硫酸的性质、生产方法和主要设备

1.生产方法 至今，硫酸生产的方法有两种：硝化法和接触法。
①硝化法铅室法
②接触法发塔（展式在起法上来基的础）上相为同原处料：来均生以产FHe2SSO2或N4 SO硫2或磺N2O3作为催 化氧化的催化剂
不同处：催化剂 V2O5
早期的硫酸生产 15世纪后半叶，B.瓦伦丁在其著作中，先 后提到将绿矾与砂共热，以及将硫磺与硝石混合物焚燃的两 种制取硫酸的方法。约1740年，英国人J.沃德首先使用玻璃 器皿从事硫酸生产，器皿的容积达300l。在器皿中间歇地焚 燃硫磺和硝石的混合物，产生的二氧化硫和氮氧化物与氧、 水反应生成硫酸，此即硝化法制硫酸的先导。
铅室法产品的浓度为 65％H2SO4，塔式法则为76％H2SO4。 在以硫铁矿和冶炼烟气为原料时,产品中还含有多种杂质。
40年代起，染料、化纤、有机合成和石油化工等行业对浓硫 酸和发烟硫酸的需要量迅速增加，许多工业部门对浓硫酸产 品的纯度也提出了更高的要求，因而使接触法逐渐在硫酸工 业中居于主导地位。
硫酸的性质、生产方 法和主要设备
主要内容
概述 硫酸的性质 硫酸的生产方法 硫酸合成的工艺及主要设备
第一章 概述
距现今1000年以前就开始制造硫酸，在公元940年在 波斯炼金术的文章里提到，用绿矾FeSO4·7H2O放在 瓶里煅烧，放出SO3和H2O经冷凝使成为H2SO4 ，产 品粘度大，外观像油，所以称为“矾油”，这个绰 号在一些国家仍在沿用。
当时的接触法装置都使用在较低温度下呈现优良活性的铂催化剂。 但其价格昂贵、容易中毒而丧失活性。为此，早期的接触法装置， 都必须对进入转化工序的气体进行充分的净化。
1906年，美国人F.G.科特雷耳发明高压静电捕集矿尘和酸雾的技术 在接触法工厂获得成功，成为净化技术上的重要突破。
第一次世界大战的爆发，使欧美国家竞相兴建接触法装置，产品 用于炸药的制造。这对接触法的发展颇具影响。
1913年，巴登苯胺纯碱公司发明了添加碱金属盐的钒催化剂，活性 较好，不易中毒，且价格较低，在工业应 用中显示了优异的成 效。从此，性能不断有所改进的钒催化剂相继涌现，并迅速获得 广泛应用，终于完全取代了铂及其他催化剂。
由于硝化法仅能生产低浓度H2SO4，加上对设备的腐蚀，已 被淘汰。目前主要采用接触法（触媒）。自接触法硫酸生产 工艺出现两转两吸技术来，硫铁矿制酸的工艺基本上没有大 的变化，为沸腾焙烧ห้องสมุดไป่ตู้电除尘、酸洗净化、电除雾、塔式干 吸、两转两吸。并不断的改进和完善。
硝化法的兴衰 1746年，英国人J.罗巴克在伯明翰建成一座 6ft（lft=0.3048m)见方的铅室，这是世界上第一座铅室法生 产硫酸的工厂。1805年前后，首次出现在铅室之外设置燃烧 炉焚燃硫磺和硝石，使铅室法实现了连续作业。1827年，著 名的法国科学家盖.吕萨克建议在铅室之后设置吸硝塔，用铅 室产品(65％H2SO4)吸收废气中的氮氧化物。1859年，英国 人J.格洛弗又在铅室之前增设脱硝塔，成功地从含硝硫酸中 充分脱除氮氧化物，并使出塔的产品浓度达76％H2SO4。这 两项发明的结合，实现了氮氧化物的循环利用，使铅室法工 艺得以基本完善。
3.用途
硫酸用途十分广泛。硫酸在大宗生产的化学品中产量居于前 列，是最重要的化工原料之一，素有“工业之母”之称。在 国民经济各部门有着广泛用途。
硫酸最主要的用途是生产化学肥料，用于生产磷酸、重过磷 酸钙、硫铵等，其消耗量占硫酸产量的60%。
由于庞大的铅室生产效率低、耗铅多和投资高，19世纪后半 期起，不断有人提出各种改进的建议和发明，终于导致以填 充塔代替铅室的多种塔式法装置的问世。
1911年，奥地利人C.奥普尔在赫鲁绍建立了世界上第一套塔 式法装置。1923年，H.彼德森在匈牙利马扎罗瓦尔建成一套 由一个脱硝塔、两个成酸塔和四个吸硝塔组成的七塔式装置， 在酸液循环流程及塔内气液接触方式等方面有所创新，提高 了生产效率。
后通来过居装上有的铂接粉触或法铂丝的18炽31年热，瓷菲管利制普取斯SO首3（先接以触SO法2和）空。气混合，并 1875年，德国雅各布建成第一座生产发烟硫酸的接触法装置。
1881发起，德国巴登苯胺纯碱公司的R.克尼奇对接触法系统进行了 测试铂及其他催化剂的性能，解决了以硫铁矿为原料进行工业生 产的技术关键。
硫酸工业进展如下：
装置大型化；
设备结构和材质的改进；
节能和废热利用；
生产的计算机管理；
减少污染物排放，保护环境。
硫酸生产将向增加能量回收、减少排放和降低成本的方向发 展。
第二次世界大战以后，硫酸工业取得了较大的发展。现代 的硫酸生产技术也有显著的进步。
50年代初，联邦德国和美国同时开发成功硫铁矿沸腾焙烧 技术。
联邦德国拜耳公司于1964年率先实现两次转化工艺的应用， 又于1971年建成第一座直径4m的沸腾转化器。
1972年，法国的于吉纳-库尔曼公司建造的第一座以硫磺为 原料的加压法装置投产，操作压力为500kPa，日产 550t(100％H2SO4)。
1974年，瑞士的汽巴－嘉基公司为处理含0.5％～3.0％SO2 的低浓度烟气，开发一种改良的塔式法工艺，并于1979年 在联邦德国建成一套每小时处理10km3焙烧硫化钼矿烟气 (0.8％～1.5％SO2)的工业装置。
2.中国硫酸工业的发展
1874年，天津机械局三分厂建成中国最早的铅室法装置， 1876年投产，日产硫酸约2t，用于制造无烟火药。
1934年，中国第一座接触法装置在河南巩县兵工厂分厂投产。 1949年以前，中国硫酸最高年产量为 180kt(1942)。1983年硫
酸产量达8.7Mt（不包括台湾省），仅次于美国、苏联，居 世界第三位。1998 年产量为20.495Mt，居第二位。 1951年，研制成功并大量生产钒催化剂，此后还陆续开发了 几种新品种。 1956年，成功地开发了硫铁矿沸腾焙烧技术，并将文氏管洗 涤器用于净化作业。 1966年,建成了两次转化的工业装置，成为较早应用这项新技 术的国家。在热能利用、环境保护、自动控制和装备技术等 方面，也取得了丰硕成果。