【正文】 頭 5 個(gè)，每個(gè)相當(dāng)直管長度為：72?直L?180??mD8021???每排管總長 。(1)冷卻水用量 G由式(41)得： 或(= 3/h)????hkg/..295????(2)冷卻排管的排列進(jìn)口酸量 或(= 3/s)hm/. 3擬采用 ；壁厚 ；管長 L=2m 的鑄鐵管。K)???K將 K= kJ/(m2K)??. ??????? kJ/(m2sK)；? —管的內(nèi)外直徑，m；HBd、 Re—雷諾系數(shù)； Pr—普蘭特常數(shù)； G—冷卻水量，kg/h； L—管的長度，m。K) (.??Bd??5)，kJ/(m 2ssK)；—平均溫差，℃。水t?由式(41)得： 或(=515m 3/h)????hkgG/????(2)冷卻排管的排列進(jìn)口酸量 或(= 3/s)hm/.10854..73擬采用 ；壁厚 ；管長 L=2m 的鑄鐵管。吸收循環(huán)槽熱量衡算結(jié)果如表 所示。最終吸收塔熱量衡算結(jié)果如表 所示。OHkgJ2/(4)98% H2SO4 濃縮為 % H2SO4 的濃縮熱 Q4????hkJQ /?????式中： 及 分別為 98%及 99% H2SO4 的積分稀釋熱( )。中間吸收塔物料衡算結(jié)果如表 所示。OHkgJ2/(4)98% H2SO4 濃縮為 % H2SO4 的濃縮熱 Q4????hkJQ /?????式中： 及 分別為 98%及 99% H2SO4 的積分稀釋熱( )。表 最終吸收塔物料平衡表進(jìn)物料 (kg/h) 出物料 (kg/h)98% H2SO4 % H2SO4 進(jìn)塔 SO3 氣體 出塔 SO3 氣體 ∑ ∑ 吸收循環(huán)槽物料衡算吸收循環(huán)槽物料衡算結(jié)果如表 所示。表 進(jìn)最終吸收塔氣體成分項(xiàng)目 kmol/h kg/h m3/hSO2 SO3 972 O2 N2 ∑ (2)吸收 SO3 量(吸收率為 99%) ??hkmol/??(3)出塔 SO3 量 l/...?表 出最終吸收塔氣體成分項(xiàng)目 SO2 SO3 O2 N2 ∑kmol/h (4)上塔酸量 G為了便于管理，吸收塔仍采用 327 m3/h 酸泵，上塔酸量同中間吸收塔。表 進(jìn)中間吸收塔氣體成分項(xiàng)目 kmol/h kg/h m3/hSO2 SO3 O2 N2 ∑ (2)吸收 SO3 量(吸收率為 99%) ??hkmol/??(3)出塔 SO3 量 l/6...?表 出塔氣體成分項(xiàng)目 SO2 SO3 O2 N2 ∑kmol/h (4)上塔酸量 G為了便于管理，循環(huán)酸泵仍選用與干燥塔相同的酸泵(327 m 3/h)。⑥從干燥塔冷卻器來的硫酸溫度由熱量平衡得： 54321??? ??II= kJ/kg 查表 通過內(nèi)插法得：% H 2SO4 的溫度為 t=℃。 ??hkJqqQ/???⑥出塔酸帶出熱 Q6 和酸溫 54321Q???hkJ/ ? ???則：出塔酸的熱焓 ??kgJI /..?查表 通過內(nèi)插法得：% H 2SO4 I= kJ/kg 時(shí)的溫度為 t=℃。1 ???098/?n??kolJ/39。對于濃度為 C1 的硫酸，當(dāng)稀釋到濃度為 C2 時(shí)，放出的熱量按下式計(jì)算： (35)39。K))。由 平衡得： (31)OH2 xy???%由 平衡得： (32)3Sxy7%8 (33) 將式(33)代入式(31)： )/(.%.hkgxyy?????(4)循環(huán)酸量由于塔直徑未確定，故而按酸濃度差計(jì)算循環(huán)酸量。吸收塔進(jìn)酸濃度 98%；出酸濃度 %。)物料衡算以每小時(shí)硫酸的生產(chǎn)量為基準(zhǔn)。第一次使大部分 SO2 得到轉(zhuǎn)化，一般控制轉(zhuǎn)化率在 90％左右，然后進(jìn)入第一吸收塔(或稱中間吸收塔)將 SO3 吸收，再進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)化。在活性炭表面，吸附態(tài)的 SO2 和吸附態(tài)的氧作用，形成吸附態(tài) SO3，有水存在時(shí)，便形成硫酸。主要有堿性硫酸鋁—石膏法、氧化鋅溶液吸收法、氧化錳法等 [8]。常用的堿吸收液有碳酸鈉溶液，氫氧化鎂溶液及石灰乳等。 尾氣處理方法對尾氣及含低濃度 SO2 氣體的處理方法甚多，且各具特色，主要有：(1)氨法用氨水或銨鹽溶液吸收形成亞硫酸銨—亞硫酸氫銨吸收液。提高 SO2 的最終轉(zhuǎn)化率，使之達(dá)到 %，就符合目前的排放標(biāo)準(zhǔn)。轉(zhuǎn)化氣一次通過發(fā)煙硫酸吸收塔和濃硫酸吸收塔，分別被發(fā)煙硫酸和%硫酸吸收 SO3 氣體后，氣相中的 SO3 含量可降至 —%，然后由濃硫酸吸收塔出口引至尾氣處理部分，或直接經(jīng)過捕沫后放空。(4)SO3 氣體的吸收：氣體中的二氧化硫經(jīng)催化氧化形成三氧化硫后，即送入到吸收系統(tǒng)用發(fā)煙硫酸或濃硫酸吸收，形成不同規(guī)格的產(chǎn)品硫酸。為了克服這些缺點(diǎn)，可采用沸騰轉(zhuǎn)化。此時(shí)由于反應(yīng)混合物中不含 SO3，而且SO2 濃度很低， O2/SO2 比值較一次轉(zhuǎn)化要高得多，在這種情況下，平衡轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)速度快，用較少的催化劑就能保證轉(zhuǎn)化率達(dá)到 95％左右。如果要得到更高的轉(zhuǎn)化率，將使所需的催化劑用量大幅度增加，這是不經(jīng)濟(jì)的，而且還受到平衡轉(zhuǎn)化率的限制。按照換熱方式不同，轉(zhuǎn)化器可以分為多段換熱式和連續(xù)換熱式兩類。初始，由簡單的重力沉降室和慣性除塵室、旋風(fēng)除塵器等所組成，凈化效率低下。因此，爐氣必須進(jìn)行一部的進(jìn)化和干燥，方可進(jìn)行二氧化硫的催化氧化。砷能使催化劑中毒，氟能腐蝕設(shè)備。若爐渣含硫量較高，含鐵量不高時(shí)，可以用作水泥的附屬原料——混合料。硫鐵礦是一種重要的化學(xué)礦物原料，主要用于制造硫酸，部分用于化工原料以生產(chǎn)硫磺及各種含硫化合物等。此外，煤硫沉積形成的黃硫礦礦床也值得利用。有時(shí)許多晶體結(jié)合在一起，成為各式各樣的的復(fù)晶。圖 接觸法制硫酸工藝流程圖 接觸法制硫酸全工段工藝簡介(1)SO2 氣體的制取制取 SO2 氣體是制取硫酸的第一步，也是制取硫酸的重要一步。 五是我國硫磺回收能力逐步提高，預(yù)計(jì) 2022 年能力達(dá)到 350 萬噸，產(chǎn)量可達(dá) 250 萬—350 萬噸，將有效補(bǔ)充國內(nèi)硫需求，進(jìn)口硫磺將穩(wěn)定在 850—900 萬噸左右?！笆濉?硫酸工業(yè)發(fā)展趨勢：一是云南、貴州、湖北 3 個(gè)主要產(chǎn)磷省以建設(shè)大型硫磺制酸裝置為主，與濕法磷酸配套，基本做到供需平衡。20 世紀(jì)80 年代初期，蘇聯(lián)科學(xué)院西伯利亞分院研究成功了 SO2 非穩(wěn)態(tài)氧化法，已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用。既可進(jìn)行氧化焙燒，又可進(jìn)行磁性焙燒、硫酸化焙燒，對燃燒廢渣進(jìn)行綜合利用。冶煉煙氣制酸在生產(chǎn)中也占有相當(dāng)比重，硫磺制酸比重也有所增加。以上我們討論了在催化劑上發(fā)生的反應(yīng)(稱為表面反應(yīng))，實(shí)際上影響 SO2 氧化成 SO3的反應(yīng)速度還有另一些因素。催化劑一是釩催化劑上存在著活性中心，氧分子吸附在它上面后，使二氧化硫內(nèi)部鍵遭到破壞甚至斷裂，使氧分子變?yōu)榛顫姷难踉?，它比氧分子更易與 SO2 反應(yīng)。為了使這一反應(yīng)加快，必須提高溫度并且采用觸媒催化(也叫觸媒氧化)。這種方法優(yōu)于塔式法的是成品酸濃度高，質(zhì)量純(不含氮化物)，但爐氣的凈化和精制比較復(fù)雜。(2) 接觸法制造硫酸接觸法是目前廣泛采用的方法，它創(chuàng)始于 1831 年，在本世紀(jì)初才廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)。塔式法制出的硫酸濃度可達(dá) 76%左右，目前，我國仍有少數(shù)工廠用塔式法生產(chǎn)硫酸。其中鉛室法在 1746 年開始采用，反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行的。二氧化硫氧化成三氧化硫是制硫酸的關(guān)鍵，但是，這一反應(yīng)在通常情況下很難進(jìn)行。在煅燒過程中，綠礬發(fā)生分解，放出二氧化硫和三氧化硫，其中三氧化硫與水蒸氣同時(shí)冷凝，便可得到硫酸。 OHCSNHCOSH2423442 )(???(4)其他硫酸制備工藝：氨酸法增濃低濃度二氧化硫氣體生產(chǎn)硫酸方法；采用就地再生的硫酸作為催化劑的一體化工藝； 草酸生產(chǎn)中含硫酸廢液的回收利用；從芳族化合物混酸硝化得到廢硫酸的純化與濃縮工藝； 從氧化鈦生產(chǎn)過程中排出的廢硫酸溶液的再生方法； 從稀硫酸中分離有機(jī)磷化合物和其它雜質(zhì)的方法； 從制備 2羥基4甲硫基丁酸(MHA) 工藝的含硫副產(chǎn)物中回收硫酸的方法； 催化氧化回收含有機(jī)物廢硫酸的方法； 電瓶用硫酸生產(chǎn)裝置； 二氧化硫源向硫酸的液相轉(zhuǎn)化方法； 沸騰爐焙燒硫磺制備硫酸的方法； 沸騰爐摻燒硫磺生產(chǎn)裝置中稀酸的回收利用； 高濃度二氧化硫氣體三轉(zhuǎn)三吸硫酸生產(chǎn)方法； 高溫濃硫酸液下泵耐磨軸套；高效陽極保護(hù)管殼式濃硫酸冷卻器； 節(jié)能精煉硫酸爐裝置； 精苯再生酸焚燒制取硫酸的方法； 利用廢硫酸再生液的方法和裝置； 利用含硫化氫的酸性氣體與硫磺聯(lián)合制取高濃度硫酸； 利用含硫化氫的酸性氣體制取高濃度硫酸。 硫酸的生產(chǎn)方法 硫酸的一般制法(1)實(shí)驗(yàn)室硫酸制法可以用 FeSO4嚴(yán)禁與易燃物或可燃物、還原劑、堿類、堿金屬、食用化學(xué)品等混裝混運(yùn)。 運(yùn)輸注意事項(xiàng)：硫酸在鐵路運(yùn)輸時(shí)限使用鋼制企業(yè)自備罐車裝運(yùn)，裝運(yùn)前需報(bào)有關(guān)部門批準(zhǔn)。庫房溫度不超過 35℃，相對濕度不超過 85%，保持容器密封。硫酸的慢性危害會(huì)導(dǎo)致牙齒酸蝕癥、慢性支氣管炎、肺氣腫和肺硬化。硫酸蒸汽可引起結(jié)膜炎、結(jié)膜水腫、角膜混濁，以致失明；引起呼吸道刺激，重者發(fā)生呼吸困難和肺水腫；高濃度引起喉痙攣或聲門水腫而窒息死亡。硼烷的衍生物是最重要的一種高能燃料。主要的有硝化棉、三硝基甲苯(TNT) 、硝化甘油、苦味酸等。用于制藥工業(yè)磺胺藥物的制備過程中的磺化反應(yīng)，強(qiáng)力殺菌劑呋喃西林的制備過程中的硝化反應(yīng)，都需用硫酸。日用品生產(chǎn)合成洗滌劑需要使用發(fā)煙硫酸和濃硫酸。每生產(chǎn) 1t 環(huán)氧樹脂，需用硫酸 ；號(hào)稱“塑料王”的聚四氟乙烯，每生產(chǎn) 1t，需用硫酸 ；有機(jī)硅樹膠、硅油、丁苯橡膠及丁腈橡膠等的生產(chǎn)，也都要使用硫酸。 在人們?nèi)粘Ｉ钪械淖饔迷诨瘜W(xué)纖維的生產(chǎn)中，人民所熟悉的粘膠絲，它需要使用硫酸、硫酸鋅、硫酸鈉的混合液作為粘膠抽絲的凝固浴。例如，在濃縮硝酸中，以濃硫酸為脫水劑；氯堿工業(yè)中，以濃硫酸來干燥氯氣、氯化氫氣等；無機(jī)鹽工業(yè)中，如冰晶石(Na3AlF6)、硼砂 (Na2B4O7在石油工業(yè)汽油、潤滑油等石油產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，都需要濃硫酸精煉，以除去其中的含硫化合物和不飽和碳?xì)浠衔铩Ｔ谲堉票“?、冷拔無縫鋼管和其他質(zhì)量要求較高的鋼材，都必須每軋一次用硫酸洗滌一次。 為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)在工業(yè)生產(chǎn)上，硫酸主要用于冶金工業(yè)和金屬加工工業(yè)，特別是有色金屬的生產(chǎn)過程需要使用硫酸。最普通的殺蟲劑，如 1059 乳劑(45%)和1605 乳劑(45%)的生產(chǎn)都需用硫酸 [5]。在高 pH 值的石灰質(zhì)土壤上施用硫酸，可使植物更加健壯，收成增加 [4]。將硫酸施入農(nóng)用土壤和水中，其主要作用是溶解鈣、鎂的碳酸鹽和碳酸氫鹽。它不僅作為許多化工產(chǎn)品的原料，而且還廣泛地應(yīng)用于其他國民經(jīng)濟(jì)部門，它的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，需要數(shù)量日益增加。2H2SO4 == H3SO4+ + HSO4　Kap(25176。 H2S + H2SO4(濃) S↓ + SO2↑ + 2H2O ?2HBr + H2SO4(濃) Br2↑ + SO2↑ + 2H2O 2HI + H2SO4(濃) I2↑ + SO2↑ + 2H2O④難揮發(fā)性(高沸點(diǎn))制氯化氫、硝酸(原理：由高沸點(diǎn)酸制取低沸點(diǎn)酸)如，用固體氯化鈉與濃硫酸反應(yīng)制取氯化氫氣體： NaCl(s)+H2SO4 (濃) NaHSO4+HCl↑ ?2NaCl(s)+ H2SO4 (濃) Na2SO4+2HCl↑ ??? 加 熱此外，利用濃鹽酸與濃硫酸也可以制得氯化氫氣體。 Cu + 2H2SO4(濃) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O?? ? ?2Fe + 6H2SO4(濃) Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O在上述反應(yīng)中，硫酸表現(xiàn)出了強(qiáng)氧化性和酸性。C12H22O11 12C + 11H2O ?? ?? 濃 硫 酸黑面包反應(yīng)：在 200mL 燒杯中放入 20g 蔗糖，加入幾滴水，水加適量，攪拌均勻。就硫酸而言，脫水性是濃硫酸的性質(zhì)，而非稀硫酸的性質(zhì)，濃硫酸的脫水性很強(qiáng)。 5H2O、Na 2CO3 硫酸的化學(xué)性質(zhì)(1) 濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)① 吸水性濃硫酸的吸水作用，指的是濃硫酸分子跟水分子強(qiáng)烈結(jié)合，生成一系列穩(wěn)定的水合物，并放出大量的熱：H 2SO4 + nH2O = H2SO4當(dāng)它與水相混合時(shí)，三氧化硫即與水結(jié)合成硫酸，它的相對密度約為 (含 20%的三氧化硫)，凝固點(diǎn)11℃(含 20%的三氧化硫)，遇水、有機(jī)物和氧化劑時(shí)，發(fā)煙硫酸容易引起爆炸，并且具有強(qiáng)烈腐蝕性。硫酸是一種高沸點(diǎn)難揮發(fā)的強(qiáng)酸，易溶于水，能以任意比與水混溶。其結(jié)構(gòu)式如圖 所示。 硫酸的性質(zhì) 硫酸的物理性質(zhì)硫酸是化學(xué)六大無機(jī)強(qiáng)酸：硫酸(H 2SO4)、硝酸(HNO 3)、鹽酸(HCL)、氫酸(HBr)、氫碘酸(HI)、高氯酸(HClO 4)之一，它的分子式是 H2SO4，相對分子質(zhì)量