工业制硫酸

长春工业大学 化工环保化工环保 工业制硫酸废弃物处理 地 球,是我们人类从古至今赖以生存的家园.在这个 家园里,有许多可以供我们生存的资源.但是 水可载 舟,焉能覆舟 .如果我们不保护我们的家园,无节制的 向她索取,那地球,她还可以像一个母亲一样养育我 们吗? 王海南王海南 2016/11/3 Thursday2016/11/3 Thursday 长春工业大学 目录目录 一．硫酸简介. - 1 - 1.1 硫酸的应用 .- 1 - 1.2 硫酸的发展过程. - 1 - 1.2.1 早期的硫酸生产 - 1 - 1.2.2 硝化法的兴衰- 2 - 1.2.3 接触法 - 2 - 1.2.4 近现代发展- 3 - 1.2.5 硫酸工业简史- 3 - 1.2.6 中国硫酸工业的发展.- 4 - 二．硫酸的工业制备 .- 4 - 2.1 接触法制硫酸. - 4 - 2.2 SO2气体的制取 - 7 - 2.4 SO3 的吸收转化工序- 8 - 2.5 废渣及废气处理 - 10 - 2.5.1 硫酸渣 - 10 - 2.5.2 硫酸渣处理 .- 11 - 2.5.3 尾气中的二氧化硫回收. - 16 - I 长春工业大学 一．硫酸简介一．硫酸简介 1.11.1 硫酸的应用硫酸的应用 硫酸是一种重要的基本化工原料，是化学工业中最重印染、无 机盐要的产品，主要用于制造无机化学肥料，其次作为基础化工原 料用于有色金属的冶炼、石油精炼和石油化工、纺织工业、某些无 机酸和有机酸、橡胶工业、油漆工业以及国防军工、农药医药、制 革、炼焦等工业部门，此外还用于钢铁酸洗。合成纤维、涂料、洗 涤剂，制冷剂、饲料添加剂、石油精炼、有色金属冶炼，钢铁、医 药和化学工业等，也都离不开硫酸。硫酸的产量常常被用作衡量一 个国家工业发展水平的标志。 1.21.2 硫酸的发展过程硫酸的发展过程 1.2.1 早期的硫酸生产 15 世纪后半叶，B.瓦伦丁在其著作中,先后提到将绿矾与砂共热, 以及将硫磺与硝石混合物焚燃的两种制取硫酸的方法。约1740 年， 英国人 J.沃德首先使用玻璃器皿从事硫酸生产，器皿的容积达 300l。 在器皿中间歇地焚燃硫磺和硝石的混合物，产生的二氧化硫和氮氧 化物与氧、水反应生成硫酸，此即硝化法制硫酸的先导。 - 1 - 长春工业大学 1.2.2 硝化法的兴衰 1746 年，英国人 J.罗巴克在伯明翰建成一座 6ft（lft=0.3048m) 见方的铅室,这是世界上第一座铅室法生产硫酸的工厂。1805 年前 后，首次出现在铅室之外设置燃烧炉焚燃硫磺和硝石，使铅室法实 现了连续作业。1827 年，著名的法国科学家 J.－L.盖－吕萨克建议 在铅室之后设置吸硝塔,用铅室产品(65％H2SO4)吸收废气中的氮氧 化物。1859 年，英国人 J.格洛弗又在铅室之前增设脱硝塔，成功地 从含硝硫酸中充分脱除氮氧化物,并使出塔的产品浓度达 76％ H2SO4。这两项发明的结合，实现了氮氧化物的循环利用，使铅室 法工艺得以基本完善。1911 年，奥地利人 C.奥普尔在赫鲁绍建立了 世界上第一套塔式法装置。六个塔的总容积为600m3，日产 14t 硫 酸（以 100％H2SO4 计）。1923 年，H.彼德森在匈牙利马扎罗瓦尔 建成一套由一个脱硝塔、两个成酸塔和四个吸硝塔组成的七塔式装 置，在酸液循环流程及塔内气液接触方式等方面有所创新，提高了 生产效率。铅室法产品的浓度为 65％H2SO4，塔式法则为 76％ H2SO4。在以硫铁矿和冶炼烟气为原料时,产品中还含有多种杂质。 40 年代起，染料、化纤、有机合成和石油化工等行业对浓硫酸和发 烟硫酸的需要量迅速增加，许多工业部门对浓硫酸产品的纯度也提 出了更高的要求，因而使接触法逐渐在硫酸工业中居于主导地位。 1.2.3 接触法 1831 年，英国的 P.菲利普斯首先发明以二氧化硫和空气混合， 并通过装有铂粉或铂丝的炽热瓷管制取三氧化硫的方法。1870 年， 茜素合成法的成功导致染料工业的兴起，对发烟硫酸的需要量激增， 为接触法的发展提供了动力。1875 年，德国人 E.雅各布在克罗伊茨 纳赫建成第一座生产发烟硫酸的接触法装置。他曾以铅室法产品进 - 2 - 长春工业大学 行热分解取得二氧化硫、氧和水蒸气的混合物，冷凝除水后的余气 通过催化剂层，制成含 43％SO3 的发烟硫酸。1913 年，巴登苯胺 纯碱公司发明了添加碱金属盐的钒催化剂，活性较好，不易中毒， 且价格较低，在工业应 用中显示了优异的成效。从此，性能不断有 所改进的钒催化剂相继涌现，并迅速获得广泛应用，终于完全取代 了铂及其他催化剂。 1.2.4 近现代发展 近 30 年的发展 第二次世界大战以后，硫酸工业取得了较大的 发展，世界硫酸产量不断增长（见表）。 世界及部分国家的硫酸产量（Mt,以 100%H2SO4 计） 年份年份 19501950 19601960 19701970 19801980 1.2.5 硫酸工业简史 世界世界 27.81 48.70 92.32 43.01 美国美国 11.82 16.22 26.78 38.24 苏联苏联 2.13 5.39 12.06 23.00 中国中国日本日本 0.07 1.33 2.91 7.64 2.03 4.45 6.93 6.78 法国法国 1.22 2.05 3.68 4.81 联邦联邦 德国德国 1.45 3.17 4.44 4.74 现代的硫酸生产技术也有显著的进步。50 年代初，联邦德国和 美国同时开发成功硫铁矿沸腾焙烧技术。联邦德国的法本拜耳公司 于 1964 年率先实现两次转化工艺的应用，又于 1971 年建成第一座 直径 4m 的沸腾转化器。1972 年,法国的于吉纳-库尔曼公司建造的 第一座以硫磺为原料的加压法装置投产,操作压力为 500kPa,日产 550t(100％H2SO4)。1974 年,瑞士的汽巴－嘉基公司为处理含 - 3 - 长春工业大学 0.5％～3.0％SO2 的低浓度烟气,开发一种改良的塔式法工艺,并于 1979 年在联邦德国建成一套每小时处理 10km3 焙烧硫化钼矿烟气 (0.8％～1.5％SO2)的工业装置。 1.2.6 中国硫酸工业的发展 1874 年，天津机械局淋硝厂建成中国最早的铅室法装置，1876 年投产，日产硫酸约 2t，用于制造无烟火药。1934 年，中国第一座 接触法装置在河南巩县兵工厂分厂投产。1949 年以前，中国硫酸最 高年产量为 180kt(1942)。1983 年硫酸产量达 8.7Mt（不包括台湾 省）,仅次于美国、苏联，居世界第三位。1951 年，研制成功并大 量生产钒催化剂，此后还陆续开发了几种新品种。1956 年，成功地 开发了硫铁矿沸腾焙烧技术，并将文氏管洗涤器用于净化作业。 1966 年,建成了两次转化的工业装置,成为较早应用这项新技术的国 家。在热能利用、环境保护、自动控制和装备技术等方面，也取得 了丰硕成果。 二．硫酸的工业制备二．硫酸的工业制备 2.12.1 接触法制硫酸接触法制硫酸 接触法硫酸生产工艺的核心是通过 SO2气体与 V2O5，催化剂接 触，使 SO2转化为 SO3。