、精制硫酸等多个步骤。
每个步骤都需要严格控制操作条件和参数，以确保硫酸产品的质量和产量。
同时，工艺流程中还需要考虑能源消耗、环保排放等方面的问题，采取相应的措施，实现资源的合理利用和环境保护。
在硫酸工艺流程中，不仅需要关注每个步骤的技术细节，还需要考虑整个流程的协调和优化。
只有在工艺流程的每个环节都得到合理的设计和操作，才能实现硫酸生产的高效、稳定和可持续发展。
化学工艺学 第3章 硫酸
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SO2 %
O2 % 常压
实际操 作压力
催化剂的 活性温度 范围
w(SO2)=7%，w(O2)=11%，w(N2)=82%
38
第3章 硫酸
3.4.2 二氧化硫催化氧化的动力学
（1）温度 T升高，正反应速率增大，逆反应速率也增大， 但平衡向左移动，所以必然会有一个最适宜的反应温 度Tm，在此温度下反应，总反应速率最大。 最适宜反应温度Tm、平衡温度Te与转化率α的关 系见下图：
2
第3章 硫酸
3.1.2 硫酸的性质和规格 性质： 为无色透明油状液体 ；为强酸，具有强吸水性、氧 化性，溶解热为92 kJ/mol； 结晶温度：93.3%硫酸：-38℃ 98%硫酸： 0.1℃ 99%硫酸： 5.5℃ 沸点：98.3%硫酸-水系统，是具有最高恒沸点的组成 （恒沸物），常压下为338.8℃，100%浓硫酸为 279.6℃。
7
第3章 硫酸
3.2.1 硫铁矿的焙烧
1、硫铁矿的焙烧原理
4FeS2 + 11O2 == 8SO2+ 2Fe2O3 , △H=-3310KJ/mol
实际上是由下列三所组成：
(1) (2) (3) 2FeS2 == 2FeS + S2（g）， △H=273KJ/mol 4FeS + 7O2 == 2Fe2O3 + 4SO2 △H=-2454KJ/mol S2 (g) + 2O2 == 2SO2 ， △H=-702KJ/mol
15
第3章 硫酸
3.3 炉气的净化与干燥 3.3.1 炉气的净化 炉气中含有：矿尘、As2O3（对矾催化剂有毒）、SeO2 （与As2O3相同）且使成品酸带红色、HF、水蒸气、 SO3（腐蚀设备）。 炉气净化的指标：As<0.01 g/m3、F<0.01 g/m3、水 分<0.1 g/m3、酸雾<0.03 g/m3、尘<0.005 g/m3 净制方法：机械或物理方法除尘、洗涤法（即湿法）除 SeO2、As2O3及除酸雾。
硫酸生产工艺流程(3篇)
第1篇一、概述硫酸是一种重要的无机化工原料，广泛应用于化肥、农药、冶金、石油、医药、造纸、玻璃、染料等工业部门。
硫酸的生产方法主要有接触法、接触法-转化法、转化法、转化法-转化法等。
本文以接触法为例，详细介绍硫酸的生产工艺流程。
二、原料及设备1. 原料：硫磺、空气、水。
2. 设备：沸腾炉、转化炉、吸收塔、接触室、鼓风机、压缩机、泵、冷却器、加热器、冷凝器、过滤器、分离器、真空泵等。
三、生产工艺流程1. 硫磺燃烧将硫磺送入沸腾炉，在沸腾炉中与空气混合，在高温（800℃-1000℃）下进行燃烧，生成二氧化硫（SO2）。
反应方程式：S + O2 → SO22. 二氧化硫转化将燃烧生成的SO2气体送入转化炉，与水蒸气在催化剂的作用下进行转化反应，生成三氧化硫（SO3）。
反应方程式：2SO2 + O2 → 2SO33. 三氧化硫吸收将转化炉生成的SO3气体送入吸收塔，与水进行反应，生成硫酸。
反应方程式：SO3 + H2O → H2SO44. 硫酸浓缩将吸收塔中生成的硫酸溶液送入接触室，进行浓缩。
浓缩过程中，硫酸溶液与空气混合，加热至沸点，使部分水分蒸发，提高硫酸浓度。
5. 硫酸冷却将浓缩后的硫酸溶液送入冷却器，进行冷却，使其温度降至常温。
6. 硫酸分离将冷却后的硫酸溶液送入分离器，分离出硫酸和未反应的水蒸气。
7. 硫酸储存与输送将分离出的硫酸溶液储存于硫酸储罐中，待使用时通过泵送至用户。
四、生产工艺参数1. 硫磺燃烧温度：800℃-1000℃2. 转化炉温度：450℃-500℃3. 吸收塔温度：50℃-60℃4. 硫酸浓度：98%5. 催化剂活性：95%五、生产工艺特点1. 生产效率高：接触法生产工艺具有生产效率高、设备简单、操作方便等优点。
2. 原料来源广泛：硫磺资源丰富，且价格相对较低。
3. 环保：接触法生产工艺在燃烧过程中，SO2排放量较小，对环境污染相对较小。
4. 产品质量稳定：采用接触法生产工艺生产的硫酸，质量稳定，产品纯度高。
硫酸生产工艺流程知识分享
硫酸生产工艺流程知识分享硫酸生产是化学工业中最重要的基础化学品之一，广泛用于肥料、农药、石油炼制、纺织、橡胶、塑料等行业。
下面将详细介绍硫酸的生产工艺流程。
硫酸的生产工艺主要包括硫磺燃烧、烟气净化、氧化和吸收四个步骤。
第一步，硫磺燃烧：硫磺燃烧是硫酸生产的第一步，可以利用燃烧炉或燃烧器将硫磺与空气中的氧气反应生成二氧化硫：S+O2→SO2实际生产中，通常使用硫磺过炉进行燃烧，将硫磺粉末连续送入过炉，与高炉煤气混合并点燃，产生高温燃烧气体。
硫磺燃烧产生的燃烧废气中含有大量的SO2第二步，烟气净化：烟气净化主要是对燃烧产生的烟气进行净化处理，以去除其中的不纯物质，保护环境。
常见的净化方法有洗涤法和干法。
洗涤法：将燃烧废气通过吸收塔，并喷洒反应液，通过反应将废气中的SO2转化为硫酸。
常用的反应液有硫酸，氢氧化钠等。
干法：利用催化剂吸附或催化氧化烟气中的SO2，将其转化为SO3或硫酸。
如在烟气中加入V2O5催化剂进行吸附和氧化反应，生成SO3第三步，氧化：氧化是将烟气中的二氧化硫（SO2）进一步氧化为三氧化硫（SO3）的反应。
SO2+O2→2SO3常用的氧化剂有空气、氧气、过氧化氢等。
氧化反应通常在催化剂存在下进行，如使用V2O5催化剂，常温下即可完成反应。
第四步，吸收：吸收是将氧化后的SO3溶解到水中生成硫酸的反应。
SO3+H2O→H2SO4吸收通常使用带液气拖曳剂的吸收塔进行，塔内内径方向分布有多层放气板。
气体从底部进入，底层放气板将液体拖动到上层放气板，使两相进行充分接触反应，将SO3转化为硫酸。
整个硫酸生产过程中，需要注意以下几个问题：1.硫酸生产需要大量的能量供应，所以需要考虑能源的合理利用，减少能源的消耗。
2.硫酸生产中，烟尘和废气中含有大量的SO2，对环境造成严重污染。
因此，需要采取合适的净化措施，确保产生的硫酸符合环保要求。
3.在硫酸生产过程中，需要严格控制反应条件和操作参数，以确保反应的高效进行，提高硫酸的产量和质量。
《硫酸工艺学》PPT课件
浮选硫铁矿为浮选铜、锌、锡的硫化物得到的 废矿，含硫约为30%～40%。
含煤硫铁矿是由煤筛选分离出来的硫铁矿和其 它含硫混合物，含硫约为35%～40%，含碳约 为10%～20%。
SO3 + H2O → H2SO4
这种生产方法，硫的转化率只有50%，
收率低，环境污染严重，产量极小，主
要用于炼丹。
（2）18世纪，铅室法
1746年，出现铅室法制酸工艺。其方法 为：
S + O2 → SO2
SO2 + NO2 + H2O → H2SO4 + NO
2NO + O2 → NO2
在反应中，NO2只起了催化作用，但它们 反应后被空气稀释，未能回收，浪费原
1、水洗法
水洗法首先用废热锅炉回收热量，旋风 分离器除尘（图2-3所示），然后在文 氏管洗涤器内用水淋洗炉气（图2-4所 示），使温度迅速下降到70℃以下。炉 气中的矿尘被水润湿留在水中，气体杂 质As2O5、HF、SeO2和SO3也溶于水而 除去。气体中的酸雾（带电灰尘）则用 电除雾器除去，如图2-5所示。
2.2.3 硫酸盐矿
主要有石膏（CaSO4）、 芒硝（Na2SO4）和 明矾（KAl3(OH)6(SO4)2）。用这些原料
生产硫酸的同时，还可生产其它重要的 化工产品。例如用石膏为原料可生产硫 酸和水泥，用芒硝为原料，可生产硫酸 和纯碱，用明矾为原料可生产硫酸和钾 肥。
2.2.4 含硫工业废物
2.2.1 硫磺
主要来自自然界的单质硫，还有少量从 煤、石油中回收的硫。由于原料纯、工 艺简单、投资费用少、生产成本低。但 我国没有天然硫磺矿，因此主要用硫铁 矿为原料，上世纪90年代后期，国内许 多硫酸厂采用硫磺为原料生产硫酸。
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。
无机化工工艺学硫酸
第3章 硫 酸
❖3.1 绪论 ❖3.2 从硫铁矿制二氧化硫炉气 ❖3.3 炉气的净化与干燥 ❖3.4 二氧化硫的催化氧化 ❖3.5 三氧化硫的吸收 ❖3.6 三废治理与综合利用
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3.1 绪 论
一、性质 二、用途 三、生产方法 四、硫酸工业发展概况
3
一、性质
❖ 纯硫酸 （H2SO4）是一种无色透明的油状液体，相对密度为1.8269， 几乎比水重一倍。工业生产的硫酸系指SO3和H2O以一定比例混合的 溶液。
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一、原料及其预处理
❖ 硫铁矿的筛分：
矿石破碎后，其中只有一部分达到粒度要求，因此在破碎过程中要 进行筛分，将合格的矿石通过震动筛与粗粒度矿石分离。筛下台格部分 选至成品矿贮仓或焙烧炉矿斗。筛上部分重新返回破碎。
❖ 硫铁矿的配矿
硫铁矿产地不同，其组成有较大差别。为使焙烧炉操作易于控制、 炉气成分均一，应采用恒定品位的矿料。因此常采取多种矿石搭配使用 的办法，亦即配矿。配矿不仅可充分合理利用资源，且对稳定生产、降 低有害杂质，以及提高硫的烧出率都十分重要。 ▪ 配矿的原则：
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一、性质
（二）化学性质 4、与金属盐类发生反应
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二. 用途
❖ 硫酸是无机化工、有机化工中用量最大、用途最广的化 工产品。
❖ 主要用于生产磷肥(在我国占硫酸总量的65-75%)；此外 还可用于生产无机盐、无机酸、有机酸、化纤、塑料、 农药、颜料、染料、硝化纤维、TNT、硝化甘油及中间 体等；石油、冶金行业也都大量使用。
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(二) 接触法原理
❖生产硫酸的原料
▪ 硫铁矿：主要成份是FeS2。 ▪ 磁硫铁矿：主要成份为Fe7S8。含S量越高，锻烧
时放热越多。 两种矿含S量相同时，磁硫铁矿锻烧放热量比普 通硫铁矿高30%左右。自然开采的硫铁矿都含有很 多杂质，使矿呈灰、褐、黄铜等不同颜色。通常含 硫量只有30%~50%。 ▪ 硫磺：使用天然硫磺生产硫酸最好，但我国矿少。 ▪ 其它原料：硫酸盐、冶炼烟气、含硫工业废料等。
硫酸的制备方法
硫酸的制备方法硫酸（H2SO4）是一种重要的无机化合物，常用于化学工业中。
它是一种强酸，具有广泛的应用，特别是在石油、化工、冶金、医药等行业中。
本文将介绍硫酸的主要制备方法。
一、硫酸的生产方法硫酸的生产方法主要有两种：接触法（接触过程发生在升温的条件下）和铁法（利用铁精矿或硫化铁作为原料，氧化生成二氧化硫）。
1. 接触法接触法是硫酸的主要生产方法之一。
其制备过程经历三个主要步骤：燃烧、转化和吸收。
首先，将硫矿（硫化铁）精矿与空气混合燃烧，生成二氧化硫气体：FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2接着，硫磺磷酸催化下的氧化反应将二氧化硫气体转化为三氧化硫：2SO2 + O2 → 2SO3最后，SO3与硫酸液混合反应，生成硫酸：SO3 + H2SO4 → H2S2O7将H2S2O7稀释后便得到浓硫酸。
整个接触法的过程需要高温和高压条件下进行。
2. 铁法铁法是制备硫酸的另一种方法。
它利用硫化铁矿或铁精矿（FeS2）作为原料，在高温下氧化生成二氧化硫气体。
该方法一般包括以下步骤：首先，将硫化铁矿或铁精矿煅烧，生成FeO和SO2：2FeS2 + 11O2 → 2FeO + 4SO2然后，将FeO再次氧化为Fe2O3：2FeO + O2 → 2Fe2O3接着，再次与SO2反应，生成三氧化硫：2SO2 + O2 → 2SO3最后，将SO3稀释后便得到浓硫酸。
二、硫酸的应用领域硫酸是一种重要的化学原料，在许多领域有广泛的应用。
1. 化学工业硫酸是许多其他化学物质的制备原料。
它可用于生产化学肥料、杀虫剂、染料、合成纤维、塑料、橡胶、涂料等。
2. 冶金工业硫酸在冶金工业中被广泛应用。
例如，在提炼铜、锌和镍等金属的过程中，硫酸用于浸出锌矿、铜矿和镍矿。
此外，硫酸还可用于除铁、铜、锌和焦化等金属的氧化。
3. 医药行业硫酸在医药行业中也有多种应用。
它可以作为药物的配方成分，用于制造药片、注射液和外用药物。
此外，硫酸也被用于医疗设备的清洗和消毒。
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图4-23 生产发烟硫酸时的干燥-吸收流程
1-发烟硫酸吸收塔；2-浓硫酸吸收塔；3-捕沫器；4-循环槽；5-泵； 6、7-酸泠却器；8-干燥塔
三、生产浓硫酸的吸收流程
转 化 率
X↑，To↓
最 佳 温 度 曲 线
To
T相同， X↑， V↓
反应速度与温度的关系
• 2、二氧化硫的起始浓度
a——[SO2]
SO2起始浓度 a增加，r 降低，达到一定转化率所
需的催化剂用量增加。反之a减少，r增大，但设备 其它条件不变时，生产能力下降。所以两方面考虑 这二个因素，r 和a都要适当。
ⅢⅠ-ⅣⅡ四段两次转化流程
（四）二氧化硫转化器
转化器设计一般有以下主要原则：
• ① 满足最佳温度要求，以提高催化剂利用率；
• ② 生产能力大，可以省料、省地、省投资；
• ③ 压降小，可省能；
• ④ 换热面积足够大，保证热量平衡； • ⑤ 催化剂装填系数大，体积不变时提高生产能力； • ⑥ 便于安装检修更换催化剂。
☆外部换热☆ • 优点：转化器内部结构简单。 • 缺点：连接管线长、阻力大、热损失大。
• 为了过程尽可能遵循最佳温度曲线， SO2转
化需要分段进行，每段采用不同绝热方式。
• 段数多，有利于提高SO2转化率与使过程接 近最佳温度曲线。但是，段数多→设备与操 作更为复杂。 • 实际生产：2-3段。
2、冷激式
100%无水硫酸折算，其浓度为104.5%。
• 二次吸收流程如后图。一次吸收用发烟硫酸，二次
吸收用98.3%的浓硫酸，以保证吸收率。
• 注意：吸收流程中由于吸收后酸温升高，所以设有
酸冷却器，并且循环酸还要稀释以保持操作稳定。
发烟硫酸 吸收塔
发烟酸库
浓硫酸 吸收塔
放空
硫酸
干燥塔
转化气
净化气
水
酸冷却器
堵塞催化剂活性表面；二是 500℃以上高温V2O5能与As2O3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，破坏载体，使催化剂粉碎。F还能
与V反应生成VF5, 其沸点低(112.2 ℃)，也要造成钒的损失。
• 在温度区间400~700℃，可用下列简化经验公式， 在工程计算上有相当好的结果。
H 0 101342 9.25T
J/mol
• 如将反应热看成常数，积分可得：
lg K 0 49055 / T 4.6455 . p
ln K 0 p H 0 dT RT 2
• 如果反应开始时没有SO3，由于消耗1mol SO2生成 1mol SO3，所以SO2的转化率可表示为：
转化器的结构如下图：
冷激段 Ⅰ Ⅱ
中间换 热器
1
Ⅲ 2 Ⅳ 3 Ⅴ
SO2 SO2 SO2
10.1.5 三氧化硫的吸收
Absorption of SO3
• SO2催化氧化成后，送入吸收工序用发烟硫 酸或浓硫酸吸收，吸收过程可写为：
nSO3(g) + H2O(l) = H2SO4(aq) + (n-1)SO3(aq)
• 若[酸] 过高→酸雾（尾气排放口气体由浅蓝色逐渐变
成白色酸雾）。
• [酸]=98.3%，无酸雾。
100
吸 99.5 收 99.0 率 % 98.5
98
120°C
60°C 80°C 90°C 100°C
T↑，吸收率↓
95
98.3 吸收酸浓度/%
图 吸收酸浓度、温度与吸收率的关系
2、吸收酸温度
• 温度与吸收率关系见上图：T↑，吸收率↓ • 酸浓度低于或高于98.3%时，温度升高使吸收率下 降的幅度大。在98.3%附近，幅度小。 • 温度低， ↑吸收率。但温度过低会增加酸冷却器面
工艺要求：
1、催化剂用量少，设备强度大 2、使反应过程沿最适宜温度曲线进行 3、阻力小，结构简单，投资少
（一）中间冷却方式
段间换热主要有间接换热式和冷激式两种冷却方式。
间接换热又分为内部间接换热和外部间接换热。
SO 2 SO 2
Air or SO2
SO 2 SO 2
SO 2
SO3
(a) (b)
SO3
Air
（c）
SO3
Air
(d)
SO3
图4-16 多段中间换热式转化器
（a）内部间接换热式；（b）外部间接换热式；（c）冷激式；（d）部分冷激式 催化床层；2-内部换热器；3-外部换热器
1、间接换热式
☆内部间接换热☆
优点：整个转化器结构紧凑、阻力小、热损失小。
缺点：转化器结构复杂、体积大、维修不便。
冷激段
内部换热器
图 3.19
（三）“两转两吸”流程
• SO2在转化器中经过二段or三段转化后，送中间吸收塔吸
收SO3 。二次转化间增加了吸收SO3的工艺，有利于SO2
更完全转化。 该工艺最终的SO2转化率可达99%。
◆两转两吸流程的特点◆
① 反应速度快，最终转化率高； ② 可用SO2浓度较高的炉气；
积，同时低温热不能有效利用。
• 温度过高，↓吸收率，↑设备的腐蚀速率，↑运行成
本。
适宜的吸收温度≤50℃ 出塔酸温≤ 70℃
3、进塔气温度
• 温度低有利于吸收。但进塔气温太低生成酸雾机会
多，对生产不利。
• 水蒸气含量与转化气露点的关系如下表。若转化中
含SO3 7％，含水0.1g时，露点为112℃，操作气温大
平衡常数
K
0 p
pSO 3 p
0 0.5
KJ/mol
0 pSO 2 pO.25
用热力学关系
ln K 0 p
H 0 dT RT 2
积分可得平衡常数与温度的关系
lg K 0 4812 3 / T 2.8254lgT 2.284 103 T . p 7.012 10 7 T 2 1.197 1010 T 3 2.23
• 一般说来97.5-98%较合适。但若有SO2回收装置，还
可取低一点。如果采用两转两吸流程，最终转化率可 达99.5%。
相 对 成 本
x 最终转化率对成本的影响
X转↑，S利用率↑ ，尾气SO2↓
∴ 采用一转一吸时, X转 97.5~98%
两转两吸时, X转 99.5%
三、SO2催化氧化的工艺流程及设备
• 概念：冷激——指采用冷气体与反应后的热 气体直接混合，使反应物系温度降低。
• 特点：采用冷激式可省去换热器，理论上无 热损失，但催化剂用量要多些（原因是混合 后SO2浓度降低）。所以实际一般只在1、2 段采用冷激式。
• 冷激方式：炉气冷激、空气冷激。
（二）一次转化流程
• 典型流程：一段炉气冷激四段换热转化流程。冷激只 用于1-2段间。2-3,3-4段间都采用外部换热方式。4-5 段间用内部换热器。 这是因为4段反应量少，需要移 走的热量少，不致使转化器内部结构太复杂。
n>1时，生成发烟硫酸
n=1时，生成无水硫酸
n<1时，生成含水硫酸。
一、浓硫酸吸收过程的基本原理和影响因素 • 1、吸收酸浓度
• 用浓硫酸吸收时，不能仅看SO3的平衡分压，其主要
原因与酸雾生成有关。
• 酸浓度较低时，SO3平衡分压低，但水的平衡分压却
上升。气相中水含量越高，SO3与水汽形成酸雾的机 会就越多。 • 酸雾难于分离，形成后必定要排放，因而造成酸的损 失和环境污染。
结 论
☆温度：T↓，有利！工业取420-580℃ ☆压力：P↑，有利！但取常压（X=95-98%） ☆最终转化率：一转一吸 97.5 - 98%
二转二吸 99.5%
（二）SO2催化氧化动力学
1、催化剂
① 铂 ② 氧化铁
活性高；价贵，易中毒。 价廉；≥640℃才有活性。
③ 钒催化剂* 活性高，价中，的平衡分压很低，接 近于零。但SO3平衡分压很高，吸收不完全。 • [硫酸]=98.3%，可得到最大的吸收率。 • 在25℃时，SO3，H2O，H2SO4的平衡分压均 接近0，若进入吸收系统的气体干燥，可使吸 收率达到99.95%。
• 若[酸]过低，吸收不完全→尾气排放出口出现酸雾。
>50
比表面m2•g-1 起燃温度/℃ 活性温度/℃ 最高操作温度/℃
3~6 410~420 415~600 600
3~6 410~420 420~600 600
6~8 380~390 400~550 500
• 目前国内广泛使用的是S101、S107、S108。
催化剂毒物及其危害
• 钒催化剂的主要毒物：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，
二氧化硫的催化氧化
Catalyze-oxidation of SO2
• 一、催化氧化原理
• 二、工艺条件的选择
• 三、工艺流程及关键设备
一、催化氧化原理
（一）二氧化硫氧化反应的化学平衡和平衡转化率
化学反应：
反应热
SO2(g) + 0.5O2(g) = SO3(g) +Q
H 0 100.10 4.502103 T 0.8315108 T 2 7.478102 T 1
7.0
11.0 99.2 97.9 83.4
7.5
10.5 xe /% 99.1 97.8 82.8
9.0
8.1 98.8 97.1 79.0
T↑ xe↓
平衡转化率与压强、温度的关系 P/MPa 450 T/℃ 500 550 0.1 97.5 93.5 85.6 0.5 1.0 5. 0 99.6 99.0 97.7