4無(wú)機(jī)大宗化學(xué)品(化學(xué)工藝學(xué))課件

第4章無(wú)機(jī)大宗化學(xué)品第4章無(wú)機(jī)大宗化學(xué)品

4.1硫酸4.1.1概述硫酸(H2SO4，分子量98.078)為無(wú)色透明油狀液體。三氧化硫(SO3，分子量80.062)有多種聚合體，液體(常壓下溫度低于27℃冷凝)三氧化硫也為無(wú)色透明油狀液體。在化學(xué)意義上，H2SO4是指SO3與H2O在摩爾比為1的化合物，即100％硫酸，故有時(shí)稱100％硫酸為SO3的一水合物。通常指硫酸為SO3與H2O摩爾比小于1的任意比例混合物，當(dāng)SO3與H2O摩爾比大于1時(shí)，稱為發(fā)煙硫酸。在自然界中，游離硫酸存在與某些火山地帶的溫泉中、硫化金屬礦山的泉水、以及酸雨中。硫酸是重要的基本化學(xué)工業(yè)原料。在大宗生產(chǎn)的化學(xué)品中，硫酸的產(chǎn)量居于首位。在化肥、冶金、國(guó)防、有機(jī)合成、石油煉制等工業(yè)都有廣泛用途。4.1硫酸4.1.1概述(1)硫酸的物理性質(zhì)性質(zhì)數(shù)據(jù)密度(20℃)，g/cm3(t℃)，g/cm3熔點(diǎn)，℃沸點(diǎn)，℃蒸汽壓，Pa溶解熱(10.37℃)，kJ/mol熱容(0℃)，J/(mol.K)1.830510.37±0.05275±5(有文獻(xiàn)：270、279.6)0.67(25℃)，27(100℃)10.7104

硫酸與水二元體系的最高恒沸點(diǎn)為：98.479%H2SO4，326±5℃，此時(shí)的飽和蒸汽壓為(kPa)：(1)硫酸的物理性質(zhì)性質(zhì)數(shù)據(jù)密硫酸是無(wú)機(jī)化工、有機(jī)化工中用量最大、用途最廣的化工產(chǎn)品。主要用于生產(chǎn)磷肥(在我國(guó)占硫酸總量的65-75%)；此外還可用于生產(chǎn)無(wú)機(jī)鹽、無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸、化纖、塑料、農(nóng)藥、顏料、染料、硝化纖維、TNT、硝化甘油及中間體等；石油、冶金行業(yè)也都大量使用。被稱為工業(yè)之母。硫酸的用途硫酸是無(wú)機(jī)化工、有機(jī)化工中用量最大、用途最廣的化工產(chǎn)品。硫酸4.1.2硫酸生產(chǎn)工藝（1）生產(chǎn)硫酸的原料硫鐵礦：主要成份是FeS2。磁硫鐵礦：主要成份為Fe7S8。含S量越高，鍛燒時(shí)放熱越多。兩種礦含S量相同時(shí)，磁硫鐵礦鍛燒放熱量比普通硫鐵礦高30%左右。自然開(kāi)采的硫鐵礦都含有很多雜質(zhì)，使礦呈灰、褐、黃銅等不同顏色。通常含硫量只有30%~50%。硫磺：使用天然硫磺生產(chǎn)硫酸最好，但我國(guó)礦少。其它原料：硫酸鹽、冶煉煙氣、含硫工業(yè)廢料等。4.1.2硫酸生產(chǎn)工藝（1）生產(chǎn)硫酸的原料硫鐵礦：主要成份（2）硫酸的工藝流程①二氧化硫氣體的制備：硫鐵礦在高溫下焙燒，生成二氧化硫氣體。②爐氣的凈化：除去爐氣中的雜質(zhì)和水分。③二氧化硫的催化氧化：在催化劑作用下，將二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫。④三氧化硫的吸收：用濃硫酸吸收三氧化硫，硫酸中水與三氧化硫反應(yīng)即成不同規(guī)格的產(chǎn)品硫酸。（2）硫酸的工藝流程接觸法：

SO2→SO3+H2O→H2SO4原料及預(yù)處理三廢處理吸收轉(zhuǎn)化焙燒凈化接觸法主要過(guò)程接觸法：原料三廢吸轉(zhuǎn)焙凈接觸法主要過(guò)程4.1.3二氧化硫爐氣的制備4.1.3.1硫鐵礦的焙燒過(guò)程中國(guó)的商品硫鐵礦的含硫量一半在30～42％，有塊狀和粉狀兩種，焙燒之前需要干燥、粉碎、篩分。(1)硫鐵礦的焙燒反應(yīng)主要反應(yīng)：

2FeS2=2FeS+S2

H>0可逆吸熱

S2+O2=SO2

H<0可逆放熱

4FeS+7O2=2Fe2O3+4SO2

H<0上述反應(yīng)的總反應(yīng)式：

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2

H=-3411kJ/mol放熱反應(yīng)若氧氣不足，還有生成Fe3O4的反應(yīng)：

3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2

H=-2435kJ/mol

4.1.3二氧化硫爐氣的制備4.1.3.1硫鐵礦的焙可見(jiàn)，硫鐵礦焙燒是強(qiáng)烈放熱反應(yīng)，除可供反應(yīng)自熱進(jìn)行外，還需要移出反應(yīng)余熱。反應(yīng)生成的二氧化硫及過(guò)量氧、氮和水蒸氣等其他氣體統(tǒng)稱為爐氣；鐵的氧化物及其他固態(tài)物統(tǒng)稱為爐渣?？梢?jiàn)，硫鐵礦焙燒是強(qiáng)烈放熱反應(yīng)，除可供反應(yīng)自熱進(jìn)行外，還需要

（2）焙燒過(guò)程（氣-固非均相）①氣流中氧氣向硫鐵礦表面擴(kuò)散②吸附在固體表面上的氧與硫鐵礦反應(yīng)③生成的二氧化硫穿過(guò)氧化鐵礦渣層自表面向氣流擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)證明：對(duì)于整個(gè)焙燒過(guò)程，硫化亞鐵與氧反應(yīng)速度為控制步驟。（2）焙燒過(guò)程（氣-固非均相）①氣流中氧氣向硫鐵礦表面擴(kuò)散硫鐵礦焙燒是非均相反應(yīng)，反應(yīng)平衡常數(shù)很大，通常認(rèn)為可進(jìn)行到底。所以生產(chǎn)中關(guān)鍵是反應(yīng)速度決定了生產(chǎn)能力。焙燒反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系如右圖。（3）焙燒速度及其影響因素Tlgk441560727977硫鐵礦焙燒是非均相反應(yīng)，反應(yīng)平衡常數(shù)很大，通常認(rèn)為可進(jìn)行到底實(shí)驗(yàn)證明，焙燒反應(yīng)第三階段活化能較小，受氧的擴(kuò)散控制。460~560℃范圍為第一階段，斜率大，活化能大。溫度升高，反應(yīng)速率增加很快?；瘜W(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)控制。

560720C范圍為過(guò)渡階段，反應(yīng)速度受溫度影響較小。>720C為第三階段，反應(yīng)速度隨溫度升高再增加，但增加幅度小。實(shí)驗(yàn)證明，焙燒反應(yīng)第三階段活化能較小，受氧的擴(kuò)散控制。460☆提高焙燒速率的途徑☆1.提高操作溫度。但不宜太高，溫度太高會(huì)使?fàn)t內(nèi)結(jié)疤，焙燒反而不能順利進(jìn)行。通常溫度范圍為850950C。2.減小硫鐵礦粒度?？梢詼p小擴(kuò)散阻力，增加接觸面積，對(duì)第三階段速度增加有利。3.增加空氣與礦粒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。4.提高入爐空氣氧含量?！钐岣弑簾俾实耐緩健?.提高操作溫度。但不宜太高，溫度太4.1.3.2沸騰焙燒與焙燒爐

沸騰焙燒即流態(tài)化焙燒。在沸騰爐中，當(dāng)爐內(nèi)風(fēng)速大到一定程度時(shí)，床層表面開(kāi)始鼓起氣泡，隨著風(fēng)速加大鼓泡逐漸劇烈，氣泡在上升過(guò)程中合并長(zhǎng)大騰涌而出。礦粒在床層中上下翻動(dòng)，床面明顯起伏。4.1.3.2沸騰焙燒與焙燒爐沸騰焙燒即流態(tài)化焙燒。1、沸騰焙燒爐的結(jié)構(gòu)類型：直筒型、擴(kuò)大型、錐型。擴(kuò)大型沸騰爐主要包括：

1、風(fēng)室

2、分布板

3、沸騰層

4、上部燃燒空間硫鐵礦空氣SO2、O21、沸騰焙燒爐的結(jié)構(gòu)硫鐵礦空氣SO2、O2典型沸騰焙燒爐結(jié)構(gòu)如右圖。下部為沸騰區(qū)，中部為擴(kuò)散區(qū)，上部為焙燒空間。沸騰區(qū)耐火磚較厚。而上部耐火磚較薄，這是為了減小爐內(nèi)與鋼壁的溫度差，減小二氧化硫在壁上凝結(jié)，從而減小腐蝕。擴(kuò)散區(qū)空氣室典型沸騰焙燒爐結(jié)構(gòu)如右圖。下部為沸騰區(qū)，中部為擴(kuò)散區(qū)，上部為空氣礦渣

爐氣沸騰爐硫鐵礦空氣SO2、O2空氣礦渣爐氣沸騰爐硫鐵礦空氣SO2、O2優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)強(qiáng)度大硫的燒出率高傳熱系數(shù)高產(chǎn)生的爐氣二氧化硫濃度高適用的原料范圍廣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便2、沸騰焙燒爐的特點(diǎn)不足：爐塵量大，爐塵占總燒渣的60%-70%，除塵凈化系統(tǒng)負(fù)荷大。需將硫鐵礦粉碎至較小粒度，需高壓鼓風(fēng)機(jī)，動(dòng)力消耗大。優(yōu)點(diǎn)：2、沸騰焙燒爐的特點(diǎn)不足：4.1.3.3焙燒工藝條件爐溫控制在850-950℃爐底壓力9-12kPa爐氣含SO210-14%左右4.1.3.3焙燒工藝條件爐溫控制在850-950℃目的：

除去無(wú)用雜質(zhì)，提供合格原料氣。4.1.4爐氣的凈化主要爐產(chǎn)氣物SO2O2水蒸氣

砷和硒的化合物礦塵使催化劑中毒對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響凈化措施：除塵洗滌干燥雜質(zhì)的危害及凈化要求目的：除去無(wú)用雜質(zhì)，提供合格原料氣。4.1.4爐氣的凈化4.1.4.1爐氣凈化的方法依塵粒的大小，可相應(yīng)采用不同的凈化方法塵粒粒徑＞10μm→自由沉降室or旋風(fēng)分離器塵粒粒徑0.1～10μm→電除塵器塵粒粒徑＜0.05μm→液相洗滌法除塵方法機(jī)械除塵電除塵（1）爐氣除塵4.1.4.1爐氣凈化的方法依塵粒的大小，可相應(yīng)采用不同的（2）砷和硒的清除三氧化二砷和二氧化硒常用水或稀硫酸洗滌爐氣來(lái)清除。爐氣中的三氧化二砷、二氧化硒的含量隨溫度下降顯著降低。溫度降到50℃以下氣相中含量已經(jīng)很少。洗滌形成的固體顆粒，形成酸霧凝聚中心，在除霧器可以將其除去。方法：固體吸附、濕法凈化（2）砷和硒的清除三氧化二砷和二氧化硒常用水或稀硫酸洗滌爐氣(3)酸霧的形成和清除①酸霧的形成爐氣中少量SO3要與水反應(yīng)生成硫酸，溫度較低時(shí)爐氣中大多數(shù)SO3都轉(zhuǎn)化成硫酸蒸汽。②酸霧的清除酸霧只能在后續(xù)的電除霧器中除去。(3)酸霧的形成和清除①酸霧的形成②酸霧的清除4.1.4.2爐氣凈化的工藝流程爐氣的凈化過(guò)程按洗滌劑的不同，可分為水洗流程和酸洗流程。（1）水洗流程：

在水洗流程中，爐氣先經(jīng)旋風(fēng)分離器除去粗礦塵，后序過(guò)程則有不同組合。①經(jīng)典水洗流程：文-泡-文流程②新型水洗流程：文-泡-電流程水洗流程排污量大，污水處理困難，已被淘汰。4.1.4.2爐氣凈化的工藝流程爐氣的凈化過(guò)程按洗滌劑的不工藝流程工藝流程（2）酸洗流程：

用稀硫酸洗滌爐氣，除去其中的礦塵和有害物質(zhì)，降低爐氣溫度。①“三塔二電”酸洗流程②“二塔二電”稀酸洗流程③熱濃酸洗流程（2）酸洗流程：一洗二洗一級(jí)電沉二級(jí)電沉酸30%酸5%酸增濕塔三塔兩電一洗二洗一級(jí)電沉二級(jí)電沉酸30%酸5%增濕塔三塔兩電熱爐氣在第一洗滌塔被硫酸洗滌，除去了爐氣中大部分礦塵及雜質(zhì)；進(jìn)入第二洗滌塔進(jìn)一步被洗滌冷卻，這時(shí)爐氣中的硒砷氧化物已基本冷凝，一部分被洗滌酸帶走，成為酸霧凝聚中心的則在電除霧器中除去；爐氣經(jīng)增濕塔冷卻和增濕，使酸霧粒徑增大，然后進(jìn)入第二段電除霧器，進(jìn)一步除掉酸霧和雜質(zhì)。熱爐氣在第一洗滌塔被硫酸洗滌，除去了爐氣中大部分礦塵及雜質(zhì)；☆兩類凈化流程的比較☆水洗流程簡(jiǎn)單、投資省、操作方便，砷和氟的凈化率都高。但SO3和SO2溶于水難于回收，使S的利用率低。最大不足是排放有毒含塵污水多，環(huán)境污染大。(每噸硫酸約排15噸污水！)酸洗流程中酸可循環(huán)使用，多余酸排出系統(tǒng)他用?？衫脿t氣中的SO3，提高了S的利用率。酸泥中的砷硒也可回收。最大優(yōu)點(diǎn)是排污量少，約為水洗流程的1/200~1/300。目前投產(chǎn)的工廠一般都不允許采用水洗流程！☆兩類凈化流程的比較☆水洗流程簡(jiǎn)單、投資省、操作方便，砷和氟4.1.5二氧化硫的催化氧化4.1.5.1催化劑①鉑

活性高；價(jià)貴，易中毒。②氧化鐵

價(jià)廉；≥640℃才有活性。③釩催化劑*

活性高，價(jià)中，穩(wěn)定性好。

★主催化劑V2O5★助催化劑K2SO4★載體硅膠、硅藻土、硅酸鋁

*工業(yè)上通常為柱型：Φ4~10mm，H為6~15mm

4.1.5二氧化硫的催化氧化4.1.5.1催化劑①鉑目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的是S101和S105。催化劑S101S102S105密度/kg?dm-30.60~0.650.35~0.600.60~0.70孔隙率/%>50>50>50比表面m2?g-13~63~66~8起燃溫度/℃410~420410~420380~390活性溫度/℃415~600420~600400~550最高操作溫度/℃600600500國(guó)產(chǎn)釩催化劑的主要性能補(bǔ)充目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的是S101和S105。催化劑S101S10催化劑毒物及其危害釩催化劑的主要毒物：砷、硒、氟和酸霧。砷的毒害主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是釩催化劑能吸附As2O3，堵塞催化劑活性表面；二是500℃以上高溫V2O5能與As2O3生成V2O5?As2O5

，這是一種易揮發(fā)物質(zhì)，從而造成釩的損失。硒在溫度較低時(shí)對(duì)釩催化劑有毒害，但加熱后(400-500℃)可以復(fù)原。HF能與二氧化硅生成SiF4，破壞載體，使催化劑粉碎。F還能與V反應(yīng)生成VF5,其沸點(diǎn)低(112.2℃)，也要造成釩的損失。酸霧腐蝕鋼設(shè)備，腐蝕的粉塵落在催化劑表面上使其活性降低。同時(shí)積累的FeSO4可能使催化劑結(jié)塊。催化劑毒物及其危害釩催化劑的主要毒物：砷、硒、氟和酸霧。

SO2氧化成SO3是在固體催化劑(V2O5)上進(jìn)行的轉(zhuǎn)化率較大的氣固相催化反應(yīng)：SO2催化氧化的反應(yīng)機(jī)理1、催化劑表面活性中心吸附氧分子，且使之分解為活潑氧原子（控制步驟）2、催化劑表面活性中心吸附SO2分子3、被吸附的SO2和氧分子化合為SO3分子4、SO3分子從催化劑表面脫附進(jìn)入氣相SO2氧化成SO3是在固體催化劑(V2O5)上進(jìn)行的轉(zhuǎn)化率4.1.5.2SO2催化氧化工藝條件的選擇（1）最適宜溫度放熱反應(yīng)都存在一個(gè)最佳溫度問(wèn)題。最佳溫度公式與合成氨的一樣。只要由平衡常數(shù)求出平衡溫度，就可求最佳溫度。上式是由平衡常數(shù)與其表達(dá)式結(jié)合導(dǎo)出的。平衡溫度最佳溫度4.1.5.2SO2催化氧化工藝條件的選擇（1）最適宜溫度反應(yīng)速度與溫度的關(guān)系轉(zhuǎn)化率To最佳溫度曲線X↑，To↓T相同，X↑，r↓反應(yīng)速度與溫度的關(guān)系轉(zhuǎn)化率To最佳溫度曲線X↑，To↓T相同確定SO2轉(zhuǎn)化反應(yīng)溫度的原則：在催化劑活性溫度范圍內(nèi)，使反應(yīng)盡可能沿著最適宜溫度線進(jìn)行。在反應(yīng)初期，轉(zhuǎn)化率較低，反應(yīng)可在較高溫度下進(jìn)行，需將原料預(yù)熱至催化劑的起燃溫度，隨著反應(yīng)進(jìn)行，適當(dāng)移去反應(yīng)熱；反應(yīng)后期，轉(zhuǎn)化率較高，反應(yīng)需在較低溫度下進(jìn)行。確定SO2轉(zhuǎn)化反應(yīng)溫度的原則：（2）二氧化硫的起始濃度

SO2起始濃度

a增加，r降低，達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率所需的催化劑用量增加。反之a(chǎn)減少，r增大，但設(shè)備其它條件不變時(shí)，生產(chǎn)能力下降。所以兩方面考慮這二個(gè)因素，r和a都要適當(dāng)。a——[SO2]1—設(shè)備折舊；2—催化劑用量；3—總費(fèi)用。（2）二氧化硫的起始濃度a——[SO2]1—設(shè)備折舊SO2最適宜濃度：爐氣中[SO2]為7%左右。

[SO2]↓,生產(chǎn)能力↓，Cat層阻力↑；

[SO2]↑,[O2]↓,X轉(zhuǎn)↓。

∴當(dāng)采用兩轉(zhuǎn)兩吸時(shí)，SO2濃度可提高至8~9%。SO2最適宜濃度：爐氣中[SO2]為7%左右。最終轉(zhuǎn)化率與一定的工藝流程和生產(chǎn)條件有關(guān)。通常有一最佳值，超過(guò)此值生產(chǎn)成本會(huì)顯著上升。一般說(shuō)來(lái)97.5-98%較合適。但若有SO2回收裝置，還可取低一點(diǎn)。如果采用兩轉(zhuǎn)兩吸流程，最終轉(zhuǎn)化率可達(dá)99.5%。X轉(zhuǎn)↑，S利用率↑，尾氣SO2↓∴采用一轉(zhuǎn)一吸時(shí),X轉(zhuǎn)97.5~98%

兩轉(zhuǎn)兩吸時(shí),X轉(zhuǎn)99.5%最終轉(zhuǎn)化率對(duì)成本的影響x相對(duì)成本（3）最終轉(zhuǎn)化率最終轉(zhuǎn)化率與一定的工藝流程和生產(chǎn)條件有關(guān)。通常有一最佳值，超4.1.5.3二氧化硫轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì)一般有以下主要原則：①滿足最佳溫度要求，以提高催化劑利用率；②生產(chǎn)能力大，可以省料、省地、省投資；③壓降小，可省能；④換熱面積足夠大，保證熱量平衡；⑤催化劑裝填系數(shù)大，體積不變時(shí)提高生產(chǎn)能力；⑥便于安裝檢修更換催化劑。轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)如下圖：4.1.5.3二氧化硫轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì)一般有以下主要原則：ⅠⅣⅡⅢⅤ123SO2SO2SO2中間換熱器冷激段ⅠⅣⅡⅢⅤ123SO2SO2SO2中間換熱器冷激段工業(yè)上普遍采用多段換熱式固定床反應(yīng)器按換熱方式的不同，分為多段間接換熱式和多段冷激式換熱式兩類。工業(yè)上普遍采用多段換熱式固定床反應(yīng)器（1）多段間接換熱式催化劑床層被分成幾段，反應(yīng)過(guò)程與換熱過(guò)程交替進(jìn)行，通常設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)或器外換熱器間接進(jìn)行換熱。為了過(guò)程盡可能遵循最佳溫度曲線，SO2轉(zhuǎn)化需要分段進(jìn)行，每段采用不同絕熱方式。段數(shù)多，有利于提高SO2轉(zhuǎn)化率與使過(guò)程接近最佳溫度曲線。但是，段數(shù)多→設(shè)備與操作更為復(fù)雜。實(shí)際生產(chǎn)：4-5段。（1）多段間接換熱式催化劑床層被分成幾段，反應(yīng)過(guò)程與換熱過(guò)程（2）多段冷激式特點(diǎn)：采用冷激式可省去換熱器，理論上無(wú)熱損失，但催化劑用量要多些（原因是混合后SO2濃度降低）。所以實(shí)際一般只在1、2段采用冷激式，之后采取間接換熱。

概念：冷激——指采用冷氣體與反應(yīng)后的熱氣體直接混合，使反應(yīng)物系溫度降低。冷激方式：爐氣冷激、空氣冷激。（2）多段冷激式特點(diǎn)：采用冷激式可省去換熱器，理論上無(wú)熱損失4.1.5.4二氧化硫催化氧化的工藝流程按轉(zhuǎn)化次數(shù)分為一次轉(zhuǎn)化和兩次轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化器可以使間接換熱式、冷激式和冷激-間接換熱式三種類型。（一）一次轉(zhuǎn)換流程典型流程：一段爐氣冷激四段換熱轉(zhuǎn)化流程。冷激只用于1-2段間。2-3,3-4段間都采用外部換熱方式。4-5段間用內(nèi)部換熱器。這是因?yàn)?段反應(yīng)量少，需要移走的熱量少，不致使轉(zhuǎn)化器內(nèi)部結(jié)構(gòu)太復(fù)雜。4.1.5.4二氧化硫催化氧化的工藝流程按轉(zhuǎn)化次數(shù)分為一次工藝流程工藝流程SO2在轉(zhuǎn)化器中經(jīng)過(guò)二段or三段轉(zhuǎn)化后，送中間吸收塔吸收SO3

。二次轉(zhuǎn)化間增加了吸收SO3的工藝，有利于SO2更完全轉(zhuǎn)化。該工藝最終的SO2轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%。（二）“兩轉(zhuǎn)兩吸”流程◆兩轉(zhuǎn)兩吸流程的特點(diǎn)◆①反應(yīng)速度快，最終轉(zhuǎn)化率高；②可用SO2濃度較高的爐氣；③減輕尾氣污染和尾氣處理負(fù)荷；④需增加一換熱器：一次吸收后需要再加熱到420℃左右才能進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)；⑤動(dòng)力消耗增加。SO2在轉(zhuǎn)化器中經(jīng)過(guò)二段or三段轉(zhuǎn)化后，送中間吸收塔吸收SO二次轉(zhuǎn)化流程主要有（2+2）和（3+1）型。（2+2）意思是經(jīng)2段轉(zhuǎn)化后吸收，再經(jīng)2段轉(zhuǎn)化后進(jìn)行二次吸收。（3+1）意思是先經(jīng)3段轉(zhuǎn)化進(jìn)行中間吸收，再經(jīng)1段轉(zhuǎn)化后進(jìn)行二次吸收。典型流程如下圖。ⅢⅠ-ⅣⅡ四段兩次轉(zhuǎn)化流程二次轉(zhuǎn)化流程主要有（2+2）和（3+1）型。ⅢⅠ-ⅣⅡ四段4.1.6三氧化硫的吸收4.1.6.1吸收原理SO2催化氧化成后，送入吸收工序用發(fā)煙硫酸或濃硫酸吸收，吸收過(guò)程可寫(xiě)為：nSO3(g)+H2O(l)=H2SO4(aq)+(n-1)SO3(aq)

n>1時(shí)，生成發(fā)煙硫酸

n=1時(shí)，生成無(wú)水硫酸

n<1時(shí)，生成含水硫酸。4.1.6三氧化硫的吸收4.1.6.1吸收原理濃硫酸吸收過(guò)程的影響因素（1）吸收酸濃度用濃硫酸吸收時(shí)，不能僅看SO3的平衡分壓，其主要原因與酸霧生成有關(guān)。酸濃度較低時(shí)，SO3平衡分壓低，但水的平衡分壓卻上升。氣相中水含量越高，SO3與水汽形成酸霧的機(jī)會(huì)就越多。酸霧難于分離，形成后必定要排放，因而造成酸的損失和環(huán)境污染。濃硫酸吸收過(guò)程的影響因素（1）吸收酸濃度當(dāng)[硫酸]＞98.3%時(shí)，水的平衡分壓很低，接近于零。但SO3平衡分壓很高，吸收不完全。[硫酸]=98.3%，可得到最大的吸收率。在25℃時(shí)，SO3，H2O，H2SO4的平衡分壓均接近0，若進(jìn)入吸收系統(tǒng)的氣體干燥，可使吸收率達(dá)到99.95%。當(dāng)[硫酸]＞98.3%時(shí)，水的平衡分壓很低，接近于零。但SO若[酸]過(guò)低，吸收不完全→尾氣排放出口出現(xiàn)酸霧。若[酸]

過(guò)高→酸霧（尾氣排放口氣體由淺藍(lán)色逐漸變成白色酸霧）。[酸]=98.3%，無(wú)酸霧。T↑，吸收率↓60°C80°C90°C100°C120°C吸收率%10099.599.098.598吸收酸濃度/%9598.3圖吸收酸濃度、溫度與吸收率的關(guān)系若[酸]過(guò)低，吸收不完全→尾氣排放出口出現(xiàn)酸霧。T↑，吸收率溫度與吸收率關(guān)系見(jiàn)上圖：T↑，吸收率↓酸濃度低于或高于98.3%時(shí)，溫度升高使吸收率下降的幅度大。在98.3%附近，幅度小。溫度低，↑吸收率。但溫度過(guò)低會(huì)增加酸冷卻器面積，同時(shí)低溫?zé)岵荒苡行Ю?。溫度過(guò)高，↓吸收率，↑設(shè)備的腐蝕速率，↑運(yùn)行成本。適宜的吸收溫度≤50℃

出塔酸溫≤70℃（2）吸收酸溫度溫度與吸收率關(guān)系見(jiàn)上圖：T↑，吸收率↓（2）吸收酸溫度溫度低有利于吸收。但進(jìn)塔氣溫太低生成酸霧機(jī)會(huì)多，對(duì)生產(chǎn)不利。水蒸氣含量與轉(zhuǎn)化氣露點(diǎn)的關(guān)系如下表。若轉(zhuǎn)化中含SO37％，含水0.1g時(shí)，露點(diǎn)為112℃，操作氣溫大于此溫度時(shí)才能防止酸霧的生成。進(jìn)塔氣溫＞轉(zhuǎn)化氣露點(diǎn)（3）進(jìn)塔氣溫度水汽含量/g?Nm-30.10.20.30.40.50.60.7轉(zhuǎn)化氣露點(diǎn)/°112121127131135138141表水蒸氣含量與轉(zhuǎn)化氣露點(diǎn)的關(guān)系溫度低有利于吸收。但進(jìn)塔氣溫太低生成酸霧機(jī)會(huì)多，對(duì)生產(chǎn)不利。4.1.6.2吸收流程普遍采用的一次吸收流程如右圖。轉(zhuǎn)化氣從塔底送入，濃硫酸從塔頂噴淋。

進(jìn)塔氣溫度：140-160℃，吸收后酸濃度提高0.3%-0.5%，經(jīng)排管冷卻后流入循環(huán)槽，與干燥塔；來(lái)的變稀的硫酸混合。吸收酸同樣要冷卻和稀釋后循環(huán)。圖3.264.1.6.2吸收流程普遍采用的一次吸收流程如右圖。圖34.1.7三廢治理SO2、SO3和酸霧的尾氣固體燒渣和酸泥有毒酸性廢液廢水等4.1.7三廢治理SO2、SO3和酸霧的尾氣☆尾氣中主要有SO2，極少量SO3及酸霧，必須回收，以減少環(huán)境污染?！町?dāng)用兩轉(zhuǎn)兩吸流程時(shí)，轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.75%以上時(shí)，廢氣可不處理，直接排放。所以兩轉(zhuǎn)兩吸流程現(xiàn)在廣泛被采用?！钅壳?，國(guó)內(nèi)主要采用氨-酸法處理尾氣。4.1.7.1尾氣中有害物的處理☆尾氣中主要有SO2，極少量SO3及酸霧，必須回收，以減少環(huán)4.1.7.2燒渣的綜合利用◆鐵的利用◆：硫鐵礦焙燒后有大量燒渣，爐底燒渣含鐵量較低，殘硫較高，一般要處理后才能用于煉鐵。礦塵經(jīng)收集后可以直接用于煉鐵，其中含硫量低?？傊瑹幚砘驹瓌t是盡量利用它來(lái)煉鐵。

根據(jù)礦渣的成份也可用于制FeCl3,FeSO4,Fe2O3等。特別是礦渣中若含貴金屬如黃金等，則要專門(mén)設(shè)計(jì)將其提取出來(lái)?！舻V渣生產(chǎn)水泥◆：如果鐵含量較少，成份復(fù)雜，煉鐵效益很低時(shí)，可以用礦渣生產(chǎn)水泥。4.1.7.2燒渣的綜合利用◆鐵的利用◆：硫鐵礦焙燒后有大4.1.7.3污酸污水污液的處理生產(chǎn)過(guò)程中必定有廢酸、廢水和廢液，并且其中可能含有少量砷、硒、氟等。絕不能隨便排放，必須處理達(dá)標(biāo)后才能排放。若污水量大，治理成本較高，所以目前都推廣環(huán)保型兩轉(zhuǎn)兩吸工藝。處理方法：

加堿中和：加石灰石等堿性物質(zhì)中和并將砷氟等有害物質(zhì)除去。

硫化中和：主要用于冶煉煙氣產(chǎn)生的污酸處理。一般要先除去鉛再經(jīng)硫化除去銅和砷，最后再中和清液達(dá)標(biāo)排放。4.1.7.3污酸污水污液的處理生產(chǎn)過(guò)程中必定有廢酸、廢水4無(wú)機(jī)大宗化學(xué)品(化學(xué)工藝學(xué))課件空氣

爐氣思考：從沸騰爐出來(lái)的爐氣的成分有哪些?是否直接通入接觸室？礦渣思考：黃鐵礦石為什么要粉碎？為什么要通入強(qiáng)大的空氣流？沸騰爐空氣爐氣思考：礦渣沸騰爐思考：怎樣選擇適宜的條件N2思考：從接觸室出來(lái)的氣體成分是什么？溫度：400至500攝氏度壓強(qiáng)：常壓

催化劑：五氧化二礬接觸室思考:此處出來(lái)的氣體是什么成分?說(shuō)說(shuō)接觸室中熱交換器的作用?思考：怎樣選擇適宜的條件N2思考：從接觸室出來(lái)的氣體成分是什吸收塔思考：吸收三氧化硫?yàn)槭裁床挥盟拖×蛩?，而?8.3%的濃硫酸？濃硫酸為什么必須從塔頂噴下？從吸收塔中排出的氣體有那些成分？能否直接排入大氣？吸收塔思考：吸收三氧化硫?yàn)槭裁床挥盟拖×蛩?，而沸騰爐接觸氧化室吸收塔硫鐵礦空氣SO2、O2SO2、O2SO3SO2、O298.3%濃硫酸濃硫酸接觸法制取硫酸的基本流程沸騰爐接觸氧化室吸收塔硫鐵礦空氣SO2、O2SO2、O2SO4無(wú)機(jī)大宗化學(xué)品(化學(xué)工藝學(xué))課件小結(jié)：接觸法制硫酸SO2的制備（造氣）SO2的催化氧化SO3的吸收沸騰爐接觸室

吸收塔S+O2=SO2或4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO22SO2+O2=2SO3SO3+H2O=H2SO4化學(xué)反應(yīng)速率理論速率、平衡理論、熱交換原理逆流吸收原理三原理三階段三設(shè)備三反應(yīng)小結(jié)：接觸法制硫酸SO2的制備（造氣）SO2的催化氧化SO34.2純堿純堿，又叫碳酸鈉，俗稱“蘇打”相對(duì)分子量（或原子量）105.991、密度2.532kg/dm32、熔點(diǎn)851℃3、性狀白色粉末或細(xì)粒4、溶解情況易溶于水，水溶液呈堿性。不溶于乙醇、乙醚。5、其他吸濕性強(qiáng)，能因吸濕而結(jié)成硬快。4.2純堿純堿，又叫碳酸鈉，俗稱“蘇打”純堿的用途純堿是一種大噸位化工原料，用途極其廣泛

制造玻璃制肥皂硬水變軟水石油和油類的堿精制冶煉工業(yè)上的應(yīng)用化學(xué)工業(yè)上的應(yīng)用洗滌、印染、漂白及其他純堿的用途純堿是一種大噸位化工原料，用途極其廣泛生產(chǎn)方法歷史：18世紀(jì)以前，天然堿、草木灰→1791年路布蘭法（食鹽+硫酸）→1861年氨堿法（蘇維爾法）→1942聯(lián)合制堿法（制堿泰斗侯德榜），純堿與肥料聯(lián)合生產(chǎn)。侯德榜(1890-1974)，字致本，名啟榮，著名化學(xué)家，“侯氏制堿法”的創(chuàng)始人。他為祖國(guó)的化學(xué)工業(yè)事業(yè)奮斗終生，并以獨(dú)創(chuàng)的制堿工藝聞名于世界，像一塊堅(jiān)硬的基石，托起了中國(guó)現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的大廈，被稱為“國(guó)寶”。生產(chǎn)方法歷史：侯德榜(1890-1974)，字致本，名啟榮，生產(chǎn)方法1、氨堿法生產(chǎn)純堿2、聯(lián)堿堿法生產(chǎn)純堿（侯氏法）生產(chǎn)方法1、氨堿法生產(chǎn)純堿1861年比利時(shí)人蘇維爾提出此法。原料：食鹽，石灰石，焦炭，氨。優(yōu)點(diǎn)：原料來(lái)源方便，質(zhì)量好，成本低，連續(xù)生產(chǎn)。4.2.2氨堿法制純堿1861年比利時(shí)人蘇維爾提出此法。4.2.2氨堿法制純氨堿法制純堿生產(chǎn)步驟

氨堿法制備純堿是以氯化鈉(NaCl)和碳酸鈣(CaCO3)為原料：①石灰石的煅燒和石灰乳的制備。碳酸鈣經(jīng)過(guò)焙燒產(chǎn)生CO2和CaO，CO2作為制取純堿的原料，CaO則與水反應(yīng)生成石灰乳。②氨鹽水的制備。制備飽和鹽水并除去其中雜質(zhì)，鹽水吸氨制成氨鹽水。③氨鹽水碳酸化。CO2與NH3在NaCl水溶液中沉淀出碳酸氫鈉(NaHCO3)，用過(guò)濾法將其從母液中分出；④NaHCO3再經(jīng)焙燒制得純堿(Na2CO3)。⑤副產(chǎn)CaO經(jīng)水合、NH4Cl反應(yīng)制得氯化鈣；⑥釋放的NH3循環(huán)利用，再與NaCl和CO2制備NaHCO3

。氨堿法制純堿生產(chǎn)步驟氨堿法制備純堿是以氯化鈉(N4.2.2.1石灰石的煅燒和石灰乳的制備（1）石灰石的煅燒

石灰石的主要成分為CaCO3，還有少量MgCO3及SiO2、Fe2O3及Al2O3等雜質(zhì)。

煅燒反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，通常靠固體燃料（焦炭或無(wú)煙煤）燃燒供給熱量。因此，在石灰石煅燒分解的同時(shí)進(jìn)行碳的燃燒：

C(s)+O2(g)=CO2(g)+393.8KJ/mol4.2.2.1石灰石的煅燒和石灰乳的制備（1）石灰石的煅燒

煅燒石灰石大多采用豎式窯，結(jié)構(gòu)如圖所示。

粉碎的石灰石(50~120mm)和焦炭(20~50mm)，按一定比例經(jīng)上料吊罐送進(jìn)石灰窯頂部。經(jīng)布料器使石灰石和焦炭均勻平整分布，窯內(nèi)料層距窯頂2.5~3.5m，石灰石窯內(nèi)停留時(shí)間約18~24h?？諝?5kPa)上升穿過(guò)料層燃燒。生成的CO2(約40%)從爐頂引出，爐灰(CaO)從底部采出。窯內(nèi)溫度范圍940~1200℃，溫度太高，可能結(jié)疤或生成“過(guò)燒石灰”也不利。煅燒石灰石大多采用豎式窯，結(jié)構(gòu)如圖所示。（2）石灰乳的制備

煅燒石灰石得到的CaO稱為生石灰，與水發(fā)生水合反應(yīng)生成氫氧化鈣，為消化過(guò)程：

消化過(guò)程放出大量熱，生石灰體積膨脹松散。因加入水量的不同可得到粉末的消石灰、稠厚的石灰膏、懸浮液的石灰乳、以及水溶液的石灰水。實(shí)際生產(chǎn)中，Ca(OH)2是過(guò)飽和的，是溶液與未溶解固體的混合物，稱為石灰乳。要求石灰乳較稠為好，這樣對(duì)蒸氨過(guò)程有利。但太稠了粘度大，易堵塞管道。

（2）石灰乳的制備煅燒石灰石得到的CaO稱4.2.2.2鹽水的精制與吸氨

(1)飽和鹽水的制備和精制精制的目的：將粗鹽中所含雜質(zhì)如Ca鹽和Mg鹽等除去。因?yàn)樵谖瞻焙吞妓峄^(guò)程中，可能生成氫氧化鎂和碳酸鈣沉淀，使管道堵塞或影響產(chǎn)品質(zhì)量。先加入石灰乳使鎂離子變成鈣離子：

Mg2++Ca(OH)2(s)=Mg(OH)2(s)+Ca2+除鈣可用下列兩法之一：2NH3

+CO2+H2O+Ca2+=CaCO3(s)+2NH4+

Na2CO3

+Ca2+=CaCO3(s)+2Na+石灰-氨-CO2法石灰-純堿法4.2.2.2鹽水的精制與吸氨

(1)飽和鹽水的制備和兩種除鈣方法比較☆氨法可用尾氣中的氨，省原料，但生成的氯化銨對(duì)碳酸化過(guò)程不利?！罴儔A法：用產(chǎn)品堿去除鈣雖損耗了部分產(chǎn)品，但沒(méi)有氯化銨生成，對(duì)后續(xù)工序碳酸化有利。為了加速沉降過(guò)程，可加適當(dāng)助沉劑（聚丙烯酰胺），使形成絮狀沉淀，可以縮短沉降時(shí)間，提高設(shè)備生產(chǎn)能力。兩種除鈣方法比較☆氨法可用尾氣中的氨，省原料，但生成的氯化

目的：制備合乎碳酸化要求的氨鹽水吸氨過(guò)程的主要反應(yīng)為：

NH3+H2O=NH4OHH=-35.2kJ/mol2NH3+CO2+H2O=(NH4)2CO3H=-95.2kJ/mol反應(yīng)放熱較多，每kg氨吸收成氨鹽水可放熱4280kJ。如不及時(shí)移走，可使系統(tǒng)溫度升高95℃。溫度升高，氨分壓增加，對(duì)吸收過(guò)程不利。故要用多個(gè)塔外水冷器冷卻。使塔中部溫度為60℃，底部為30℃。副反應(yīng)有與鈣鎂離子反應(yīng)生成沉淀的反應(yīng)。(2)鹽水吸氨目的：制備合乎碳酸化要求的氨鹽水(2)鹽水吸氨吸氨的主要設(shè)備是吸氨塔，其結(jié)構(gòu)如圖。氨從中部引入，引入處反應(yīng)劇烈，溫升大，所以部分吸氨液循環(huán)冷卻后繼續(xù)。上部各段都有溶液冷卻循環(huán)以保證塔內(nèi)溫度。澄清桶的目的是除去少量鈣鎂鹽沉淀，達(dá)到雜質(zhì)含量少于0.1kg/m-3的標(biāo)準(zhǔn)。操作壓力略低于大氣壓，減少氨損失和循環(huán)氨引入。

圖4.7氨澄清桶二次鹽水吸氨的主要設(shè)備是吸氨塔，其結(jié)構(gòu)如圖。圖4.7氨澄清桶二次4.2.2.3氨鹽水的碳酸化（1）碳酸化過(guò)程的基本原理目的：為了獲得碳酸氫鈉結(jié)晶，以便過(guò)濾、煅燒得到成品。氨鹽水吸收二氧化碳的反應(yīng)：

NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4ClNaCl+NH4HCO3=NaHCO3+NH4Cl4.2.2.3氨鹽水的碳酸化（1）碳酸化過(guò)程的基本原理碳酸化過(guò)程的反應(yīng)機(jī)理分為三步：①氨鹽水先與CO2反應(yīng)生成氨基甲酸銨②氨基甲酸銨水解生成碳酸氫銨③碳酸氫銨與鈉離子反應(yīng)生成碳酸氫鈉碳酸化過(guò)程的反應(yīng)機(jī)理分為三步：CO2+2NH3=NH4+

+NH2COO－

CO2+NH3=H++NH2COO－

NH3+H+=NH4+

還有CO2水化反應(yīng)

CO2+H2O=H2CO3CO2+OH-=HCO3－由于水化反應(yīng)速度慢，且溶液中氨的濃度比OH－離子濃度大很多，所以主要生成氨基甲酸銨。①氨鹽水先與CO2反應(yīng)生成氨基甲酸銨中間反應(yīng)歷程反應(yīng)的可能性小，經(jīng)歷兩個(gè)中間反應(yīng)歷程CO2與氨的反應(yīng)速度較水化速度快CO2+2NH3=NH4++NNH2COO－

+H2O

=NH3

+HCO3－

2NH2COONH4=NH4HCO3+2NH3生成的氨可繼續(xù)進(jìn)行碳酸化過(guò)程

CO2+2NH3=NH4+

+NH2COO－碳酸氫鹽也存在下述反應(yīng)

HCO3－

=H++CO32－

pH值為8~10.5時(shí)主要形成HCO3－

，堿性更強(qiáng)時(shí)主要生成CO32－。②氨基甲酸銨水解生成碳酸氫銨同一反應(yīng)NH2COO－+H2O=NH3+HC③碳酸氫銨與鈉離子反應(yīng)生成碳酸氫鈉

Na++HCO3－=NaHCO3(s)反應(yīng)到一定時(shí)間后，氨基甲酸銨的水解是控制步驟，所以塔中要保持足夠的溶液量使反應(yīng)時(shí)間充分。③碳酸氫銨與鈉離子反應(yīng)生成碳酸氫鈉（2）碳酸化塔

氨鹽水碳酸化是在碳酸化塔中進(jìn)行。碳酸化塔大致可分為兩部分，上部是CO2吸收段；中下部為冷卻段，是NaHCO3析出的區(qū)域，其間有十個(gè)列管式水箱，通水間接冷卻碳酸化液。直徑有2m、2.5m、3m，總高度在23.5~27.8m。碳酸化塔由許多鑄鐵塔圈組裝，每圈之間裝有笠形泡帽，塔板是略向下傾的中央開(kāi)孔漏液板，孔板和笠帽邊緣有分散氣泡是齒縫以增加氣液間的接觸面積。為使碳酸化徹底，不同濃度的CO2從不同位置進(jìn)入，中部進(jìn)入分解石灰石的含40%左右的窯氣；底部引入NaHCO3煅燒爐來(lái)的含CO2超過(guò)90%的爐氣。（2）碳酸化塔氨鹽水碳酸化是在碳酸化塔中進(jìn)行問(wèn)題：為什么濃度高的CO2(煅燒來(lái))從底部通入，而濃度低的CO2(窯氣來(lái))從中部送入？氨鹽水進(jìn)塔溫度約30~50℃，塔中部溫度升到60℃左右，中部不冷卻，但下部要冷卻，控制塔底溫度在30℃以下，保證結(jié)晶析出。溫度條件中注意碳化塔中部溫度高些。其原因是一方面反應(yīng)本身有一些熱量放出，另一方面主要是考慮結(jié)晶初期溫度高一點(diǎn)對(duì)晶粒長(zhǎng)大有利，可形成較大晶體以利過(guò)濾。同時(shí)冷卻速度不宜過(guò)快，過(guò)快可能形成結(jié)晶漿，難于過(guò)濾分離。生產(chǎn)中要注意清洗堵塞的結(jié)晶及雜質(zhì)沉淀。往往一塔生產(chǎn)，另一塔清洗。用新鮮氨鹽水和稀CO2使結(jié)晶生成碳酸鹽溶解除去。問(wèn)題：為什么濃度高的CO2(煅燒來(lái))從底部通入，而濃度低的C(3)重堿的過(guò)濾碳化塔底的母液僅含45-50%的晶漿，煅燒分離前需要過(guò)濾。常用真空過(guò)濾機(jī)來(lái)完成它，真空過(guò)濾機(jī)操作示意如圖。過(guò)濾順序依次為：吸入、吸干、洗滌、擠壓、再吸干、刮卸、吹氣等。(3)重堿的過(guò)濾碳化塔底的母液僅含45-50%的晶漿，煅真空過(guò)濾機(jī)真空過(guò)濾機(jī)4.2.2.4重堿的煅燒2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)平衡CO2分壓如下表pCO2T/°C溫度/℃30507090100110120pCO2/kPa0.834.016.055.297.41671704.2.2.4重堿的煅燒2NaHCO3(s)=Na2CO3從上表已看出，100℃左右已能滿足常壓操作溫度要求，但實(shí)際操作溫度較高，達(dá)到160~190°C左右。這是因?yàn)闇囟壬?，反?yīng)速度增長(zhǎng)很快。例如160度時(shí)完全分解約需1小時(shí)，而在190度時(shí)卻只需30分鐘。組成隨時(shí)間變化如圖。從上表已看出，100℃左右已能滿足常壓操作溫度要求，但實(shí)際操（2）煅燒副反應(yīng)和煅燒爐

煅燒分解過(guò)程中，濾餅中的雜質(zhì)也要分解：

煅燒分解過(guò)程生成的氯化鈉會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，所以在前面的真空過(guò)濾中，要進(jìn)行洗滌以除去易溶水的氯化銨，避免煅燒過(guò)程氯化鈉生成。煅燒過(guò)程得到的CO2濃度高，要回收用于碳酸化過(guò)程，進(jìn)入碳酸化塔的下部。蒸汽煅燒爐結(jié)構(gòu)如下圖。（2）煅燒副反應(yīng)和煅燒爐煅燒分解過(guò)程中，濾煅燒過(guò)程還包括返堿。原因是：爐內(nèi)水分含量高時(shí)，煅燒時(shí)容易結(jié)疤。所以犧牲一些產(chǎn)品堿，將其返回爐中使?jié)駢A量不致太多，以保證分解過(guò)程順利進(jìn)行。煅燒過(guò)程還包括返堿。原因是：爐內(nèi)水分含量高時(shí)，煅燒時(shí)容易結(jié)疤(3)重質(zhì)純堿的制造

蒸汽煅燒爐制得的純堿的密度約0.6t/m3。這種純堿叫輕質(zhì)純堿。輕質(zhì)純堿所占體積大，不便于包裝運(yùn)輸，使用損失也較大。所以生產(chǎn)中要再加工使其成為堆積密度為0.8~1.0t/m3的重質(zhì)純堿。主要方法有：

擠壓法：直接加壓到40~45MPa，壓成片然后再破碎過(guò)篩得到重質(zhì)產(chǎn)品。

水合法：先在150~170℃下將輕灰送入水混機(jī)，使混合物含水17~20％，在水混機(jī)內(nèi)發(fā)生發(fā)下反應(yīng)：

再將水混機(jī)出來(lái)的一水碳酸鈉加熱煅燒除去水分，雖然化學(xué)成分沒(méi)有變化，但所得碳酸鈉的堆積密度可達(dá)到0.9~1.0t/m3，稱重質(zhì)純堿。(3)重質(zhì)純堿的制造蒸汽煅燒爐制得的純堿4.2.2.5氨的回收氨堿法生產(chǎn)純堿時(shí)，氨是循環(huán)利用的。因此要將母液中的氨鹽分解以回收氨。此過(guò)程稱為蒸氨過(guò)程。蒸氨過(guò)程的主要反應(yīng)如下：

NH4HCO3=NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)NaHCO3+NH4Cl=NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)+NaCl(s)Na2CO3+2NH4Cl=2NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)+2NaCl(s)后兩反應(yīng)很少，不能有效回收結(jié)合氨，還要注入石灰乳產(chǎn)生下列反應(yīng)：2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3(g)+H2O(g)+CaCl2(s)4.2.2.5氨的回收氨堿法生產(chǎn)純堿時(shí)，氨是循環(huán)利用的。因蒸氨過(guò)程與設(shè)備

蒸氨過(guò)程在蒸氨塔中進(jìn)行，蒸氨塔如右圖所示。底部保持110~117℃，塔頂約80~85℃。蒸氨溫度不高，蒸氨熱源也常用低壓蒸汽，蒸出的混合氣經(jīng)冷凝除水后再送去吸氨過(guò)程。蒸氨塔主要由母液預(yù)熱器、加熱段和石灰乳蒸餾段組成，總高可達(dá)40m。母液預(yù)熱器由7~10個(gè)臥式列管水箱組成，安置在蒸餾塔的頂部，管內(nèi)走母液，管外是蒸出的氨水蒸汽。母液溫度從常溫上升到70℃進(jìn)入塔中部加熱段。氨水蒸汽從約85℃降溫到65℃進(jìn)入冷凝器除去大部分水汽，至吸氨工序。加熱段是填料床，預(yù)熱的母液與下部上升的氨水熱蒸汽直接接觸，填料能增加氣液接觸面積，加速傳質(zhì)、傳熱。母液通過(guò)加熱段，蒸出游離的NH3和CO2，剩下的溶液中主要含NH4Cl。蒸氨過(guò)程與設(shè)備蒸氨過(guò)程在蒸氨塔中進(jìn)行，蒸氨塔蒸氨塔內(nèi)組分特點(diǎn)

蒸氨塔內(nèi)組分變化如右圖。實(shí)際操作過(guò)程中還應(yīng)注意以下兩部位：

①加熱段與石灰乳蒸餾段連接處：因加熱后液體基本無(wú)游離氨，平衡氨分壓接近零。而下部來(lái)的氣體氨含量高，有部分氨反而要溶于液體中，所以加熱段并不能完全將游離氨除凈。

②料液入口處：加母液處與逸出的高濃度氨接觸，氨分壓大于飽和壓力，因而有部分蒸出的氨溶于母液。所以要注意加料地點(diǎn)，應(yīng)從塔頂稍下一些部位加入，以確保：蒸氨塔內(nèi)組分特點(diǎn)蒸氨塔內(nèi)組分變化如右圖。4.2.2.6氨堿法制堿生產(chǎn)總流程主要分為石灰煅燒制CO2、鹽水預(yù)處理、吸收制氨鹽水、碳酸化、氨的回收、煅燒制純堿等系統(tǒng)。氨堿法生產(chǎn)流程如下圖4.2.2.6氨堿法制堿生產(chǎn)總流程主要分為石灰煅燒制CO氨堿法原則工藝流程氨堿法原則工藝流程爐氣氨堿法制純堿流程爐氣氨堿法制純堿流程石灰煅燒制CO2飽和食鹽水的精制氨堿法示意流程N(yùn)aHCO3

Ca(OH)2氨的回收石灰煅燒制CO2飽和食鹽水的精制氨堿法示意流程N(yùn)aHCO31、有時(shí)候讀書(shū)是一種巧妙地避開(kāi)思考的方法。12月-2212月-22Sunday,December11,20222、閱讀一切好書(shū)如同和過(guò)去最杰出的人談話。03:27:3403:27:3403:2712/11/20223:27:34AM3、越是沒(méi)有本領(lǐng)的就越加自命不凡。12月-2203:27:3403:27Dec-2211-Dec-224、越是無(wú)能的人，越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。03:27:3403:27:3403:27Sunday,December11,20225、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強(qiáng)。12月-2212月-2203:27:3403:27:34December11,20226、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。11十二月20223:27:34上午03:27:3412月-227、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過(guò)于提升自我。。十二月223:27上午12月-2203:27December11,20228、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2022/12/113:27:3403:27:3411December20229、一個(gè)人即使已登上頂峰，也仍要自強(qiáng)不息。3:27:34上午3:27上午03:27:3412月-2210、你要做多大的事情，就該承受多大的壓力。12/11/20223:27:34AM03:27:3411-12月-2211、自己要先看得起自己，別人才會(huì)看得起你。12/11/20223:27AM12/11/20223:27AM12月-2212月-2212、這一秒不放棄，下一秒就會(huì)有希望。11-Dec-2211December202212月-2213、無(wú)論才能知識(shí)多么卓著，如果缺乏熱情，則無(wú)異紙上畫(huà)餅充饑，無(wú)補(bǔ)于事。Sunday,December11,202211-Dec-2212月-2214、我只是自己不放過(guò)自己而已，現(xiàn)在我不會(huì)再逼自己眷戀了。12月-2203:27:3411December202203:27謝謝大家1、有時(shí)候讀書(shū)是一種巧妙地避開(kāi)思考的方法。12月-2212月101第4章無(wú)機(jī)大宗化學(xué)品第4章無(wú)機(jī)大宗化學(xué)品

4.1硫酸4.1.1概述硫酸(H2SO4，分子量98.078)為無(wú)色透明油狀液體。三氧化硫(SO3，分子量80.062)有多種聚合體，液體(常壓下溫度低于27℃冷凝)三氧化硫也為無(wú)色透明油狀液體。在化學(xué)意義上，H2SO4是指SO3與H2O在摩爾比為1的化合物，即100％硫酸，故有時(shí)稱100％硫酸為SO3的一水合物。通常指硫酸為SO3與H2O摩爾比小于1的任意比例混合物，當(dāng)SO3與H2O摩爾比大于1時(shí)，稱為發(fā)煙硫酸。在自然界中，游離硫酸存在與某些火山地帶的溫泉中、硫化金屬礦山的泉水、以及酸雨中。硫酸是重要的基本化學(xué)工業(yè)原料。在大宗生產(chǎn)的化學(xué)品中，硫酸的產(chǎn)量居于首位。在化肥、冶金、國(guó)防、有機(jī)合成、石油煉制等工業(yè)都有廣泛用途。4.1硫酸4.1.1概述(1)硫酸的物理性質(zhì)性質(zhì)數(shù)據(jù)密度(20℃)，g/cm3(t℃)，g/cm3熔點(diǎn)，℃沸點(diǎn)，℃蒸汽壓，Pa溶解熱(10.37℃)，kJ/mol熱容(0℃)，J/(mol.K)1.830510.37±0.05275±5(有文獻(xiàn)：270、279.6)0.67(25℃)，27(100℃)10.7104

硫酸與水二元體系的最高恒沸點(diǎn)為：98.479%H2SO4，326±5℃，此時(shí)的飽和蒸汽壓為(kPa)：(1)硫酸的物理性質(zhì)性質(zhì)數(shù)據(jù)密硫酸是無(wú)機(jī)化工、有機(jī)化工中用量最大、用途最廣的化工產(chǎn)品。主要用于生產(chǎn)磷肥(在我國(guó)占硫酸總量的65-75%)；此外還可用于生產(chǎn)無(wú)機(jī)鹽、無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸、化纖、塑料、農(nóng)藥、顏料、染料、硝化纖維、TNT、硝化甘油及中間體等；石油、冶金行業(yè)也都大量使用。被稱為工業(yè)之母。硫酸的用途硫酸是無(wú)機(jī)化工、有機(jī)化工中用量最大、用途最廣的化工產(chǎn)品。硫酸4.1.2硫酸生產(chǎn)工藝（1）生產(chǎn)硫酸的原料硫鐵礦：主要成份是FeS2。磁硫鐵礦：主要成份為Fe7S8。含S量越高，鍛燒時(shí)放熱越多。兩種礦含S量相同時(shí)，磁硫鐵礦鍛燒放熱量比普通硫鐵礦高30%左右。自然開(kāi)采的硫鐵礦都含有很多雜質(zhì)，使礦呈灰、褐、黃銅等不同顏色。通常含硫量只有30%~50%。硫磺：使用天然硫磺生產(chǎn)硫酸最好，但我國(guó)礦少。其它原料：硫酸鹽、冶煉煙氣、含硫工業(yè)廢料等。4.1.2硫酸生產(chǎn)工藝（1）生產(chǎn)硫酸的原料硫鐵礦：主要成份（2）硫酸的工藝流程①二氧化硫氣體的制備：硫鐵礦在高溫下焙燒，生成二氧化硫氣體。②爐氣的凈化：除去爐氣中的雜質(zhì)和水分。③二氧化硫的催化氧化：在催化劑作用下，將二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫。④三氧化硫的吸收：用濃硫酸吸收三氧化硫，硫酸中水與三氧化硫反應(yīng)即成不同規(guī)格的產(chǎn)品硫酸。（2）硫酸的工藝流程接觸法：

SO2→SO3+H2O→H2SO4原料及預(yù)處理三廢處理吸收轉(zhuǎn)化焙燒凈化接觸法主要過(guò)程接觸法：原料三廢吸轉(zhuǎn)焙凈接觸法主要過(guò)程4.1.3二氧化硫爐氣的制備4.1.3.1硫鐵礦的焙燒過(guò)程中國(guó)的商品硫鐵礦的含硫量一半在30～42％，有塊狀和粉狀兩種，焙燒之前需要干燥、粉碎、篩分。(1)硫鐵礦的焙燒反應(yīng)主要反應(yīng)：

2FeS2=2FeS+S2

H>0可逆吸熱

S2+O2=SO2

H<0可逆放熱

4FeS+7O2=2Fe2O3+4SO2

H<0上述反應(yīng)的總反應(yīng)式：

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2

H=-3411kJ/mol放熱反應(yīng)若氧氣不足，還有生成Fe3O4的反應(yīng)：

3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2

H=-2435kJ/mol

4.1.3二氧化硫爐氣的制備4.1.3.1硫鐵礦的焙可見(jiàn)，硫鐵礦焙燒是強(qiáng)烈放熱反應(yīng)，除可供反應(yīng)自熱進(jìn)行外，還需要移出反應(yīng)余熱。反應(yīng)生成的二氧化硫及過(guò)量氧、氮和水蒸氣等其他氣體統(tǒng)稱為爐氣；鐵的氧化物及其他固態(tài)物統(tǒng)稱為爐渣?？梢?jiàn)，硫鐵礦焙燒是強(qiáng)烈放熱反應(yīng)，除可供反應(yīng)自熱進(jìn)行外，還需要

（2）焙燒過(guò)程（氣-固非均相）①氣流中氧氣向硫鐵礦表面擴(kuò)散②吸附在固體表面上的氧與硫鐵礦反應(yīng)③生成的二氧化硫穿過(guò)氧化鐵礦渣層自表面向氣流擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)證明：對(duì)于整個(gè)焙燒過(guò)程，硫化亞鐵與氧反應(yīng)速度為控制步驟。（2）焙燒過(guò)程（氣-固非均相）①氣流中氧氣向硫鐵礦表面擴(kuò)散硫鐵礦焙燒是非均相反應(yīng)，反應(yīng)平衡常數(shù)很大，通常認(rèn)為可進(jìn)行到底。所以生產(chǎn)中關(guān)鍵是反應(yīng)速度決定了生產(chǎn)能力。焙燒反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系如右圖。（3）焙燒速度及其影響因素Tlgk441560727977硫鐵礦焙燒是非均相反應(yīng)，反應(yīng)平衡常數(shù)很大，通常認(rèn)為可進(jìn)行到底實(shí)驗(yàn)證明，焙燒反應(yīng)第三階段活化能較小，受氧的擴(kuò)散控制。460~560℃范圍為第一階段，斜率大，活化能大。溫度升高，反應(yīng)速率增加很快?；瘜W(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)控制。

560720C范圍為過(guò)渡階段，反應(yīng)速度受溫度影響較小。>720C為第三階段，反應(yīng)速度隨溫度升高再增加，但增加幅度小。實(shí)驗(yàn)證明，焙燒反應(yīng)第三階段活化能較小，受氧的擴(kuò)散控制。460☆提高焙燒速率的途徑☆1.提高操作溫度。但不宜太高，溫度太高會(huì)使?fàn)t內(nèi)結(jié)疤，焙燒反而不能順利進(jìn)行。通常溫度范圍為850950C。2.減小硫鐵礦粒度?？梢詼p小擴(kuò)散阻力，增加接觸面積，對(duì)第三階段速度增加有利。3.增加空氣與礦粒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。4.提高入爐空氣氧含量?！钐岣弑簾俾实耐緩健?.提高操作溫度。但不宜太高，溫度太4.1.3.2沸騰焙燒與焙燒爐

沸騰焙燒即流態(tài)化焙燒。在沸騰爐中，當(dāng)爐內(nèi)風(fēng)速大到一定程度時(shí)，床層表面開(kāi)始鼓起氣泡，隨著風(fēng)速加大鼓泡逐漸劇烈，氣泡在上升過(guò)程中合并長(zhǎng)大騰涌而出。礦粒在床層中上下翻動(dòng)，床面明顯起伏。4.1.3.2沸騰焙燒與焙燒爐沸騰焙燒即流態(tài)化焙燒。1、沸騰焙燒爐的結(jié)構(gòu)類型：直筒型、擴(kuò)大型、錐型。擴(kuò)大型沸騰爐主要包括：

1、風(fēng)室

2、分布板

3、沸騰層

4、上部燃燒空間硫鐵礦空氣SO2、O21、沸騰焙燒爐的結(jié)構(gòu)硫鐵礦空氣SO2、O2典型沸騰焙燒爐結(jié)構(gòu)如右圖。下部為沸騰區(qū)，中部為擴(kuò)散區(qū)，上部為焙燒空間。沸騰區(qū)耐火磚較厚。而上部耐火磚較薄，這是為了減小爐內(nèi)與鋼壁的溫度差，減小二氧化硫在壁上凝結(jié)，從而減小腐蝕。擴(kuò)散區(qū)空氣室典型沸騰焙燒爐結(jié)構(gòu)如右圖。下部為沸騰區(qū)，中部為擴(kuò)散區(qū)，上部為空氣礦渣

爐氣沸騰爐硫鐵礦空氣SO2、O2空氣礦渣爐氣沸騰爐硫鐵礦空氣SO2、O2優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)強(qiáng)度大硫的燒出率高傳熱系數(shù)高產(chǎn)生的爐氣二氧化硫濃度高適用的原料范圍廣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便2、沸騰焙燒爐的特點(diǎn)不足：爐塵量大，爐塵占總燒渣的60%-70%，除塵凈化系統(tǒng)負(fù)荷大。需將硫鐵礦粉碎至較小粒度，需高壓鼓風(fēng)機(jī)，動(dòng)力消耗大。優(yōu)點(diǎn)：2、沸騰焙燒爐的特點(diǎn)不足：4.1.3.3焙燒工藝條件爐溫控制在850-950℃爐底壓力9-12kPa爐氣含SO210-14%左右4.1.3.3焙燒工藝條件爐溫控制在850-950℃目的：

除去無(wú)用雜質(zhì)，提供合格原料氣。4.1.4爐氣的凈化主要爐產(chǎn)氣物SO2O2水蒸氣

砷和硒的化合物礦塵使催化劑中毒對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響凈化措施：除塵洗滌干燥雜質(zhì)的危害及凈化要求目的：除去無(wú)用雜質(zhì)，提供合格原料氣。4.1.4爐氣的凈化4.1.4.1爐氣凈化的方法依塵粒的大小，可相應(yīng)采用不同的凈化方法塵粒粒徑＞10μm→自由沉降室or旋風(fēng)分離器塵粒粒徑0.1～10μm→電除塵器塵粒粒徑＜0.05μm→液相洗滌法除塵方法機(jī)械除塵電除塵（1）爐氣除塵4.1.4.1爐氣凈化的方法依塵粒的大小，可相應(yīng)采用不同的（2）砷和硒的清除三氧化二砷和二氧化硒常用水或稀硫酸洗滌爐氣來(lái)清除。爐氣中的三氧化二砷、二氧化硒的含量隨溫度下降顯著降低。溫度降到50℃以下氣相中含量已經(jīng)很少。洗滌形成的固體顆粒，形成酸霧凝聚中心，在除霧器可以將其除去。方法：固體吸附、濕法凈化（2）砷和硒的清除三氧化二砷和二氧化硒常用水或稀硫酸洗滌爐氣(3)酸霧的形成和清除①酸霧的形成爐氣中少量SO3要與水反應(yīng)生成硫酸，溫度較低時(shí)爐氣中大多數(shù)SO3都轉(zhuǎn)化成硫酸蒸汽。②酸霧的清除酸霧只能在后續(xù)的電除霧器中除去。(3)酸霧的形成和清除①酸霧的形成②酸霧的清除4.1.4.2爐氣凈化的工藝流程爐氣的凈化過(guò)程按洗滌劑的不同，可分為水洗流程和酸洗流程。（1）水洗流程：

在水洗流程中，爐氣先經(jīng)旋風(fēng)分離器除去粗礦塵，后序過(guò)程則有不同組合。①經(jīng)典水洗流程：文-泡-文流程②新型水洗流程：文-泡-電流程水洗流程排污量大，污水處理困難，已被淘汰。4.1.4.2爐氣凈化的工藝流程爐氣的凈化過(guò)程按洗滌劑的不工藝流程工藝流程（2）酸洗流程：

用稀硫酸洗滌爐氣，除去其中的礦塵和有害物質(zhì)，降低爐氣溫度。①“三塔二電”酸洗流程②“二塔二電”稀酸洗流程③熱濃酸洗流程（2）酸洗流程：一洗二洗一級(jí)電沉二級(jí)電沉酸30%酸5%酸增濕塔三塔兩電一洗二洗一級(jí)電沉二級(jí)電沉酸30%酸5%增濕塔三塔兩電熱爐氣在第一洗滌塔被硫酸洗滌，除去了爐氣中大部分礦塵及雜質(zhì)；進(jìn)入第二洗滌塔進(jìn)一步被洗滌冷卻，這時(shí)爐氣中的硒砷氧化物已基本冷凝，一部分被洗滌酸帶走，成為酸霧凝聚中心的則在電除霧器中除去；爐氣經(jīng)增濕塔冷卻和增濕，使酸霧粒徑增大，然后進(jìn)入第二段電除霧器，進(jìn)一步除掉酸霧和雜質(zhì)。熱爐氣在第一洗滌塔被硫酸洗滌，除去了爐氣中大部分礦塵及雜質(zhì)；☆兩類凈化流程的比較☆水洗流程簡(jiǎn)單、投資省、操作方便，砷和氟的凈化率都高。但SO3和SO2溶于水難于回收，使S的利用率低。最大不足是排放有毒含塵污水多，環(huán)境污染大。(每噸硫酸約排15噸污水！)酸洗流程中酸可循環(huán)使用，多余酸排出系統(tǒng)他用?？衫脿t氣中的SO3，提高了S的利用率。酸泥中的砷硒也可回收。最大優(yōu)點(diǎn)是排污量少，約為水洗流程的1/200~1/300。目前投產(chǎn)的工廠一般都不允許采用水洗流程！☆兩類凈化流程的比較☆水洗流程簡(jiǎn)單、投資省、操作方便，砷和氟4.1.5二氧化硫的催化氧化4.1.5.1催化劑①鉑

活性高；價(jià)貴，易中毒。②氧化鐵

價(jià)廉；≥640℃才有活性。③釩催化劑*

活性高，價(jià)中，穩(wěn)定性好。

★主催化劑V2O5★助催化劑K2SO4★載體硅膠、硅藻土、硅酸鋁

*工業(yè)上通常為柱型：Φ4~10mm，H為6~15mm

4.1.5二氧化硫的催化氧化4.1.5.1催化劑①鉑目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的是S101和S105。催化劑S101S102S105密度/kg?dm-30.60~0.650.35~0.600.60~0.70孔隙率/%>50>50>50比表面m2?g-13~63~66~8起燃溫度/℃410~420410~420380~390活性溫度/℃415~600420~600400~550最高操作溫度/℃600600500國(guó)產(chǎn)釩催化劑的主要性能補(bǔ)充目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的是S101和S105。催化劑S101S10催化劑毒物及其危害釩催化劑的主要毒物：砷、硒、氟和酸霧。砷的毒害主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是釩催化劑能吸附As2O3，堵塞催化劑活性表面；二是500℃以上高溫V2O5能與As2O3生成V2O5?As2O5

，這是一種易揮發(fā)物質(zhì)，從而造成釩的損失。硒在溫度較低時(shí)對(duì)釩催化劑有毒害，但加熱后(400-500℃)可以復(fù)原。HF能與二氧化硅生成SiF4，破壞載體，使催化劑粉碎。F還能與V反應(yīng)生成VF5,其沸點(diǎn)低(112.2℃)，也要造成釩的損失。酸霧腐蝕鋼設(shè)備，腐蝕的粉塵落在催化劑表面上使其活性降低。同時(shí)積累的FeSO4可能使催化劑結(jié)塊。催化劑毒物及其危害釩催化劑的主要毒物：砷、硒、氟和酸霧。

SO2氧化成SO3是在固體催化劑(V2O5)上進(jìn)行的轉(zhuǎn)化率較大的氣固相催化反應(yīng)：SO2催化氧化的反應(yīng)機(jī)理1、催化劑表面活性中心吸附氧分子，且使之分解為活潑氧原子（控制步驟）2、催化劑表面活性中心吸附SO2分子3、被吸附的SO2和氧分子化合為SO3分子4、SO3分子從催化劑表面脫附進(jìn)入氣相SO2氧化成SO3是在固體催化劑(V2O5)上進(jìn)行的轉(zhuǎn)化率4.1.5.2SO2催化氧化工藝條件的選擇（1）最適宜溫度放熱反應(yīng)都存在一個(gè)最佳溫度問(wèn)題。最佳溫度公式與合成氨的一樣。只要由平衡常數(shù)求出平衡溫度，就可求最佳溫度。上式是由平衡常數(shù)與其表達(dá)式結(jié)合導(dǎo)出的。平衡溫度最佳溫度4.1.5.2SO2催化氧化工藝條件的選擇（1）最適宜溫度反應(yīng)速度與溫度的關(guān)系轉(zhuǎn)化率To最佳溫度曲線X↑，To↓T相同，X↑，r↓反應(yīng)速度與溫度的關(guān)系轉(zhuǎn)化率To最佳溫度曲線X↑，To↓T相同確定SO2轉(zhuǎn)化反應(yīng)溫度的原則：在催化劑活性溫度范圍內(nèi)，使反應(yīng)盡可能沿著最適宜溫度線進(jìn)行。在反應(yīng)初期，轉(zhuǎn)化率較低，反應(yīng)可在較高溫度下進(jìn)行，需將原料預(yù)熱至催化劑的起燃溫度，隨著反應(yīng)進(jìn)行，適當(dāng)移去反應(yīng)熱；反應(yīng)后期，轉(zhuǎn)化率較高，反應(yīng)需在較低溫度下進(jìn)行。確定SO2轉(zhuǎn)化反應(yīng)溫度的原則：（2）二氧化硫的起始濃度

SO2起始濃度

a增加，r降低，達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率所需的催化劑用量增加。反之a(chǎn)減少，r增大，但設(shè)備其它條件不變時(shí)，生產(chǎn)能力下降。所以兩方面考慮這二個(gè)因素，r和a都要適當(dāng)。a——[SO2]1—設(shè)備折舊；2—催化劑用量；3—總費(fèi)用。（2）二氧化硫的起始濃度a——[SO2]1—設(shè)備折舊SO2最適宜濃度：爐氣中[SO2]為7%左右。

[SO2]↓,生產(chǎn)能力↓，Cat層阻力↑；

[SO2]↑,[O2]↓,X轉(zhuǎn)↓。

∴當(dāng)采用兩轉(zhuǎn)兩吸時(shí)，SO2濃度可提高至8~9%。SO2最適宜濃度：爐氣中[SO2]為7%左右。最終轉(zhuǎn)化率與一定的工藝流程和生產(chǎn)條件有關(guān)。通常有一最佳值，超過(guò)此值生產(chǎn)成本會(huì)顯著上升。一般說(shuō)來(lái)97.5-98%較合適。但若有SO2回收裝置，還可取低一點(diǎn)。如果采用兩轉(zhuǎn)兩吸流程，最終轉(zhuǎn)化率可達(dá)99.5%。X轉(zhuǎn)↑，S利用率↑，尾氣SO2↓∴采用一轉(zhuǎn)一吸時(shí),X轉(zhuǎn)97.5~98%

兩轉(zhuǎn)兩吸時(shí),X轉(zhuǎn)99.5%最終轉(zhuǎn)化率對(duì)成本的影響x相對(duì)成本（3）最終轉(zhuǎn)化率最終轉(zhuǎn)化率與一定的工藝流程和生產(chǎn)條件有關(guān)。通常有一最佳值，超4.1.5.3二氧化硫轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì)一般有以下主要原則：①滿足最佳溫度要求，以提高催化劑利用率；②生產(chǎn)能力大，可以省料、省地、省投資；③壓降小，可省能；④換熱面積足夠大，保證熱量平衡；⑤催化劑裝填系數(shù)大，體積不變時(shí)提高生產(chǎn)能力；⑥便于安裝檢修更換催化劑。轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)如下圖：4.1.5.3二氧化硫轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì)一般有以下主要原則：ⅠⅣⅡⅢⅤ123SO2SO2SO2中間換熱器冷激段ⅠⅣⅡⅢⅤ123SO2SO2SO2中間換熱器冷激段工業(yè)上普遍采用多段換熱式固定床反應(yīng)器按換熱方式的不同，分為多段間接換熱式和多段冷激式換熱式兩類。工業(yè)上普遍采用多段換熱式固定床反應(yīng)器（1）多段間接換熱式催化劑床層被分成幾段，反應(yīng)過(guò)程與換熱過(guò)程交替進(jìn)行，通常設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)或器外換熱器間接進(jìn)行換熱。為了過(guò)程盡可能