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硫酸的性质、生产方法和主要设备
2.中国硫酸工业的发展
1874年,天津机械局三分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。1998 年产量为20.495Mt,居第二位。 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。
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。
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。
硫酸的性质、生产方 法和主要设备
主要内容
概述 硫酸的性质 硫酸的生产方法 硫酸合成的工艺及主要设备
第一章 概述
距现今1000年以前就开始制造硫酸,在公元940年在 波斯炼金术的文章里提到,用绿矾FeSO4·7H2O放在 瓶里煅烧,放出SO3和H2O经冷凝使成为H2SO4 ,产 品粘度大,外观像油,所以称为“矾油”,这个绰 号在一些国家仍在沿用。
1.生产方法 至今,硫酸生产的方法有两种:硝化法和接触法。
①硝化法铅室法
②接触法发塔(展式在起法上来基的础)上相为同原处料:来均生以产FHe2SSO2或N4 SO硫2或磺N2O3作为催 化氧化的催化剂
不同处:催化剂 V2O5
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。
后通来过居装上有的铂接粉触或法铂丝的18炽31年热,瓷菲管利制普取斯SO首3(先接以触SO法2和)空。气混合,并 1875年,德国雅各布建成第一座生产发烟硫酸的接触法装置。
1881发起,德国巴决了以硫铁矿为原料进行工业生 产的技术关键。
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。
由于硝化法仅能生产低浓度H2SO4,加上对设备的腐蚀,已 被淘汰。目前主要采用接触法(触媒)。自接触法硫酸生产 工艺出现两转两吸技术来,硫铁矿制酸的工艺基本上没有大 的变化,为沸腾焙烧、电除尘、酸洗净化、电除雾、塔式干 吸、两转两吸。并不断的改进和完善。
联邦德国拜耳公司于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。
当时的接触法装置都使用在较低温度下呈现优良活性的铂催化剂。 但其价格昂贵、容易中毒而丧失活性。为此,早期的接触法装置, 都必须对进入转化工序的气体进行充分的净化。
1906年,美国人F.G.科特雷耳发明高压静电捕集矿尘和酸雾的技术 在接触法工厂获得成功,成为净化技术上的重要突破。
第一次世界大战的爆发,使欧美国家竞相兴建接触法装置,产品 用于炸药的制造。这对接触法的发展颇具影响。
由于庞大的铅室生产效率低、耗铅多和投资高,19世纪后半 期起,不断有人提出各种改进的建议和发明,终于导致以填 充塔代替铅室的多种塔式法装置的问世。
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。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。
3.用途
硫酸用途十分广泛。硫酸在大宗生产的化学品中产量居于前 列,是最重要的化工原料之一,素有“工业之母”之称。在 国民经济各部门有着广泛用途。
硫酸最主要的用途是生产化学肥料,用于生产磷酸、重过磷 酸钙、硫铵等,其消耗量占硫酸产量的60%。
硫酸工业进展如下:
装置大型化;
设备结构和材质的改进;
节能和废热利用;
生产的计算机管理;
减少污染物排放,保护环境。
硫酸生产将向增加能量回收、减少排放和降低成本的方向发 展。
第二次世界大战以后,硫酸工业取得了较大的发展。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。