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硫酸的工業制法

更新時間:2023/05/08

工業制取硫酸分為三個階段:

第一階段:含硫礦物燃燒產生SO2

原料與設備:硫磺或黃鐵礦(FeS2);沸騰爐

反應特點:設備提供高溫條件引發反應,礦粉中的硫元素與空氣中的氧氣反應產生SO2,由于該反應放熱,反應一旦被引發,不需要再額外提供熱量維持反應的進行;

將含硫礦物充分粉碎,預熱后從上口投入沸騰爐,熱空氣以一定流速從設備底部通入,將礦粉吹起翻騰,使空氣與礦粉充分接觸,以提高反應速率以及原料轉化率。

第二階段:SO2催化氧化產生SO3

原料與設備:第一階段產生的SO2并投入催化劑V2O5;接觸室

反應特點:該反應為可逆反應且正向放熱,反應較慢且轉化率低;

通過熱交換將反應放出的熱量帶出,一方面降低溫度使平衡正向移動提高原料的轉化率,另一方面這部分熱量對通入的原料氣體進行預熱提高反應速率,因此該設備也不需要額外提供熱量

第三階段:吸收SO3生成硫酸

原料與設備:第二階段產生的SO3并投入濃硫酸;吸收塔

反應特點:非氧化還原反應,反應放熱;

由于SO3與水反應生成硫酸明顯放熱,若用水吸收會產生酸霧腐蝕設備,濃硫酸沸點高且難揮發,因此使用濃硫酸吸收SO3生成發煙硫酸。SO3氣體從下口通入,濃硫酸從上口噴淋,通過對流使SO3氣體被充分吸收

該工業流程的思考

工業制硫酸的各階段反應均為放熱反應,反應一旦引發,反應放出的熱量可以維持反應持續進行,減少了熱量的消耗;

向設備中投入原料時氣體從下口通入,另一原料從上口投入,通過對流使反應更快更充分;

生產過程中會產生酸性氣體SO2或SO3,需要用堿液吸收尾氣以免氣體泄漏引起環境污染。




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