硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理

硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理硫酸生產(chǎn)工藝硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理第一章

概述·

第一節(jié)硫酸的性質(zhì)硫酸是指三氧化硫

(SO?)

和水(H?O)

以任何比例化合的物質(zhì)。純硫酸

(H?SO?)

是一種無色透明的油狀液

體，相對密度為，分子量為。工業(yè)生

產(chǎn)的硫酸系指SO?和H?O以一定比例化

合的溶液，而發(fā)煙硫酸是其中SO?和H?O

摩爾比大于1的溶液。硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理·

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?！?/p>

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(specific

gravity)。

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(zhì)的密

度跟它相除得到的?！?/p>

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?！じ鶕?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，

因為它會浮在水面生，非但救不滅，反而隨硫酸濃度是以所含H?SO?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(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、運輸?shù)仁呛苡袔椭模毫蛩崤c硫酸生產(chǎn)基本原理·

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

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

%H?SO?

具有脫水、氧化、吸水等性能。硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理濃

度%結(jié)品溫度℃固

相濃

度%結(jié)晶溫度℃圓

相7576777879808182838484.5858687-41.0-28.1-19.4-13.6-8.2-3.9+1.5+4.8+7.0+8.0+8.3+7.9+6.6+4.1H共

熔?SO?

·2H?O+H?SO?

·H?OH?SO?

·H?O88899091929393.3949596979899100+0.5-4.3-10.2-17.3-25.6—35.05-37.85—30.8-21.8-13.6-6.3+0.1+5.7+10.45H?SO

·B,D共

熔H,SO,H?O+HSO。H?SO?硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理表5-2-275～100%濃度的硫酸結(jié)晶溫度(2)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。(1)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SO?含量增加而增大，游離

SO?

62%時為最大值，

過后則逐漸減小。硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理硫酸導(dǎo)所酸生產(chǎn)基本原理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。1.硫酸是一種強酸，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H?、H?

S、SO?

、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烈的腐蝕性。硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理Fe+H?SO?=FeSO?+3H?

個·

b、

與金屬氧化物作用，生成硫酸鹽?！?/p>

Fe?O?+3H?SO?=Fe?

(SO?)?+3H?O·

2.濃硫酸具有強的氧化性。CH+2H?SO?

(濃)=CuSO?

+SO?個+2H?O硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理·3.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(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SO?

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。硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理·

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)。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(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HCIO(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：

硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理第二節(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為了明顯顏色差異化，我們特意在暗光環(huán)境下拍攝，效果很明顯，左創(chuàng)天然寧夏構(gòu)機紅中發(fā)紫，右側(cè)則鮮紅靚麗，為硫磺意制枸杞，購買時要千萬小心呦!與硫酸生產(chǎn)基本原理天然優(yōu)質(zhì)枸杞硫磺熏制椅杞VS·

濃硫酸的性質(zhì)(三大特性)a、吸水性濃H?SO4

吸收水形成水合硫

酸分子(H?SO?

nH?O),

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(gòu)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硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理思考：如果不慎在皮膚上沾上了濃硫酸，應(yīng)該怎么辦?C、

強氧化性在濃硫酸溶液中大量存在的是H?SO?

分子而不是H+,H?SO?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(zhì)氧化，

而濃硫酸本身還原成SO?硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理鈍化：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(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(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?！ひ?、硫鐵礦·

主要成分為FeS?·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?！?/p>

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。硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理·

(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(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：

244266℃。硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理·

中國的湖南石門，世界最大的雄黃礦。美 國的內(nèi)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(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?！?/p>

全年可采，雄黃在礦中質(zhì)軟如泥，見空氣

即變堅硬，可用竹刀取其熟透部分，除去雜

質(zhì)泥土，精選后碾細，塵用。雄磺·

化

學(xué)

成

分

：As

70.1%,S

29.9%當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27.36×104

Pa。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。硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理·

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?！?/p>

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。硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理·

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。硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理粉望爆炸硫酸與硫酸生基本原理火山口的硫磺硫酸與硫酸生產(chǎn)塞本原理硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理二、

硫的熔點·

硫的溫度達到熔點時，硫?qū)⑷廴诔删哂辛鲃有再|(zhì)的液體硫。硫的熔點：

110

120℃?！?/p>

正交晶系硫在98.35℃以下穩(wěn)定，98.4℃轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡本盗?，轉(zhuǎn)變熱為，堆積密度。單

斜硫在二115.207℃間穩(wěn)定，115.207℃以上則

變?yōu)橐后w，熔化熱為，堆積密度。硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理(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，

粘度靈

恢復(fù)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。硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理(四)硫磺的組成及常見的雜質(zhì)·1.可熔性的雜質(zhì)：有機烴類物質(zhì)、砷、

硒、碲等?！?.不可熔性的雜質(zhì)：泥土、灰渣、硫鐵

礦、磷礦等?！?/p>

3.液體硫磺中的水份(≤0.1%)、酸度(≤0.005%)?！?/p>

4.硫磺的純度：99.5%。硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理四、

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?！ひ活愂墙佑|法?！?/p>

10.5%左右的二氧化硫

(SO?)

進入轉(zhuǎn)化器，在釩觸媒

(V?O?)

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

(SO?),

其反應(yīng)方程式為：·2SO?(g)+O?(g)

2SO?(g)+Q·此反應(yīng)有三個特點：放熱反應(yīng)、可逆反應(yīng)、體積縮

小的反應(yīng)硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理另一類是亞硝基法(又稱硝化法)·硝化法：

SO?+N?O?+H?O=H?SO?+2NO●

2NO+1/2O?=N?O?·

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?！?/p>

開磷合資及礦肥公司現(xiàn)都是采用硫磺生產(chǎn)

硫酸。

硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理作業(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?硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理·

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(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。硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理第二章硫酸生產(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(zhì)，硫磺的燃燒反應(yīng)通?？梢杂孟率奖硎荆篠+O?=SO?。硫磺燃燒氣體中還有SO?,

其量約相當

SO?的1-5%硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理·

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，當這三個要素同時具備并相互作用時就會產(chǎn)生

燃燒。硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理第二節(jié)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

程硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理例：第一段觸媒層，進氣二氧化硫濃度為%,

進口溫度為430℃,

出口溫度為580℃,

求該段轉(zhuǎn)化率是多少?SO?濃度/%4.05.06.07.08.09.010.0轉(zhuǎn)化率變化1%的溫升值/℃1.171.451.732.002.262.522.78某

段

轉(zhuǎn)

出口溫度進口溫

升

值硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理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：580-430則轉(zhuǎn)化率×1

%

=

66.4%硫酸與硫酸生產(chǎn)基本原理·在使用溫度(400~600℃)下，載體表面上的V205—K2SO4

組分處于熔融狀態(tài)，催化反應(yīng)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(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、酸霧凈化指標應(yīng)按原化工部的規(guī)定，即進轉(zhuǎn)化：水

份克/m3;

酸霧克/m3(一級電霧流程)或0.03

克·

(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(shè)備，

降低設(shè)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/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)過一定時間的運行，飽受水份及S02

氣體的沖擊，其強度逐漸降低，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V205;

含量減少外(仍含V205,35%),其它重要成分K2SQ4

和SiO2含量基本符5A