1、2020年9月28日星期一,硫酸生產(chǎn)工藝,第一篇,2020年9月28日星期一,硫酸生產(chǎn)工藝,2020年9月28日星期一,第一節(jié) 硫酸的性質(zhì) 硫酸是指三氧化硫（SO3）和水（H2O）以任何比例化合的物質(zhì)。純硫酸（H2SO4）是一種無色透明的油狀液體，相對密度為1.8269，分子量為98.08。工業(yè)生產(chǎn)的硫酸系指SO3和H2O以一定比例化合的溶液，而發(fā)煙硫酸是其中SO3和H2O摩爾比大于1的溶液。,第一章 概述,2020年9月28日星期一,相對密度是指物質(zhì)的密度與參考物質(zhì)的密度在各自規(guī)定的條件下之比。一般參考物質(zhì)為空氣或水。 當(dāng)以水作為參考密度時，即1g/cm3作為參考密度(水4時的密度)時，過去

2、稱為比重(specific gravity)。相對密度一般是把水在4的時候的密度當(dāng)作1來使用，另一種物質(zhì)的密度跟它相除得到的。 相對密度只是沒有單位而已，數(shù)值上與實(shí)際密度是相同的。 根據(jù)某些物質(zhì)的相對密度，可推測其某種消防特性，采取相應(yīng)消防措施。如相對密度1的易燃和可燃液體發(fā)生火災(zāi)不應(yīng)用水撲救，因?yàn)樗鼤≡谒嫔?，非但救不滅，反而隨水流散，擴(kuò)大了損失。因此應(yīng)使用泡沫、干粉滅火。又如相對密度1的易燃?xì)怏w和蒸氣，容易擴(kuò)散和空氣形成爆炸性混合物，容易沿地面、溝渠遠(yuǎn)距離流動，如遇明火，會發(fā)生返燃。在確定車間、庫房通風(fēng)口位置時，比空氣輕的氣體，通風(fēng)口應(yīng)設(shè)在空間的上方；比空氣重的氣體，通風(fēng)口應(yīng)設(shè)在空間的下

3、方。,2020年9月28日星期一,硫酸濃度是以所含H2SO4重量的百分?jǐn)?shù)表示。如98硫酸，就是指其中含有98的硫酸和2重量的水。習(xí)慣上把濃度75的硫酸叫濃硫酸,而把75以下的硫酸叫稀硫酸。 硫酸的結(jié)晶溫度特性： 硫酸從液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w時的溫度稱為結(jié)晶溫度，它隨濃度不同而變化，其變化過程是不規(guī)則的，但是，知道幾種常見的結(jié)晶溫度，對搞好硫酸生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸?shù)仁呛苡袔椭模?水的反常膨脹現(xiàn)象 一般物質(zhì)由于溫度影響，其體積為熱脹冷縮。但也有少數(shù)熱縮冷脹的物質(zhì)，如水、銻、鉍、液態(tài)鐵等，在某種條件下恰好與上面的情況相反。實(shí)驗(yàn)證明，對0的水加熱到4時，其體積不但不增大，反而縮小。當(dāng)水的溫度高于4時，它的體積才

4、會隨著溫度的升高而膨脹。因此，水在4時的體積最小，密度最大。湖泊里水的表面，當(dāng)冬季氣溫下降時，若水溫在4以上時，上層的水冷卻，體積縮小，密度變大，于是下沉到底部，而下層的暖水就升到上層來。這樣，上層的冷水跟下層的暖水不斷地交換位置，整個的水溫逐漸降低。這種熱的對流現(xiàn)象只能進(jìn)行到所有水的溫度都達(dá)到4時為止。當(dāng)水溫降到4以下時，上層的水反而膨脹，密度減小，于是冷水層停留在上面繼續(xù)冷卻，一直到溫度下降到0時，上面的冷水層結(jié)成了冰為止。以上階段熱的交換主要形式是對流。當(dāng)冰封水面之后，水的冷卻就完全依靠水的熱傳導(dǎo)方式來進(jìn)行熱傳遞。由于水的導(dǎo)熱性能很差，因此湖底的水溫仍保持在4左右。這種水的反常膨脹特性，

5、保證了水中的動植物，能在寒冷季節(jié)內(nèi)生存下來。這里還應(yīng)注意到，冰在冷卻時與一般物質(zhì)相同，也是縮小的。受熱則膨脹，只有在0到4的范圍內(nèi)的水才顯示出反常膨脹的現(xiàn)象來。,93%：-27 98.5%： 1.8 100%：10.371 硫酸是強(qiáng)酸之一，不僅具有強(qiáng)酸的通性，而且還有它的特性，例如98H2SO4具有脫水、氧化、吸水等性能。,2020年9月28日星期一,可以任何比例溶解于水，伴隨大量的熱產(chǎn)生。純凈的硫酸是清澈、無色透明的油狀液體，但不純時為棕色或灰白色液體，無氣味但有明顯的酸味。 硫酸的密度隨著濃度和溫度的變化而不同。當(dāng)酸濃小于98.3%時硫酸的水溶液的密度隨著硫酸濃度的增加而增大，于98.3%

6、時達(dá)到最大值，當(dāng)酸濃在98.3%至100%時隨著酸濃增大而下降。發(fā)煙硫酸隨著其中游離的SO3含量增加而增大，游離SO362%時為最大值，過后則逐漸減小。,2020年9月28日星期一,2020年9月28日星期一,2020年9月28日星期一,硫酸是最重要的無機(jī)強(qiáng)酸之一，濃硫酸具有強(qiáng)酸性、強(qiáng)氧化性、強(qiáng)的吸水性等。當(dāng)加熱到30以上放出蒸氣，加熱到200以上，散發(fā)出三氧化硫。 硫酸是一種強(qiáng)酸，具有酸的特性，它的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，根據(jù)硫酸的濃度和溫度及金屬的種類不同，而生成H2、H2S、SO2、S及金屬的硫化物和硫酸鹽。 a、稀硫酸能與金屬直接反應(yīng)，放出氫氣，所以它對金屬具有強(qiáng)烈的腐蝕性。,2020年9月

7、28日星期一,Fe+H2SO4=FeSO4+3H2 b、與金屬氧化物作用，生成硫酸鹽。 Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O 濃硫酸具有強(qiáng)的氧化性。 Cu+2H2SO4（濃）=CuSO4+SO2+2H2O,2020年9月28日星期一,濃硫酸具有強(qiáng)的吸水性。 濃硫酸對水有大的親和力，吸收大氣水分，從有機(jī)物中提取水份導(dǎo)致碳化。利用其這一性質(zhì)可用來作干燥劑，如硫酸生產(chǎn)中用其干燥濕的SO2爐氣。濃硫酸不僅能夠吸收游離水份，而且可以把碳水化合物中的氫和氧按2:1的比例以水的形式脫下，這是硫酸傷人的主要途徑。,通常指其水溶液具有酸味，使紫色石蕊變紅，能與堿作用生成鹽，能溶解許多金屬的物質(zhì)

8、。 分類和命名 根據(jù)酸在水溶液中電離度的大小，分為強(qiáng)酸和弱酸；根據(jù)酸中可電離氫離子的數(shù)目，分為一元酸(如HCl、CHCOOH)、二元酸(如HCO、HSO)和三元酸(如HPO)等；根據(jù)酸中含氧與否，分為含氧酸和無氧酸。 無氧酸稱氫某酸，其中除氫氯酸HCl(鹽酸)、氫溴酸HBr和氫碘酸HI外都是弱酸，如氫氟酸HF和氫硫酸H2S等。含氧酸的命名：對於分子中只含一個成酸元素的簡單含氧酸，將 其較為常見的一種稱某酸，其他含氧酸按成酸元素的氧化數(shù)較某酸高、低或有無過氧OO結(jié)構(gòu)而命名。例如氯酸HClO(氯的氧化數(shù)為5)、高氯酸HClO(氧化數(shù)7)、亞氯酸HClO(氧化數(shù)為3)、次氯酸 HClO(氧化數(shù)1)；

9、又如HSO、HSO8中含有OO鍵，稱過氧一硫酸、過氧二硫酸。兩個簡單含氧酸縮去一分子水后生成的酸稱焦酸(或稱一縮某酸)，例如：,2020年9月28日星期一,2020年9月28日星期一,第二節(jié)硫酸的用途,硫酸用量最大的是生產(chǎn)化學(xué)肥料，主要是用于生產(chǎn)磷銨、重過磷酸鈣、硫銨等。 在化學(xué)工業(yè)中，硫酸的三大特性：吸水性、脫水性、氧化性得到充分的利用,2020年9月28日星期一,濃硫酸的性質(zhì)（三大特性） a、吸水性濃H2SO4吸收水形成水合硫酸分子(H2SO4nH2O),并放出大量熱,所以濃硫酸通常用作干燥劑. b、脫水性 濃硫酸可將有機(jī)化合物中的氫原子和氧原子按水分子的構(gòu)成(H:O=2:1)奪取而使有機(jī)

10、物脫水碳化.紙,木柴,衣服等遇濃硫酸變黑,這就是因?yàn)闈饬蛩岬拿撍允蛊涮蓟木壒?,2020年9月28日星期一,思考：如果不慎在皮膚上沾上了濃硫酸，應(yīng)該怎么辦？ C、強(qiáng)氧化性在濃硫酸溶液中大量存在的是H2SO4分子而不是H+,H2SO4分子具強(qiáng)氧化性.濃硫酸可使金屬活動性順序表氫后面的一些金屬溶解,可將C,S等非金屬單質(zhì)氧化,而濃硫酸本身還原成SO2.,2020年9月28日星期一,鈍化：常溫下，濃硫酸能使某些金屬（如鐵、鋁等）表面生成一層致密的氧化物保護(hù)膜，從而阻止內(nèi)部的金屬繼續(xù)跟硫酸起反應(yīng)，此現(xiàn)象稱為“鈍化”。所以可以用鐵制的或是鋁制的容器來盛裝濃硫酸,2020年9月28日星期一,第三節(jié)生產(chǎn)

11、硫酸用的原料,制酸原料，是指能夠產(chǎn)生二氧化硫的含硫物質(zhì)。如硫化物礦、硫磺、硫酸鹽、含硫化氫的工業(yè)廢氣，以及冶煉煙氣等。 一、硫鐵礦 主要成分為FeS2 二、硫磺 硫磺是制造硫酸使用最早且又最好的原料，硫在通常情況下為固體。 硫是活潑的化學(xué)元素之一，除了鉑、金和惰性氣體外，硫幾乎與其他的化學(xué)元素化合組成化合物。,2020年9月28日星期一,（一）硫磺的物化特性 硫磺在通常情況下為固體。硫幾乎不溶于水，但少量的溶于汽油、甲苯、丙酮等有機(jī)溶劑及二氧化碳。為淡黃色晶體。 化學(xué)性質(zhì)比較活潑，能與氧、金屬、氫氣、鹵素（除碘外）及已知的大多數(shù)元素化合。它存在正氧化態(tài)，也存在負(fù)氧化態(tài)，可形成離子化合物、共價化

12、合成物和配位共價化合物。 硫的燃點(diǎn)：244266。,2020年9月28日星期一,雄磺,化學(xué)成分：As 70.1%, S 29.9% 中國的湖南石門，世界最大的雄黃礦。美國的內(nèi)華達(dá)州紅德堡區(qū)、猶它州圖爾區(qū)、加利福尼亞州克恩區(qū)、華盛頓；瑞士的比內(nèi)索；羅馬尼亞 藥用價值編輯 藥物 為礦物雄黃的礦石。產(chǎn)于甘肅、陜西、湖南、貴州、云南、四川等地。 全年可采，雄黃在礦中質(zhì)軟如泥，見空氣即變堅(jiān)硬，可用竹刀取其熟透部分，除去雜質(zhì)泥土，精選后碾細(xì)，生用。 藥化 含硫化砷As4S4，雜有少量鎂、鐵等鹽類。 藥理 （1）有抗腫瘤作用，能抑制移植性小鼠肉瘤S-180的生長，并對細(xì)胞有腐蝕作用。,2020年9月28日星

13、期一,當(dāng)硫磺粉塵在空氣中的含量35g/m3時，接觸到火源能引起爆炸。最小引燃能量為15mJ，最大爆炸壓力為27.36104Pa。 長期在硫粉塵環(huán)境中工作的人員，必須穿戴好防護(hù)用品，否則將引起呼吸系統(tǒng)疾病，經(jīng)常接觸硫的人，也會引起皮炎等癥。,2020年9月28日星期一,粉塵是指分散的固體物質(zhì)。粉塵爆炸是指懸浮于空氣中的可燃粉塵觸及明火或 電火花等火源時發(fā)生的爆炸現(xiàn)象。 條件：可燃粉塵爆炸應(yīng)具備三個條件，即粉塵本身具有爆炸性，粉塵必須懸浮在空氣 中并與空氣混合到爆炸濃度，有足以引起粉塵爆炸的火源。,2020年9月28日星期一,什么樣的粉塵有可能發(fā)生爆炸？最常見的粉塵爆炸有煤粉、淀粉、面粉、茶葉、木

14、粉、糖粉、可可粉塵，玉米粉、土豆粉、干奶粉、鋁粉、鋅粉、鎂粉、硫磺粉、硬橡膠粉、中藥材加工廠的鋸屑、藥材粉塵，谷物加工廠和糧食倉庫的糧食粉塵等。這粉塵必須呈懸浮狀態(tài)。這些粉塵與空氣混合后，就如同可燃?xì)怏w或易燃液體的蒸氣與空氣混合一樣，達(dá)到一定的濃 度遇火源才會發(fā)生爆炸。,2020年9月28日星期一,粉塵爆炸,2020年9月28日星期一,火山口的硫磺,2020年9月28日星期一,2020年9月28日星期一,2020年9月28日星期一,二、硫的熔點(diǎn),硫的溫度達(dá)到熔點(diǎn)時，硫?qū)⑷廴诔删哂辛鲃有再|(zhì)的液體硫。硫的熔點(diǎn)：110120。 正交晶系硫在98.35以下穩(wěn)定，98.4轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡本盗颍D(zhuǎn)變熱為12.

15、53J/g，堆積密度2.07g/ml。單斜硫在98.35115.207間穩(wěn)定，115.207以上則變?yōu)橐后w，熔化熱為53.59J/h，堆積密度1.96g/ml。,2020年9月28日星期一,（三）硫的粘度,熔融硫的粘度隨溫度而變化，一般是初熔時的粘度隨溫度升高而下降，當(dāng)溫度超過159后，粘度隨溫度升高而急劇增大。當(dāng)繼續(xù)提高溫度達(dá)190時，硫的粘度達(dá)到極大值，當(dāng)溫度超過190后，粘度又恢復(fù)到初熔時的特性。當(dāng)溫度升高到250以后，又引起硫的粘度急劇下降。,2020年9月28日星期一,（四）硫磺的組成及常見的雜質(zhì),1.可熔性的雜質(zhì)：有機(jī)烴類物質(zhì)、砷、硒、碲等。 2.不可熔性的雜質(zhì)：泥土、灰渣、硫鐵礦

16、、磷礦等。 3.液體硫磺中的水份（0.1%）、酸度(0.005%)。 4.硫磺的純度：99.5%。,2020年9月28日星期一,四、硫酸的生產(chǎn)方法,按二氧化硫的氧化方法不同，可把硫酸生產(chǎn)分成兩類。 一類是接觸法。 10.5%左右的二氧化硫（SO2）進(jìn)入轉(zhuǎn)化器，在釩觸媒（V2O5）的催化氧化作用下與氧氣在一定溫度下反應(yīng)生成三氧化硫（SO3），其反應(yīng)方程式為： 2SO2 （g） + O2 （g） 2SO3 （g）+ Q 此反應(yīng)有三個特點(diǎn)：放熱反應(yīng)、可逆反應(yīng)、體積縮小的反應(yīng),2020年9月28日星期一,另一類是亞硝基法（又稱硝化法）,硝化法：SO2 + N2O3 + H2O = H2SO4 + 2N

17、O 2NO + 1/2O2 = N2O3 我國目前接觸法制酸，主要有硫鐵礦制酸、硫磺制酸、冶煉煙氣制酸、硫化氫制酸。 開磷合資及礦肥公司現(xiàn)都是采用硫磺生產(chǎn)硫酸。,2020年9月28日星期一,作業(yè):,1、硫酸有哪三大特性？ 2、掌握硫酸的結(jié)晶溫度對硫酸的生產(chǎn)有什么作用？ 3、如果不慎在皮膚上沾上了濃硫酸，應(yīng)該怎樣做？ 4、為了便于液體硫磺的輸送，溫度為什么控制在135到145 之間？,2020年9月28日星期一,如果你只被滴了一滴或少量硫酸在手上，灼燒面積不會太大，迅速用大量的水沖洗，可減少硫酸灼燒的時間，能有效地去除濃硫酸，且濃硫酸稀釋放出的熱量會很快被水帶走，不會造成更嚴(yán)重的灼燒。 但是如果

18、是大面積灼燒，不能立即用水沖洗。應(yīng)用干布擦拭再用大量水沖，再涂少量碳酸氫鈉。這取決于濃硫酸稀釋過程中放出的熱量的散去程度。,2020年9月28日星期一,第二章 硫酸生產(chǎn)的基本原理,第一節(jié) 硫的燃燒 硫磺在空氣中燃燒，產(chǎn)生有刺激性氣味氣體，放出熱量，發(fā)出明亮的藍(lán)紫色火焰，生成二氧化硫物質(zhì)，硫磺的燃燒反應(yīng)通常可以用下式表示:S+O2=SO2。硫磺燃燒氣體中還有SO3，其量約相當(dāng)SO2的15,2020年9月28日星期一,發(fā)生燃燒必須具備三個基本條件：一是要有可燃物，二是要有助燃物質(zhì)；三是要有一定溫度，稱為燃燒三要素，當(dāng)這三個要素同時具備并相互作用時就會產(chǎn)生燃燒。,2020年9月28日星期一,第二節(jié)

19、轉(zhuǎn)化工藝操作條件,轉(zhuǎn)化工藝操作條件主要有:轉(zhuǎn)化反應(yīng)的操作溫度、轉(zhuǎn)化反應(yīng)的進(jìn)氣濃度及轉(zhuǎn)化器的通氣量 一、轉(zhuǎn)化反應(yīng)的操作溫度 二氧化硫氣體在觸媒里反應(yīng)放出的熱量,既沒有移走,也沒有損失,全部用于加熱觸媒和反應(yīng)氣體本身,這個過程一般稱為絕熱反應(yīng)過程,2020年9月28日星期一,例:第一段觸媒層,進(jìn)氣二氧化硫濃度為8.0，進(jìn)口溫度為430，出口溫度為580，求該段轉(zhuǎn)化率是多少？,2020年9月28日星期一,上面介紹了知道溫差如何求轉(zhuǎn)化率的方法。反過來，如果知道轉(zhuǎn)化率就可求出溫差數(shù)。知道了溫差數(shù)，再給出一段出口溫度（不得超過600的界限），就可算出一段進(jìn)口的最高允許溫度，這對生產(chǎn)控制來說是很有實(shí)用價值的

20、。,解:查表得溫升值為2.26：,則轉(zhuǎn)化率,580430,2.26,1 %,66.4%,在使用溫度(400600)下，載體表面上的V2O5K2SO4 組分處于熔融狀態(tài)，催化 反應(yīng)實(shí)際上是在熔融液層中進(jìn)行 觸媒的失活及再生 1、失活的原因 （1）、水酸霧和礦塵的影響單純的水蒸汽對催化劑影響不大,但若與SO3。結(jié)合,生成酸霧,再與礦塵作用,會生成硫酸鐵而結(jié)皮,增加通氣阻力。水和酸霧還可能使催化劑組分中堿金屬鉀鹽作用析出,生成一種低熔點(diǎn)混合物,也會出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象,導(dǎo)致系統(tǒng)阻力增加,影響轉(zhuǎn)化效率。水份、酸霧凈化指標(biāo)應(yīng)按原化工部的規(guī)定,即進(jìn)轉(zhuǎn)化：水份0.1克/m3；酸霧0.005克/m3(二級電霧流程)或

21、0.03克/m3(一級電霧或文氏管除霧流程)；礦塵凈化指標(biāo)建議控制在不超過1毫克/m3,（2）、砷、氟的影響爐氣中砷含量高,可使催化劑中毒,活性下降。爐氣中氟含量高,會使催化劑粉化,破壞機(jī)械強(qiáng)度,同時氟會腐蝕設(shè)備,降低設(shè)備使用壽命。砷凈化指標(biāo),建議控制在1毫克/m3以下；氟凈化指標(biāo),建議控制在不超過5毫克/m3 2、催化劑再生硫酸工業(yè)生產(chǎn)中所用的釩催化劑在轉(zhuǎn)化器中，經(jīng)過一定時間的運(yùn)行，飽受水份及SO2氣體的沖擊，其強(qiáng)度逐漸降低，以至碎裂，導(dǎo)致床層阻力逐漸加大，轉(zhuǎn)化率下降，終于難以維持生產(chǎn)，必須更換新催化劑。而棄掉的催化劑中據(jù)化學(xué)分析，除了活性組分V2O5；含量減少外(仍含V2O5，35%)，其

22、它重要成分K2SO4和SiO2含量基本符臺要求，如能通過重新制造出再生釩催化劑，并達(dá)到同新催化劑基本相同的效果，則每噸廢催化荊可回收利用載體硅藻土近1噸和V20540公斤左右，可大大降低硫酸生產(chǎn)成本。而且廢釩催化劑再生利用不僅有環(huán)境效益，同時也有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。再生釩催化劑生產(chǎn)工藝流程與新釩催化劑生產(chǎn)工藝流程基本相似。但需增加廢釩催化劑預(yù)處理操作(篩選、粉碎及焙燒等)，,2020年9月28日星期一,仍以上述的一段為例，某段進(jìn)口的最高允許溫度為： t1=t-(t升0) 式中： t1-某段進(jìn)口的最高允許溫度 t-某段出口的最高允許溫度 t升-溫差值 0-觸媒層轉(zhuǎn)化率 t1=600-(2.2666.

23、4)=450 運(yùn)用此法，在一段出口溫度不準(zhǔn)超過600情況下，不同二氧化硫的進(jìn)氣濃度，以平衡時的轉(zhuǎn)化率算得一段進(jìn)口的最高允許溫度列于表二。 表二:不同二氧化硫濃度下轉(zhuǎn)化器一段進(jìn)口的最高允許溫度,2020年9月28日星期一,從表二看出,當(dāng)進(jìn)氣濃度高時,進(jìn)口溫度應(yīng)低些,否則一段出口就有超過600的危險。,2020年9月28日星期一,二、轉(zhuǎn)化反應(yīng)的進(jìn)氣濃度,進(jìn)入轉(zhuǎn)化器的二氧化硫濃度，是控制轉(zhuǎn)化操作中的最重要的條件之一，它的波動將引起轉(zhuǎn)化溫度、轉(zhuǎn)化率和系統(tǒng)生產(chǎn)能力的變化。在一定觸媒用量和一定通氣量下，轉(zhuǎn)化反應(yīng)能否最有效地進(jìn)行，主要是取決于二氧化硫濃度的平穩(wěn)性。,2020年9月28日星期一,轉(zhuǎn)化反應(yīng)的溫升

24、隨著進(jìn)氣濃度增高而增大。因此，采用較高的進(jìn)氣濃度操作時，第一層觸媒往往會超過600而過熱，比其它各段觸媒容易失去活性。尤其是氣體分布不勻的轉(zhuǎn)化器，觸媒層局部過熱現(xiàn)象更加嚴(yán)重。反過來，如采用較低的進(jìn)氣濃度操作時，因發(fā)熱量少，溫度低，會使整個轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的溫度條件不能維持，輕者是末端或后兩段不反應(yīng)、轉(zhuǎn)化率低，重者連一段溫度條件也難維持，無法進(jìn)行生產(chǎn)。,2020年9月28日星期一,看顏色,想原因,聞氣味,做比較,溶解性,沸 點(diǎn),能引發(fā)呼吸道疾病、濃度高時會令人死亡,和空氣的相對平均分子量對比,沸點(diǎn)為10,1體積的水大約可以溶解40體積的二氧化硫,二氧化硫是一種無色、有刺激性氣味、有毒、比 空氣重、容易液

25、化、易溶于水的氣體。,二氧化硫的物理性質(zhì),2020年9月28日星期一,“黃”銀耳是怎樣“長”成“白里透紅”的呢？,2020年9月28日星期一,酸雨,pH值 5.6,SO2的來源：化石燃料的燃燒，含硫礦石的冶煉 和硫酸生產(chǎn)的工業(yè)廢氣。,或,二、酸雨的形成、危害與防治,1、酸雨的形成途徑,2020年9月28日星期一,2020年9月28日星期一,2020年9月28日星期一,2020年9月28日星期一,2020年9月28日星期一,2020年9月28日星期一,三、轉(zhuǎn)化器的通氣量,進(jìn)入轉(zhuǎn)化器的氣量多少，不僅直接影響轉(zhuǎn)化溫度、二氧化硫濃度和轉(zhuǎn)化率的變化，而且決定著硫酸產(chǎn)量。 硫酸產(chǎn)量與通氣量的關(guān)系:硫酸產(chǎn)量

26、愈多需要通氣量就越大。,2020年9月28日星期一,進(jìn)入轉(zhuǎn)化器的氣量多少，不僅直接影響轉(zhuǎn)化溫度、二氧化硫濃度和轉(zhuǎn)化率的變化，而且決定著硫酸產(chǎn)量。 硫酸產(chǎn)量與通氣量的關(guān)系:硫酸產(chǎn)量愈多需要通氣量就越大，可根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：,式中:G-硫酸產(chǎn)量,kg/h; Xr-最終轉(zhuǎn)化率,; 吸-吸收率, ; C進(jìn)-轉(zhuǎn)化器進(jìn)口二氧化硫濃度, ; V標(biāo)-標(biāo)準(zhǔn)狀況下的通氣量,m3/h;,2020年9月28日星期一,鼓風(fēng)機(jī)出口壓力的變化與通氣量的關(guān)系: 鼓風(fēng)機(jī)出口壓力的大小，是表示在一定風(fēng)量下鼓風(fēng)機(jī)出口以后的所有設(shè)備、管道閥門所表現(xiàn)出來的阻力情況，在生產(chǎn)設(shè)備中、管道、閥門等阻力的大小是隨氣速而變化的，也就是鼓風(fēng)機(jī)出口

27、壓力的大小是隨通氣量而變化的。具體變化數(shù)值可用下式來計(jì)算：,式中：V1-在出口壓力為H1時的通氣量，m3/h; V2-在出口壓力為H2時的通氣量，m3/h; H1-通氣量為V1時的出口壓力，kPa； H2-通氣量為V2時的出口壓力，kPa；,2020年9月28日星期一,例: 某硫酸廠鼓風(fēng)機(jī)通氣量是25000 m3/h。出口壓力是11.77 kPa,因任務(wù)需要增產(chǎn)20硫酸,問這時鼓風(fēng)機(jī)出口壓力應(yīng)開大到多少? 解: 根據(jù)公式,出口壓力應(yīng)開大到:,鼓風(fēng)機(jī)出口壓力的大小，是表示在一定風(fēng)量下鼓風(fēng)機(jī)出口以后的所有設(shè)備、管道閥門所表現(xiàn)出來的阻力情況，在生產(chǎn)設(shè)備中、管道、閥門等阻力的大小是隨氣速而變化的，也就

28、是鼓風(fēng)機(jī)出口壓力的大小是隨通氣量而變化的。,理想氣體狀態(tài)方程（又稱理想氣體定律、普適氣體定律）是描述理想氣體在處于平衡態(tài)時，壓強(qiáng)、體積、物質(zhì)的量、溫度間關(guān)系的狀態(tài)方程。其方程為pV = nRT。這個方程有4個變量：p是指理想氣體的壓強(qiáng)，V為理想氣體的體積，n表示氣體物質(zhì)的量，而T則表示理想氣體的熱力學(xué)溫度；還有一個常量：R為理想氣體常數(shù)。,P V = n R T,2020年9月28日星期一,國產(chǎn)觸媒,國產(chǎn)三種主要觸媒的裝填。101型可裝于轉(zhuǎn)化器的任何一段，102型應(yīng)裝入轉(zhuǎn)化器前數(shù)段，不要裝入最后的一段，107型及其它型號的低溫觸媒應(yīng)裝在第一段的上部和最后一段。用過的舊觸媒，經(jīng)過篩分，釩含量6%

29、，顏色正常，都可再用。 進(jìn)口觸媒有VK38裝在1.2.4段、VK48裝在3段，主要是根據(jù)SO2和SO3 的濃度進(jìn)行裝填，高裝VK48。,觸媒在制造過程中雖已經(jīng)過二氧化硫預(yù)飽和，用于工業(yè)生產(chǎn)上不會因氧化鉀和三氧化硫作用生成硫酸鉀而產(chǎn)生大量的中和熱。但是在轉(zhuǎn)化開車時，當(dāng)溫度達(dá)到400以上，通入二氧化硫氣體時，觸媒層溫度總是要突躍一下。這主要是由于二氧化硫、氧分子在觸媒表面被吸附時放出的大量吸附熱，和生成一部分焦硫酸鹽的反應(yīng)熱。因此在開車升溫中，剛通入二氧化硫氣體時，要注意二氧化硫濃度應(yīng)低一些，氣量要小一些，以免發(fā)生熱量過大而使觸媒層超溫，燒壞觸媒。根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)，在新觸媒升溫過程中轉(zhuǎn)化器通入二氧化硫

30、氣體時，其二氧化硫濃度控制在4%左右、氣量控制在正常氣量的60%以下為宜，原則是使一段出口溫度最高不要超過620（指觸媒層底部溫度）。如通二氧化硫氣體后，溫度已上升到550并仍有很快上升的趨勢，這時可減少氣體通入量，若是單系列沸騰爐供氣，氣量不好再減少時，此時應(yīng)立即停下沸騰爐，停止通氣，待觸媒層溫度下降到600以下，或時隔約半小時左右，再行開車即可。 正常生產(chǎn)中調(diào)節(jié)氣量、溫度、濃度不要操作過急、動作過大，要分階段逐步地進(jìn)行,2020年9月28日星期一,第三節(jié) 三氧化硫的吸收,一、三氧化硫吸收的原理和反應(yīng) （一）吸收過程的原理 當(dāng)氣體與液體接觸時，混合氣體中某種易溶性氣體組分選擇性地溶解于液體中

31、，并與剩余氣體分離的單元操作過程，人們將這種過程叫做氣體吸收，簡稱吸收。 氣體吸收分為：物理吸收和化學(xué)吸收,2020年9月28日星期一,1.物理吸收 吸收過程不發(fā)生化學(xué)變化，為單純的物理過程。 2.化學(xué)吸收 吸收過程伴隨有化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。用硫酸水溶液或水吸收三氧化硫生成硫酸的過程就屬于化學(xué)吸收。 在生產(chǎn)硫酸的吸收操作中，這兩種吸收過程都存在，幾乎是同時發(fā)生的。習(xí)慣上統(tǒng)稱為三氧化硫的吸收。,2020年9月28日星期一,在氣體吸收中，如果氣體中被吸收氣體組分含量越多，它的分壓越高、就越容易被液體吸收（碳酸飲料）。 吸收過程一般可用雙膜理論來近似地描述。什么是雙膜理論？簡單說來，在氣液兩相接觸時其間

32、存在著界面、界面雙方又分別存在著一層穩(wěn)定的氣膜和液膜，一切質(zhì)量和熱量的傳遞必須克服氣膜和液膜阻力后才可進(jìn)行，這就是我們所稱的雙膜理論。,2020年9月28日星期一,2020年9月28日星期一,2020年9月28日星期一,大多數(shù)硫酸廠都是使用硫酸來吸收轉(zhuǎn)化后氣體中的三氧化硫。三氧化硫被吸收后與其中的水化合成硫酸，其反應(yīng)式如下： nSO3 + H2O H2SO4 + (n-1)SO3 由此反應(yīng)可知，隨著SO3與水量比例的改變，可以生成各種濃度的硫酸。若使n1，生成發(fā)煙硫酸；n=1，生成無水硫酸；n1時，則生成含水硫酸。,（二）三氧化硫吸收過程和反應(yīng),2020年9月28日星期一,（二）三氧化硫吸收過

33、程和反應(yīng),硫酸吸收SO3氣體的過程，大體按下述五個步驟進(jìn)行： 1.氣體中的三氧化硫從氣相主體中向界面擴(kuò)散。 2.穿過界面的三氧化硫在液相中向反應(yīng)區(qū)擴(kuò)散。 3.與三氧化硫起反應(yīng)的水分,在液相主體中向反應(yīng)區(qū)擴(kuò)散。 4.三氧化硫和水在反應(yīng)區(qū)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。 5.生成的硫酸向液相主體擴(kuò)散。,2020年9月28日星期一,事實(shí)上，氣體中的三氧化硫不可能百分之百被吸收，只吸收氣體中超過與硫酸相平衡的那一部分三氧化硫，超過的越多，吸收過程的推動力就越大，吸收速度就越快。一般把被吸收的三氧化硫數(shù)量與原來氣體中三氧化硫總數(shù)量之百分比稱為吸收率。,2020年9月28日星期一,式中：-吸收率，% a-進(jìn)吸收裝置的三氧化

34、硫數(shù)量，mol; b-出吸收裝置的三氧化硫數(shù)量，mol;,2020年9月28日星期一,二、硫酸吸收SO3的影響因素,影響三氧化硫吸收效率的主要因素有：用作吸收劑的硫酸濃度、吸收溫度、循環(huán)酸量、設(shè)備結(jié)構(gòu)和氣速、氣溫。p8,2020年9月28日星期一,（一）硫酸濃度的影響,從三氧化硫吸收反應(yīng)方程式中可以看出，吸收三氧化硫似乎可以用水，同時三氧化硫又能溶解在任何濃度的硫酸水溶液中。因此，從單純完成化學(xué)反應(yīng)的角度來看，水和任意濃度的硫酸，都可以作為三氧化硫的吸收劑，但從生產(chǎn)角度來看，卻不能這樣。生產(chǎn)上要求對三氧化硫的吸收要快，要完全，不生成或盡量少生成酸霧，還要保證能夠得到一定濃度的硫酸成品。所以，使

35、用水或稀硫酸顯然是不適宜的。只有用濃硫酸吸收三氧化硫，才能達(dá)到上述要求，而且以98.3%為最好，當(dāng)濃度超過或低于98.3%時，吸收效率都是逐步下降的，只有當(dāng)濃度為98.3%時，吸收率最高。,2020年9月28日星期一,吸收酸濃度過高或過低引起的吸收率下降，在實(shí)際生產(chǎn)上可直接從尾氣顏色的變化上加以判斷，經(jīng)驗(yàn)告訴我們，99.9%的吸收率在尾氣中殘余的SO3放空后所形成的酸霧量為99.95%吸收率的5倍，故吸收率一旦降低肉眼是不難觀察出來的。如果尾氣出煙囪口時顏色較暗，隨著與煙囪口距離的增大逐步變白、變淡而消失，通常是由于吸收酸濃度過高引起的。若尾氣出煙囪口時呈白色，隨著與煙囪口距離的增大而變淡消失

36、，往往是吸收酸濃度過低引起的。,2020年9月28日星期一,（二）吸收溫度的影響,影響吸收溫度的主要因素是酸溫和氣溫p9。 任何濃度的硫酸，隨著酸溫的升高，液面上的三氧化硫、水蒸氣、硫酸蒸氣的平衡分壓都相應(yīng)增加。對吸收過程來說，在進(jìn)塔氣體條件不變的情況下，隨著酸溫的不斷升高，推動力越來越小，吸收率越來越低 。,2020年9月28日星期一,影響吸收溫度的另一個因素是進(jìn)塔氣溫。從氣體吸收的情況來看，進(jìn)塔氣溫控制得低一些對吸收率有利。但對三氧化硫來講，它是有限度的，進(jìn)塔氣溫不能太低，原因有兩點(diǎn)：1.需增大氣體冷卻設(shè)備和動力消耗，若轉(zhuǎn)化部分用省煤器或低壓余熱鍋爐，溫度過低會加快腐蝕及增大換熱面。2.低

37、于露點(diǎn)溫度時會產(chǎn)生酸霧，引起吸收率下降并造成設(shè)備腐蝕。,2020年9月28日星期一,氣溫過高，會帶來吸收酸溫偏高，氣相三氧化硫分壓偏大，影響吸收速度和吸收效率。 總的說來,為了達(dá)到較高的吸收率，必須在操作上對影響吸收溫度的因素實(shí)行控制。 通常的辦法是：1.調(diào)節(jié)進(jìn)塔氣體溫度；2.調(diào)節(jié)進(jìn)塔酸溫；3.調(diào)節(jié)噴淋酸量。,2020年9月28日星期一,（三）循環(huán)酸量的影響,為了較完全地吸收三氧化硫，必須有足夠數(shù)量的循環(huán)酸做吸收劑。數(shù)量過多、過少都是不適宜的。若酸量不足，在吸收過程中，酸的濃度、溫度增長的幅度就會很大，當(dāng)超過規(guī)定指標(biāo)后，使吸收率下降。循環(huán)酸量過多同樣對提高吸收率無益，而且還會增加流體阻力，增大

38、動力消耗。,2020年9月28日星期一,（四）氣流速度的影響,所謂氣流速度，是指在單位時間內(nèi)，氣體通過塔截面的速度，單位為m/s，又稱此為空塔氣速也稱操作氣速。在正常生產(chǎn)條件下，不要超過規(guī)定的操作氣速范圍。若是超過了，除引起夾帶霧沫增大動力消耗外，還會造成吸收率下降，嚴(yán)重時還會造成氣體大量帶液。當(dāng)然，氣速過小也是不妥的，氣速低會使吸收率大大下降，排放尾氣濃煙滾滾。因此，要防止氣速過低或過高。,2020年9月28日星期一,三、酸霧的產(chǎn)生,當(dāng)用含硫高的燃料時，燃燒后形成的SO2有一部分會進(jìn)一步被氧化成SO3，且與煙氣中的水蒸汽結(jié)合成硫酸蒸汽。煙氣中硫酸蒸汽的凝結(jié)溫度稱為酸露點(diǎn)，它比水露點(diǎn)要高很多。

39、煙氣SO3(或者說硫酸蒸汽)含量愈多，酸露點(diǎn)就愈高，煙氣中的酸露點(diǎn)可達(dá)140160，甚至更高。,2020年9月28日星期一,第四節(jié) 尾氣SO2的吸收,以氨為堿性脫硫劑， SO2+XNH3+H2O=(NH4)XH2-XSO3 x=1.0-2.0。當(dāng)x=1.0，相當(dāng)于1分子氨結(jié)合1分子SO2，形成亞硫酸氫氨；當(dāng)x=2.0，相當(dāng)于2分子氨結(jié)合1分子SO2，形成亞硫酸銨。 在氣相中，SO2和NH3主要按下述反應(yīng)進(jìn)行： SO2NH3H2ONH4HSO3 也就是說，在氣相中，不會生成(NH4)2SO3，只生成NH4HSO3。,2020年9月28日星期一,第五節(jié) 影響循環(huán)水質(zhì)的原因,硫酸生產(chǎn)用循環(huán)水系統(tǒng)，由于冷卻水長時間循環(huán)使用，并在冷卻塔中與空氣充分接觸，進(jìn)行物質(zhì)和熱量傳遞；使空氣中的氧能較好的溶于水中，直到水