硫酸及硫酸生產(chǎn)原理

硫酸生產(chǎn)工藝第一篇2024/3/14硫酸生產(chǎn)工藝2024/3/14第一節(jié)硫酸的性質硫酸是指三氧化硫（SO3）和水（H2O）以任何比例化合的物質。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2024/3/14相對密度是指物質的密度與參考物質的密度在各自規(guī)定的條件下之比。一般參考物質為空氣或水。當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，過去稱為比重(specificgravity)。相對密度一般是把水在4℃的時候的密度當作1來使用，另一種物質的密度跟它相除得到的。相對密度只是沒有單位而已，數(shù)值上與實際密度是相同的。根據(jù)某些物質的相對密度，可推測其某種消防特性，采取相應消防措施。如相對密度<1的易燃和可燃液體發(fā)生火災不應用水撲救，因為它會浮在水面上，非但救不滅，反而隨水流散，擴大了損失。因此應使用泡沫、干粉滅火。又如相對密度<1的易燃氣體和蒸氣，容易擴散和空氣形成爆炸性混合物，容易沿地面、溝渠遠距離流動，如遇明火，會發(fā)生返燃。在確定車間、庫房通風口位置時，比空氣輕的氣體，通風口應設在空間的上方；比空氣重的氣體，通風口應設在空間的下方。2024/3/14

硫酸濃度是以所含H2SO4重量的百分數(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。硫酸的結晶溫度特性：硫酸從液體轉變?yōu)楣腆w時的溫度稱為結晶溫度，它隨濃度不同而變化，其變化過程是不規(guī)則的，但是，知道幾種常見的結晶溫度，對搞好硫酸生產(chǎn)、儲存、運輸?shù)仁呛苡袔椭模?/p>

2024/3/14水的反常膨脹現(xiàn)象一般物質由于溫度影響，其體積為熱脹冷縮。但也有少數(shù)熱縮冷脹的物質，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。實驗證明，對0℃的水加熱到4℃時，其體積不但不增大，反而縮小。當水的溫度高于4℃時，它的體積才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)象只能進行到所有水的溫度都達到4℃時為止。當水溫降到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，上面的冷水層結成了冰為止。以上階段熱的交換主要形式是對流。當冰封水面之后，水的冷卻就完全依靠水的熱傳導方式來進行熱傳遞。由于水的導熱性能很差，因此湖底的水溫仍保持在4℃左右。這種水的反常膨脹特性，保證了水中的動植物，能在寒冷季節(jié)內生存下來。這里還應注意到，冰在冷卻時與一般物質相同，也是縮小的。受熱則膨脹，只有在0℃到4℃的范圍內的水才顯示出反常膨脹的現(xiàn)象來。2024/3/14

93%：-27℃98.5%：1.8℃100%：10.371℃硫酸是強酸之一，不僅具有強酸的通性，而且還有它的特性，例如98％H2SO4具有脫水、氧化、吸水等性能。2024/3/142024/3/14

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。

⑴

硫酸的密度

隨著濃度和溫度的變化而不同。當酸濃小于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%時達到最大值，當酸濃在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SO3

62%時為最大值，過后則逐漸減小。

2024/3/142024/3/142024/3/142024/3/14

硫酸是最重要的無機強酸之一，濃硫酸具有強酸性、強氧化性、強的吸水性等。當加熱到30℃以上放出蒸氣，加熱到200℃以上，散發(fā)出三氧化硫。

⒈

硫酸是一種強酸，具有酸的特性，它的化學性質非?；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，放出氫氣，所以它對金屬具有強烈的腐蝕性。2024/3/14

Fe

+

H2SO4

=

FeSO4

+

3H2↑

b、與金屬氧化物作用，生成硫酸鹽。Fe2O3

+

3H2SO4

=

Fe2（SO4）3+

3H2O⒉

濃硫酸具有強的氧化性。Cu

+

2H2SO4（濃）=

CuSO4

+

SO2↑

+

2H2O2024/3/14⒊

濃硫酸具有強的吸水性。

濃硫酸對水有大的親和力，吸收大氣水分，從有機物中提取水份導致碳化。

利用其這一性質可用來作干燥劑，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。2024/3/14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。

分類和命名根據(jù)酸在水溶液中電離度的大小，分為強酸和弱酸；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—O—O—結構而命名。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)；又如HSO、HSO8中含有—O—O—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：2024/3/142024/3/14第二節(jié)硫酸的用途

硫酸用量最大的是生產(chǎn)化學肥料，主要是用于生產(chǎn)磷銨、重過磷酸鈣、硫銨等。

在化學工業(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2024/3/14

濃硫酸的性質（三大特性）

a、吸水性

濃H2SO4吸收水形成水合硫酸分子(H2SO4·nH2O),并放出大量熱,所以濃硫酸通常用作干燥劑.

b、脫水性

濃硫酸可將有機化合物中的氫原子和氧原子按水分子的構成(H:O=2:1)奪取而使有機物脫水碳化.紙,木柴,衣服等遇濃硫酸變黑,這就是因為濃硫酸的脫水性使其碳化的緣故.

2024/3/14

思考：如果不慎在皮膚上沾上了濃硫酸，應該怎么辦？

C、強氧化性

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等非金屬單質氧化,而濃硫酸本身還原成SO2.

2024/3/14

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膜，從而阻止內部的金屬繼續(xù)跟硫酸起反應，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2024/3/14第三節(jié)生產(chǎn)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。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。硫是活潑的化學元素之一，除了鉑、金和惰性氣體外，硫幾乎與其他的化學元素化合組成化合物。2024/3/14（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、丙酮等有機溶劑及二氧化碳。為淡黃色晶體?；瘜W性質比較活潑，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)，也存在負氧化態(tài)，可形成離子化合物、共價化合成物和配位共價化合物。硫的燃點：244～266℃。2024/3/14雄磺

化學成分：As70.1%,S29.9%中國的湖南石門，世界最大的雄黃礦。美國的內華達州紅德堡區(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，雄黃在礦中質軟如泥，見空氣即變堅硬，可用竹刀取其熟透部分，除去雜質泥土，精選后碾細，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，并對細胞有腐蝕作用。2024/3/14

當硫磺粉塵在空氣中的含量≥35g/m-----3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27.36×104Pa。長期在硫粉塵環(huán)境中工作的人員，必須穿戴好防護用品，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。2024/3/14

粉塵是指分散的固體物質。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。2024/3/14

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，就如同可燃氣體或易燃液體的蒸氣與空氣混合一樣，達到一定的濃度遇火源才會發(fā)生爆炸。2024/3/14粉塵爆炸2024/3/14火山口的硫磺2024/3/142024/3/142024/3/14二、硫的熔點

硫的溫度達到熔點時，硫將熔融成具有流動性質的液體硫。硫的熔點：110～120℃。

正交晶系硫在98.35℃以下穩(wěn)定，98.4℃轉變?yōu)閱涡本盗?，轉變熱為12.53J/g，堆積密度2.07g/ml。單斜硫在98.35～115.207℃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。2024/3/14（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，當溫度超過159℃后，粘度隨溫度升高而急劇增大。當繼續(xù)提高溫度達190℃時，硫的粘度達到極大值，當溫度超過190℃后，粘度又恢復到初熔時的特性。當溫度升高到250℃以后，又引起硫的粘度急劇下降。2024/3/14（四）硫磺的組成及常見的雜質1.可熔性的雜質：有機烴類物質、砷、硒、碲等。2.不可熔性的雜質：泥土、灰渣、硫鐵礦、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%。2024/3/14四、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）進入轉化器，在釩觸媒（V2O5）的催化氧化作用下與氧氣在一定溫度下反應生成三氧化硫（SO3），其反應方程式為：

2SO2

（g）+O2

（g）2SO3

（g）+Q此反應有三個特點：放熱反應、可逆反應、體積縮小的反應2024/3/14另一類是亞硝基法（又稱硝化法）

硝化法：SO2+N2O3+H2O=H2SO4+2NO2NO+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。2024/3/14作業(yè):1、硫酸有哪三大特性？2、掌握硫酸的結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？2024/3/14

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，不會造成更嚴重的灼燒。但是如果是大面積灼燒，不能立即用水沖洗。應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。2024/3/14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)出明亮的藍紫色火焰，生成二氧化硫物質，硫磺的燃燒反應通?？梢杂孟率奖硎?S+O2=SO2。硫磺燃燒氣體中還有SO3，其量約相當SO2的1～5％

2024/3/14

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；三是要有一定溫度，稱為燃燒三要素，當這三個要素同時具備并相互作用時就會產(chǎn)生燃燒。2024/3/14第二節(jié)轉化工藝操作條件

轉化工藝操作條件主要有:轉化反應的操作溫度、轉化反應的進氣濃度及轉化器的通氣量

一、轉化反應的操作溫度二氧化硫氣體在觸媒里反應放出的熱量,既沒有移走,也沒有損失,全部用于加熱觸媒和反應氣體本身,這個過程一般稱為絕熱反應過程

2024/3/14SO-2濃度/％4.05.06.07.08.09.010.0

轉化率變化1％的溫升值/℃1.171.451.732.002.262.522.78例:第一段觸媒層,進氣二氧化硫濃度為8.0％，進口溫度為430℃，出口溫度為580℃，求該段轉化率是多少？2024/3/14上面介紹了知道溫差如何求轉化率的方法。反過來，如果知道轉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），就可算出一段進口的最高允許溫度，這對生產(chǎn)控制來說是很有實用價值的。解:查表得溫升值為2.26：則轉化率＝580－4302.26×1%＝66.4%2024/3/14在使用溫度(400~600℃)下，載體表面上的V2O5—K2SO4組分處于熔融狀態(tài)，催化反應實際上是在熔融液層中進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。結合,生成酸霧,再與礦塵作用,會生成硫酸鐵而結皮,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,生成一種低熔點混合物,也會出現(xiàn)結塊現(xiàn)象,導致系統(tǒng)阻力增加,影響轉化效率。水份、酸霧凈化指標應按原化工部的規(guī)定,即進轉化：水份<0.1克/

m3；酸霧<0.005克/m3

(二級電霧流程)或0.03

克/

m3(一級電霧或文氏管除霧流程)；礦塵凈化指標建議控制在不超過1毫克/

m3

2024/3/14（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,破壞機械強度,同時氟會腐蝕設備,降低設備使用壽命。砷凈化指標,建議控制在1毫克/

m3以下；氟凈化指標,建議控制在不超過5毫克/

m32、催化劑再生

硫酸工業(yè)生產(chǎn)中所用的釩催化劑在轉化器中，經(jīng)過一定時間的運行，飽受水份及SO2氣體的沖擊，其強度逐漸降低，以至碎裂，導致床層阻力逐漸加大，轉化率下降，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)化學分析，除了活性組分V2O5；含量減少外(仍含V2O5，3～5%)，其它重要成分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V205

40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處理操作(篩選、粉碎及焙燒等)，2024/3/14仍以上述的一段為例，某段進口的最高允許溫度為：t1=t-(t升×χ0)式中：t1-----某段進口的最高允許溫度t----某段出口的最高允許溫度t升----溫差值χ0----觸媒層轉化率t1=600-(2.26×66.4)=450℃運用此法，在一段出口溫度不準超過600℃情況下，不同二氧化硫的進氣濃度，以平衡時的轉化率算得一段進口的最高允許溫度列于表二。表二:不同二氧化硫濃度下轉化器一段進口的最高允許溫度2024/3/14從表二看出,當進氣濃度高時,進口溫度應低些,否則一段出口就有超過600℃的危險。2024/3/14二、轉化反應的進氣濃度

進入轉化器的二氧化硫濃度，是控制轉化操作中的最重要的條件之一，它的波動將引起轉化溫度、轉化率和系統(tǒng)生產(chǎn)能力的變化。在一定觸媒用量和一定通氣量下，轉化反應能否最有效地進行，主要是取決于二氧化硫濃度的平穩(wěn)性。2024/3/14

轉化反應的溫升隨著進氣濃度增高而增大。因此，采用較高的進氣濃度操作時，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化器，觸媒層局部過熱現(xiàn)象更加嚴重。反過來，如采用較低的進氣濃度操作時，因發(fā)熱量少，溫度低，會使整個轉化系統(tǒng)的溫度條件不能維持，輕者是末端或后兩段不反應、轉化率低，重者連一段溫度條件也難維持，無法進行生產(chǎn)。2024/3/14看顏色想原因聞氣味強烈的刺激性氣味有毒做比較溶解性沸點無色氣體比空氣密度大容易液化易溶于水能引發(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為－10０Ｃ1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、容易液化、易溶于水的氣體。二氧化硫的物理性質2024/3/14“黃”銀耳是怎樣“長”成“白里透紅”的呢？2024/3/14酸雨pH值＜5.6SO2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2024/3/142024/3/142024/3/142024/3/142024/3/142024/3/14三、轉化器的通氣量

進入轉化器的氣量多少，不僅直接影響轉化溫度、二氧化硫濃度和轉化率的變化，而且決定著硫酸產(chǎn)量。硫酸產(chǎn)量與通氣量的關系:硫酸產(chǎn)量愈多需要通氣量就越大。2024/3/14進入轉化器的氣量多少，不僅直接影響轉化溫度、二氧化硫濃度和轉化率的變化，而且決定著硫酸產(chǎn)量。硫酸產(chǎn)量與通氣量的關系:硫酸產(chǎn)量愈多需要通氣量就越大，可根據(jù)下式進行計算：式中:G---硫酸產(chǎn)量,kg/h;

Xr---最終轉化率,％;η吸---吸收率,％;C進------轉化器進口二氧化硫濃度,％;V標---標準狀況下的通氣量,m3/h;2024/3/14鼓風機出口壓力的變化與通氣量的關系:鼓風機出口壓力的大小，是表示在一定風量下鼓風機出口以后的所有設備、管道閥門所表現(xiàn)出來的阻力情況，在生產(chǎn)設備中、管道、閥門等阻力的大小是隨氣速而變化的，也就是鼓風機出口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；2024/3/14例:某硫酸廠鼓風機通氣量是25000m3/h。出口壓力是11.77kPa,因任務需要增產(chǎn)20％硫酸,問這時鼓風機出口壓力應開大到多少?解:根據(jù)公式,出口壓力應開大到:2024/3/14

鼓風機出口壓力的大小，是表示在一定風量下鼓風機出口以后的所有設備、管道閥門所表現(xiàn)出來的阻力情況，在生產(chǎn)設備中、管道、閥門等阻力的大小是隨氣速而變化的，也就是鼓風機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、體積、物質的量、溫度間關系的狀態(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，V為理想氣體的體積，n表示氣體物質的量，而T則表示理想氣體的熱力學溫度；還有一個常量：R為理想氣體常數(shù)。PV=nRT2024/3/14國產(chǎn)觸媒國產(chǎn)三種主要觸媒的裝填。Ｓ101型可裝于轉化器的任何一段，Ｓ102型應裝入轉化器前數(shù)段，不要裝入最后的一段，Ｓ107型及其它型號的低溫觸媒應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%，顏色正常，都可再用。進口觸媒有VK38裝在1.2.4段、VK48裝在3段，主要是根據(jù)SO2和SO3的濃度進行裝填，高裝VK48。2024/3/14

觸媒在制造過程中雖已經(jīng)過二氧化硫預飽和，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。但是在轉化開車時，當溫度達到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，在新觸媒升溫過程中轉化器通入二氧化硫氣體時，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，要分階段逐步地進行2024/3/14第三節(jié)三氧化硫的吸收一、三氧化硫吸收的原理和反應（一）吸收過程的原理當氣體與液體接觸時，混合氣體中某種易溶性氣體組分選擇性地溶解于液體中，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：物理吸收和化學吸收2024/3/141.物理吸收吸收過程不發(fā)生化學變化，為單純的物理過程。2.化學吸收吸收過程伴隨有化學反應的發(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。習慣上統(tǒng)稱為三氧化硫的吸收。2024/3/14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，一切質量和熱量的傳遞必須克服氣膜和液膜阻力后才可進行，這就是我們所稱的雙膜理論。2024/3/142024/3/142024/3/14

大多數(shù)硫酸廠都是使用硫酸來吸收轉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，其反應式如下：

nSO3+H2O→H2SO4+(n-1)SO3由此反應可知，隨著SO3與水量比例的改變，可以生成各種濃度的硫酸。若使n﹥1，生成發(fā)煙硫酸；n=1，生成無水硫酸；n﹤1時，則生成含水硫酸。（二）三氧化硫吸收過程和反應2024/3/14（二）三氧化硫吸收過程和反應

硫酸吸收SO3氣體的過程，大體按下述五個步驟進行：1.氣體中的三氧化硫從氣相主體中向界面擴散。2.穿過界面的三氧化硫在液相中向反應區(qū)擴散。3.與三氧化硫起反應的水分,在液相主體中向反應區(qū)擴散。4.三氧化硫和水在反應區(qū)進行化學反應。5.生成的硫酸向液相主體擴散。2024/3/14事實上，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。2024/3/14式中：η---吸收率，%a---進吸收裝置的三氧化硫數(shù)量，mol;b---出吸收裝置的三氧化硫數(shù)量，mol;2024/3/14二、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、設備結構和氣速、氣溫。p8

2024/3/14（一）硫酸濃度的影響

從三氧化硫吸收反應方程式中可以看出，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，從單純完成化學反應的角度來看，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，才能達到上述要求，而且以98.3%為最好，當濃度超過或低于98.3%時，吸收效率都是逐步下降的，只有當濃度為98.3%時，吸收率最高。2024/3/14

吸收酸濃度過高或過低引起的吸收率下降，在實際生產(chǎn)上可直接從尾氣顏色的變化上加以判斷，經(jīng)驗告訴我們，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，往往是吸收酸濃度過低引起的。2024/3/14（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增加。對吸收過程來說，在進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。2024/3/14

影響吸收溫度的另一個因素是進塔氣溫。從氣體吸收的情況來看，進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，進塔氣溫不能太低，原因有兩點：1.需增大氣體冷卻設備和動力消耗，若轉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.低于露點溫度時會產(chǎn)生酸霧，引起吸收率下降并造成設備腐蝕。2024/3/14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?？偟恼f來,為了達到較高的吸收率，必須在操作上對影響吸收溫度的因素實行控制。通常的辦法是：1.調節(jié)進塔氣體溫度；2.調節(jié)進塔酸溫；3.調節(jié)噴淋酸量。2024/3/14（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，當超過規(guī)定指標后，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，增大動力消耗。2024/3/14（四）氣流速度的影響

所謂氣流速度，是指在單位時間內，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，嚴重時還會造成氣體大量帶液。當然，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。2024/3/14三、酸霧的產(chǎn)生當用含硫高的燃料時，燃燒后形成的SO2有一部分會進一步被氧化成SO3，且與煙氣中的水蒸汽結合成硫酸蒸汽。煙氣中硫酸蒸汽的凝結溫度稱為酸露點，它比水露點要高很多。煙氣SO3(或者說硫酸蒸汽)含量愈多，酸露點就愈高，煙氣中的酸露點可達140～160℃，甚至更高。2024/3/14第四節(jié)尾氣SO2的吸收以氨為堿性脫硫劑，SO2+XNH3+H2O=(NH4)XH2-XSO3x=1.0-2.0。當x=1.0，相當于1分子氨結合1分子SO2，形成亞硫酸氫氨；當x=2.0，相當于2分子氨結合1分子SO2，形成亞硫酸銨。在氣相中，SO2和NH3主要按下述反應進行：SO2＋NH3＋H2O＝NH4HSO3也就是說，在氣相中，不會生成(NH4)2SO3，只生成NH4HSO3。2024/3/14第五節(jié)影響循環(huán)水質的原因硫酸生產(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，進行物質和熱量傳遞；使空氣中的氧能較好的溶于水中，直到水中的氧接近平衡溶解度。循環(huán)水經(jīng)過換熱設備，由于吸收熱量，溫度升高，降低了氧的溶解度，使水中的溶解氧在局部地區(qū)達到過飽和，造成溶解氧去極化作用而使設備腐蝕。經(jīng)過涼水塔的循環(huán)水與含二氧化碳較低的空氣（只占0.03-0.1%）接觸，水中的CO2被空氣帶出而進入空氣中，使水中的重碳酸鹽類幾乎全部轉變?yōu)樘妓猁}類，使生成碳酸鹽垢的趨勢增強。2024/3/14什么叫極化作用、去極化作用?

金屬在腐蝕過程中，電流在陽極部位向陰極部位流動，這說明陽極部位和陰極部位之間有電位差。電位差越高，金屬的腐蝕過程就越快。

但是當反應產(chǎn)物或其他物質覆蓋在陰極表面時，會引起這種電位差產(chǎn)生變化，就會阻止或減少這種電流的流動。這種引起電位發(fā)生變化的過程，稱為極化作用。

極化作用可以抑制腐蝕過程的