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硫酸的生产历史及原理
硫酸是一种广泛应用的化学品，其生产历史可以追溯到古代。
以下是硫酸的生产历史及原理的一个简要概述：
1. 古代：早在公元前8世纪，古希腊人就开始使用含硫物质（如黄铁矿）与石灰石反应制备硫酸。
2. 中世纪：欧洲的阿拉伯化学家阿尔-拉齐曼在9世纪首次提出了通过将铁与硫磺一起加热制备硫酸的方法。
3. 18世纪：瑞典化学家卡尔·威廉·舍勒在1746年使用铁矾（硫酸铁）与石灰进行实验，首次成功地用冰冷的水浸泡炉渣，从而生成硫酸。
4. 工业化生产：随着工业革命的进行，19世纪硫酸的大规模工业化生产得以实现。
最初是使用硫磺和炉渣反应生成硫酸，后来发展出更高效的方法。
5. Contact Process（接触法）：1887年，英国化学家希尔和麦克阿瑟提出接触法。
该方法使用稀硫磺与氧气在催化剂的作用下反应生成二氧化硫，然后再与氧气反应生成三氧化硫。
三氧化硫与水反应生成硫酸。
接触法是目前硫酸工业生产的主要方法，采用硫磺为原料，利用催化剂（如铂金或二氧化钒）催化三氧化硫与水反应生成硫酸。
这个过程主要包括以下步骤：
1) 加热反应器，使硫磺熔化。
2) 将空气通入反应器，使硫磺燃烧生成二氧化硫。
3) 进一步给反应器通入空气，让二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫。
4) 将冷却液（通常是硫酸）喷入反应器，与三氧化硫混合反应生成硫酸。
5) 将产生的硫酸与冷却液分离，并经过后处理步骤得到纯度较高的硫酸。
以上就是硫酸的生产历史及其主要生产方法的简要概述。
随着科技的发展，目前还有其他一些新的硫酸生产方法不断涌现。
中国的硫酸工业发展经历了多个阶段，从早期的传统工艺到现代化的工业化生产。
以下是中国硫酸工业发展的主要阶段：
传统工艺阶段（古代-19世纪末）：古代中国已经存在使用硫矿石进行制酸的技术。
然而，规模相对较小且工艺落后。
到了19世纪末，随着西方工业技术的引入，中国开始了硫酸工业的现代化进程。
引进与发展阶段（20世纪初-1949年）：在20世纪初，中国开始引进西方的硫酸工业技术和设备。
最早的硫酸厂建立于上海、天津和山东等地，采用湿法工艺进行生产。
这个阶段的发展相对较慢，受到了战争和政治动荡的影响。
工业化发展阶段（1949年至今）：中华人民共和国成立后，中国加快了硫酸工业的发展步伐。
在1950年代，中国建立了大型硫酸厂，开始采用硫磺和石膏等资源进行硫酸生产。
随着国民经济的发展和技术的进步，硫酸工业得到了迅速发展。
中国建立了一批大型硫酸厂，提高了硫酸产量和质量，并逐步实现了硫酸工业的现代化。
环保与创新阶段（21世纪至今）：随着环境保护意识的增强，中国在硫酸工业中加大了对污染物排放的控制和治理力度。
通过采用先进的脱硫技术和废气处理设备，减少了硫酸工业对环境的负面影响。
同时，中国也在硫酸工艺和技术创新方面取得了重要进展，提高了生产效率和质量。
中国的硫酸工业经历了从传统工艺到现代化工业化的发展过程。
在政策支持和技术创新的推动下，中国硫酸工业不断发展壮大，为国民经济的发展和产业结构的优化做出了重要贡献。
化学工程与工艺发展历史
化学工程与工艺的发展历史可追溯至19世纪末和20世纪初，随着化学工业的发展，新的工艺和技术出现了。
下面是化学工程与工艺发展历史的主要里程碑：
1.工业革命（18世纪末至19世纪初）：化学工业开始快速发展，涌现了许多重要的工业产品，如硫酸、碱、颜料和染料。
2.十九世纪末至二十世纪初：化学工业的范围不断扩大，新的化学产品不断出现，如煤焦油、合成橡胶、合成纤维和塑料。
3.二十世纪初至中期：工业化学工程的发展加快，特别是在化学反应工程和分离过程方面的进展。
出现了许多新的化学反应法和工艺，同时分离过程的效率和经济性也有了大幅提高。
4.二十世纪中后期：出现了许多新的化学工程领域，如生物技术、环境保护和材料科学等。
同时，计算机和自动化技术的广泛应用使得化学工程领域的设计、开发和管理更加高效和精确。
5.当代：化学工程与工艺领域的前沿研究主要涉及以下方面：生物工程、纳米科技、可持续发展、碳捕捉和利用以及化学工程废物的处理和处置。
总之，化学工程与工艺发展历史的每个阶段都体现了科技进步和人类文明的发展，同时也是工业发展的必然结果。
今天，化学工程与工艺已成为许多关键行业的基石，如能源、制药、食品生产和化妆品等。
硫酸生产工考试考试题（题库版）1、填空题与矿产硫磺相比，从石油、天然气中回收的硫磺具有纯度（）、对硫酸生产有害的杂质含量（）的特点。
正确答案：高；低2、判断题锅炉汽包压力升高，汽包蒸汽温度随之升高；（江南博哥）锅炉汽包压力下降，汽包蒸汽温度不一定随之下降。
正确答案：错3、填空题在正常生产情况下，如果转化钒触媒因（）而活性下降，则其活性无法恢复。
正确答案：超温4、判断题钒催化剂能改变SO2的平衡转化率。
正确答案：错5、多选关于硫酸腐蚀性的描述，下列表述正确的是（）。
A.在稀硫酸和浓硫酸中溶解氧的含量较低，在中等浓度硫酸中溶解氧的含量较高。
因此，金属在稀硫酸和浓硫酸中容易钝化，降低腐蚀速度B.金属在硫酸中的腐蚀速度随着温度的升高而加快C.金属在硫酸中的腐蚀速度随着浓度的升高而加快D.硫酸对金属的腐蚀，一般随着硫酸的流速增加而增大正确答案：A, B, D6、问答题废热锅炉炉水出现浑浊或呈茶色的原因是什么？正确答案：①给水浑浊或硬度过高会造成此现象。
造成给水这种现象的常见原因是给水组成中凝结水、补给水等浑浊或硬度大，如凝汽器泄漏、补给水污染等；②锅炉长期不排污或排污量不够会造成此现象；③新炉或检修后的锅炉在启用初期也可能会出现此现象；④焚硫炉燃烧工况或水流动工况不正常，负荷波动较大也可能会造成此现象。
7、问答题计算题：某化工厂用一台换热器冷却一种高温气体，冷却水进口温度为303K，出口温度为313K，冷却水用量qm为1100kg/h，水的比热：cp=4.18kJ/（kg×℃）；气体进口温度为363K，出口温度为323K，求换热器的热负荷Q。
正确答案：Q=qm×cp（t冷2-t冷1）=1100×4.18×（313-303）=45980kJ/h≈12.77kJ/s换热器的热负荷约为45980kJ/h（或12.77kJ/s）。
8、单选常温下，浓硫酸会与（）发生化学反应。
毕业设计年产18万吨硫酸厂的设计摘要：硫酸作为一种基本的无机化工产品，在国民经济的很多部门如化工、轻工、冶金、化肥等领域都有着广泛的用途。
本设计采用了先进的两转两吸钒触媒接触法制硫酸技术，二氧化硫尾气采用了氨水溶液进行吸收并制得有用的副产物。
本设计的年生产能力为12.3万吨硫酸，其主要生产过程包括以下工序：硫铁矿的焙烧、炉气的净化、二氧化硫的转化、三氧化硫的吸收和尾气的处理。
本设计说明书的编制包括：硫酸生产原理与生产工艺流程的论证、物料衡算与热量衡算、主体设备的设计与选型、转化工段的工厂的车间布臵设计以及防腐安全等内容。
关键词：硫酸; 接触法; 两转两吸流程The factory design of producing one hundred and eightythousand tons of sulfuric acid a yearAbstract: As a basic inorganic chemical product, sulfuric acid has extensive applications in many fields of domestic economy such as chemical engineering, light industry, metallurgy and fertilizer etc. In this design, the same advanced twice transition and twice absorption contact sulfuric acid manufacture method has been adopted, and the exhaust gas of SO2 was absorbed by the solution of NH3•H2O and the SO2can be reclaimed. The capacity of our design is 180000t/a. The main production process consists of the combustion of sulfur ore, the oxidation of SO2, the absorption of SO3 and the treatment of exhaust gas. The specification of the design consists: introduction, demonstration of the method of producing vitriol, calculation of materials balance and energy balance, design and selection of main equipments, the layout of oxidation process of the plant, anticorrosion and security etc.Keywords: sulfuric acid; contact method; twice transition and twice absorptionprocess.第一章引言1.1 硫酸工业的发展概况硫酸的制造，始于八世纪。
化工的起源和发展史
化工的起源可以追溯到远古时期，当时人类开始尝试从大自然中提取和利用物质。
最早的化工活动包括制作染料、制作陶器和制作酒精等。
在古代文明中，化工技术得到了进一步的发展。
在古埃及，人们学会了提炼金属和制造玻璃；在古希腊，人们开始研究和应用一些基本的化学原理，如酸碱中和和各种矿物的提取。
然而，化工领域真正的革命发生在18世纪的工业革命时期。
化学家们开始探索和发现大量新的化合物和反应。
英国化学家约瑟夫·普利斯特利是工业化学的奠基人之一，他发明了生产
硫酸和盐酸的方法，开创了化学工业的先河。
19世纪是化工领域的蓬勃发展时期，这一时期被称为化学的“世纪”。
许多重要的化学原理和实验室技术被发现和建立，如有机合成和无机合成的基础知识、化学反应动力学和热力学等。
同时，许多化学家也积极探索和研究新的应用领域，例如合成染料、燃料和肥料等。
20世纪的化工发展更加迅速，化学合成和化学工程技术进一
步完善和发展。
无机和有机合成广泛应用于各个领域，如医药、农业、能源等。
并且，化工工艺的自动化和规模经济也促进了化工行业的快速发展。
至今，化工已经成为一个庞大而综合的领域，包括各种领域的应用，如材料科学、药物研发、生物技术和环境保护等。
化工
不仅在经济发展中发挥了重要作用，还在改善人类生活和环境保护方面发挥了重要作用。
第一章概述第一节硫酸工业的发展世界上最早的硫酸，产生于15世纪后半叶，当时的原料为绿矾石[FeSO4·7H2O]。
通过对其加热分解和吸收制出硫酸。
这种方法距今已有500多年的历史了。
到了1746年世界上第一座运用亚硝基法制酸的工厂，铅室法制取硫酸在英国的伯明翰建成并投入生产。
这就是世界上最早的铅室法制酸工厂。
之后在硫酸工业和其它工业的推动下，又出现了塔式法制酸。
尽管如此，到了1940年，染料、化纤、有机合成及石油、化工等工业取得了逢勃发展，它们不仅增加了对硫酸的需求量，特别对硫酸浓度提出了更高的要求（需要发烟硫酸）。
万里铅室法、塔式法成品酸浓度不够（产品酸：65%、76%）从而不能满足上述工业部门的需要。
必需寻求制酸的新方法。
接触法诞生于1831年，用二氧化硫在空气中通过接触铂粉或铂丝并在炽热条件下制取三氧化硫为生产高浓度硫酸创造了条件。
这就是最早的接触法，触媒用昂贵的铂。
此法到了20世纪初得到了迅速的发展。
特别是1913年，前西德BASF AG公司发明出了活性好、不易中毒，而价格又较便宜的钒触媒。
钒触媒取代了铂触媒，从而推动了硫酸工业的快速发展。
世界上接触法硫酸生产装置始建于19世纪末和20世纪初，并采用了钒催化剂，到20世纪60年代，钒催化剂得到了广泛应用。
50年代初，前联邦德国和美国同时开发了硫铁矿沸腾焙烧技术。
1964年前联邦德国的一家公司开始应用两次转化工艺，70年代初又建成年产500KT硫磺制酸装置和年产360KT硫铁矿制酸装置。
90年代初，加拿大的一家公司采用美国孟山都环境化学公司技术，建成年产2900KT冶炼烟气制酸装置。
近年来，国外还出现了三转三吸工艺和加压法转化流程。
催化剂开发方面力求活性高、起燃温度低、抗毒性能好、寿命长。
在低位热能回收利用、低浓度SO2烟气回收等方面也有很大进步。
我国于1934年建成第一座接触法硫酸装置，但当时硫酸工业基础相当薄弱。
1949年以后，我国硫酸工业发生巨大的变化，不仅产量增加，生产技术也有很大的提高。
第一章、化工的发展历程回顾近代化学工业的兴起（1）随着产业革命在西欧开始，首先无机化学工业开始形成及发展。
1740年英国人Wald制得硫酸；1749年Roeback在英国建立了用铅宝法生产硫酸的工厂（第一个化工工业产品），标志着世界第一个典型的化工厂的诞生，是近代化学工业的开始。
1771年吕布兰获取以食盐为原料制的纯碱，副产氧化氢至盐酸、氧气、漂白粉等，纯碱又可经苛化生成烧碱。
18世纪后期，炼铁用焦碳量大大增加，使煤化工产生。
1763年在英国产生了蜂窝式煤气炉，提供了大量焦碳。
1792年开始用煤生产民用煤气。
近代化学工业的兴起（2）-煤化工的发展1812年，欧洲干馏煤气用于街道照明。
1816年，美国煤干馏法生产煤气。
1825年，英国人从煤焦油中分离出苯、甲苯、萘等。
19世界中叶，欧洲已有许多国家建立了炼焦厂，德国成功建立了有化学品回收装置的炼焦炉，由煤焦油中提取了大量的芳烃，作为医药、农药、染料等工业的原料。
近代化学工业的兴起（3）-三大化工材料工业的开始1839年，美国人固特异用硫磺硫化天然橡胶，应用于轮胎及其他橡胶制品-第一个人工加工的高分子橡胶产品。
1872年，美国开始生产赛璐珞，被认为是第一个天然加工高分子的塑料产品-开创了塑料工业。
1891年，在法国建立了人造纤维（硝酸酯纤维）工厂，其产品质量差，易燃，虽未能大量发展，但仍被认为是化学纤维工业的开始。
近代化学工业的兴起（4）-炼油工业开始1854年，美国建立最早的原油分馏装置。
1860年，在美国第一个炼油厂是炼油工业。
19世纪后期，在世界已建设了许多炼油厂或炼油装置，主要生产照明用的煤油，而汽油及重质油还是用处不大的“副产”，直到80年代，电灯的发明大大减少了煤油的重要性、汽油和柴油因汽车工业的发展而成为主要炼油产品。
近代化学工业的兴起（5）-传统与化学制药及染料工业等19世纪初至60年代，科学家先后从传统的药用植物中分离得到纯的化学成分。
硫酸生产新工艺研究进展摘要：硫酸工业是一个古老的行业，至今已有250多年的历史，其工艺发展经历了铅室法、塔式法、接触法（包括一转一吸和两转两吸）等阶段。
本文介绍国内外近期开发的几种硫酸生产工艺Cansolv SO2循环工艺、Regesox工艺、SAPNE 工艺、Poseidon尾气循环工艺、Notrosyl工艺、Waterloo工艺，以纯氧作为氧化剂、采用三转三吸生产硫酸的新工艺。
关键字：硫酸工业工艺技术进展硫酸生产排放尾气中的二氧化硫、三氧化硫(硫酸雾)是对大气的污染物，现代硫酸生产技术就此已作了很多改进，大大降低了污染物的排放量。
硫酸工业不属于技术密集型行业，自20世纪60年代开发两转两吸工艺以来，工艺上没有什么重大的突破。
两转两吸工艺的最大特点是SO2转化率高，含铯低温催化剂的应用，进一步降低了其尾气SO2排放浓度。
然而，任何工艺都有其固有的局限性，由于在现有的催化剂条件下依然存在着极限SO2平衡转化率，两转两吸工艺无法满足过于苛刻的环保要求；由于受热平衡、水平衡的限制，该工艺也不适宜处理较低浓度的SO2原料气。
为此，近年来国内外在硫酸生产工艺的改革方面做了大量的工作。
1.纯氧作为氧化剂、采用三转三吸生产硫酸工艺使用纯氧（浓度高于95.5%或更高）作为氧化剂的硫酸生产新工艺，该工艺采用三转三吸以获得更高的SO2转化率。
超过85%的尾气循环进人转化器, 这样可以大幅度减少尾气的排放量。
该新工艺由熔硫、焚硫、SO2转化和SO3吸收四部分组成，其中熔硫工序与传统工艺一样。
2.Cansolv SO2循环工艺Cansolv SO2循环工艺循环工艺为加拿大Cansolv工艺公司开发。
它在一转一吸装置后增设1套SO2吸收系统，采用二胺溶液吸收尾气中的SO2，然后通过加热气提，解吸出纯净的SO2，返回干燥塔循环使用。
二胺吸收剂对SO2浓度不敏感，选择性好、吸收速度快而SO2平衡分压低，装置的最终SO2排放浓度甚至可低于50mg/m3。
摘要:介绍了硫酸的发展历史及运用现代先进技术生产硫酸的原料结构及产业政策,硫酸工业的重要技术进展对环境保护的影响和未来应采取的对策。
硫酸是最重要的基础化工原料之一,主要用于制造磷肥及无机化工原料,其次作为化工原料广泛应用于有色金属的冶炼、石油炼制和石油化工、橡胶工业以及农药、医药、印染、皮革、钢铁工业的酸洗等。
但是硫酸工业污染严重,硫酸工业的每一次技术进步都是在提高硫利用率的同时,减少废气、废水的排放,提高废热利用效率,做到资源利用率的最大化。
硫酸工业发展史硫酸工业已有200多年的历史。
8世纪左右，阿拉伯人干馏绿矾（FeSO4·7H2O）得到一种腐蚀性液体，该液体即为硫酸。
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。
16世纪初，在波西米亚（Bohemia）开始以硫酸铁干馏法制造发烟硫酸。
1746年，英国人J.罗巴克依照以上方法，在伯明翰建成一座6英尺（lft=0.3048m)见方的铅室，以间歇方式制造硫酸。
成为世界上最早的铅室法制酸工厂。
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。
1810年，英国人金·赫尔克开始采用连续方式焚硫，这是连续法生产硫酸的开端。
19世纪30年代，英国和德国相继开发成功以硫铁矿为原料的制酸技术。
之后，利用冶炼烟气制酸亦获成功。
第二次世界大战后，硫酸需求量迅速增加，硫酸工业发展逐渐加快。
生产技术的发展主要表现为：生产装置的大型化，开发和采用生产强度更高的新型反应技术和新型单元操作设备，生产控制自动化，节能与废热利用，新型材料的采用等。
20世纪50年代初，德国和美国同时开发成功硫铁矿沸腾焙烧技术；1964年，德国拜耳公司首先采用两转两吸技术；1971年，德国拜耳公司又首先建成一座直径4m的沸腾床转化器；1972年，法国尤吉纳-库尔曼公司建成第一座以硫磺为原料的加压法装置，装置操作压力为0.5Mp,日产酸550t(100%H2SO4)；20世纪80年代初，前苏联学者提出非稳态转化器，1982年实现工业化。
其它还有：低温位废热利用的发展，环状及含铯低起活温度新型催化剂的应用，三废治理及综合利用等，都标志着硫酸生产技术的进展。
硫酸工业的生产技术进展1 二次转化工艺一次转化流程的转化率较低,仅95%左右,排放尾气的二氧化硫浓度可达到14500mg/m3,直接排放会严重污染环境,需要进行氨(碱)吸收处理。
我国于1965年在上海硫酸厂首先采用两次转化技术并获得成功,该技术随后在全国推广应用并不断完善和发展。
1989年南化研究院完成了/3+20两次转化工业试验,使二氧化硫转化率进一步提高到99.7%以上。
排放尾气二氧化硫浓度在877mg/m3以下,满足960mg/m3的排放标准。
由此可见,二次转化工艺的应用,促进了硫酸工业的发展,同时降低了硫酸企业排放废气的污染物浓度,改善了大气环境质量。
2 稀酸洗净化目前国内制酸净化流程有水洗和酸洗两种,水洗工艺是我国为发展硫酸所独创的净化工艺,除砷、除氟效率高,对发展我国硫酸工业起了重大作用;但耗水量大、污水排放量大、硫资源损失大等,对新建工程已不再推荐水洗流程。
酸洗流程的特点是技术可靠,设备先进,除尘、除砷、除氟能满足净化要求,排污量小,操作费用低,但一次投资较高。
随着国家环保条例的日趋严格和水资源的匮乏,新建硫酸装置基本都采用稀酸洗净化流程。
3 低二氧化硫浓度制酸工艺2002年,我国有色冶炼行业副产二氧化硫总量约6200k,t其中用于制酸的约4770k,t未经治理而直接排入大气的约1200k,t这不仅浪费了大量的硫资源,而且对环境造成严重污染。
这类烟气通常气量及气浓度波动大,而且二氧化硫的平均含量低,不能用常规工艺制造硫酸。
如何治理这类烟气将直接关系到这类企业可否持续发展及生存。
国内利用低浓度二氧化硫烟气制硫酸主要有两种工艺:一种是株州冶炼厂从丹麦引进的WSA工艺,该工艺转化率较高,尾气能达标排放,但装置投资昂贵,操作要求相对苛刻,操作负荷弹性较小。
另一种是非稳态转化工艺。
非稳态转化装置投资费用较低,操作较易,对负荷波动的适应性较强,较适合我国中、小型冶炼企业选用;但该工艺不能从根本上解决问题,而且尾气排放不能达到国家标准。
针对存在的问题,国内通常的做法是改变冶炼工艺,产生的二氧化硫浓度达到8%~12%,可以利用目前成熟的两转两吸制酸工艺进行制酸,二氧化硫的转化率不低于99%,尾气排放可以达到国家标准。
在不能改变冶炼工艺时,对制酸后尾气采用碱性液吸收,以达到国家环保要求。
4 催化剂的改进硫酸催化剂是转化率高低的关键因素,从铂系到铁系,最后发展到钒系,除转化率不断提高外,其耐砷、耐氟等抗毒物能力不断增强。
目前国外催化剂的研究比较活跃,不断有新产品推出,除原有型号外,还开发了含铯催化剂,转化率达到99.7%~99.8%,排放尾气中二氧化硫含量减少36%~50%。
国内催化剂目前在装填量、总转化率和使用活性方面存在较大差距,两转两吸工艺转化率达到99.5%已属不易,多数仅98.0%~99.3%,排放尾气达不到环保要求。
建议加强催化剂的研究,提高其转化率,减少污染物排放量。
3 对策和展望1 注重环境保护硫酸工业是一个污染较重的行业,随着技术进步和严格管理,对环境影响的程度亦日渐降低。
目前,我国规定硫酸排放尾气二氧化硫浓度为960mg/m3,但工业发达地区由于空气污染,大气中的二氧化硫浓度已经超标,必须在达标排放的基础上进行治理,满足总量控制的要求,降低对大气环境的污染。
对于生产中的酸性废水,一方面通过工艺过程的改进减少酸性废水的产生,另一方面对排放的污水以石灰乳或电石渣等中和处理,达标后排放。
以硫铁矿为原料的硫酸生产企业,还生产含铁的矿渣,目前许多企业将矿渣外售,供水泥和钢铁工业使用,有的企业综合利用硫铁矿渣制成铁系的涂料产品,暂时不能利用的设置渣场堆放。
总之,对硫酸生产所排放的废气、废水及废渣仍应继续治理,尽可能降低其危害生命和对环境的影响,使硫酸工业自身得以持续发展。
河南省硫酸企业较多,但规模较小,最大的仅25万t/a,且工艺落后,有众多冶炼烟气制酸还采用一转一吸工艺,即浪费了硫资源又污染了环境。
我省是一个农业大省,需要发展硫酸以促进磷复肥的发展,应立足于硫铁矿制酸和冶炼烟气制酸,同时有条件地发展硫黄制酸。
在采用新工艺的同时,二氧化硫控制区还应采取尾气吸收工艺来减少二氧化硫排放量。
2 加强新工艺开发应用目前,国外对改进硫酸工艺进行了广泛的研究,有多项成熟的工艺应用于硫酸生产,其主要有加拿大Cansolv工艺公司开发的在一转一吸装置后增设一套吸收系统,用二胺溶液吸收尾气中的二氧化硫,然后通过加热汽提,解吸出纯净的二氧化硫,返回干燥塔循环使用,装置的最终二氧化硫排放浓度可低至50mg/m3;LockwoodGreenePetersen公司开发的SPANE工艺,意即接近于零排放的硫酸生产工艺,是将古老的塔式法与现代的接触法工艺相结合,装置的投资相当于标准两转两吸的93%,操作能耗相当于79%,尾气二氧化硫浓度为8.8mg/m3;印度Poseidom工程咨询公司开发的尾气循环工艺,将一部分三氧化硫吸收塔排出的尾气送回二氧化硫转化器,代替空气作为冷激气,采用一转一吸工艺时,尾布均匀,其活性组分的主要晶相是C-Fe2O3,而采用其他方法生产的催化剂主要晶相是A-Fe2O3。
据文献报道[4],不同晶相的Fe2O3还原后的催化剂,其一氧化碳变换反应的活化能不同,A-Fe2O3还原后的一氧化碳变换反应活化能约为108.8kJ/mo,l而C-Fe2O3还原后的一氧化碳变换反应活化能约为50.2kJ/mol,因此C-Fe2O3的活性明显高于A-Fe2O3的活性。
另外C-Fe2O3的晶格常数为8.33!,属于立方晶系结构,而还原后的催化剂Fe3O4晶格常数为8.39!,也属于立方晶系结构,因此B113催化剂还原前后晶系和晶格常数变化很小,提高了催化剂使用强度,而A-Fe2O3属于立方晶系结构,晶格常数为5.414!,与还原后Fe3O4的晶系和晶格常数有较大的变化,故使用时易引起催化剂强度下降。
综上所述,B113催化剂具有低温活性好、活性温区宽、机械强度高等特点,是一种节能型变换催化剂。
3.2 蒸汽消耗低由于B113催化剂的反应活化性能低,本征活化能为70.53kJ/mo,l蒸汽的消耗低于同类催化剂水平。
从运行统计数据看,去除由于原料气中氧含量和一氧化碳含量巨大波动造成蒸汽消耗增高的原因,汽气比仍小于0.6。
3 抗干扰能力强在化工生产操作过程中,都不可避免地遭受主观客观、内部外部等因素的干扰。
例如,电、蒸汽以及仪表空气等的突然中断,操作人员的疏忽,催化剂飞温;水煤气中硫化氢含量偏高等。
2003年8月,由于造气炉煤气阀门故障,原料气中氧含量超标,最高氧含量达0.7%,变换炉热点温度到达627e。
通过增加蒸汽调节床层温度,降低负荷维持生产,在高氧气量的情况下,系统运行5h。
2004年9月由于连绵的雨水,使蒸汽温度降低到205e,入炉煤气温度不足260e,床层温度只有340e,装置仍然能满足后续工段的满负荷运行。
4 开停车方便B113催化剂的开停车非常方便。
短期的停车只需蒸汽保温,当床层温度不低于290e时,开车只需要1~2h,出口一氧化碳可达到规定指标。
长期停车如果不检查变换炉内部,催化剂不必氧化,简单隔离即可,但与空气和工艺气体不能接触。
尽管温度降低到露点以下时蒸汽会在催化剂上冷凝成水,但对催化剂无损害。
如果床层温度降到常温,则需要进行升温操作,升温介质可用转化工艺气、过热蒸汽、氮气。
从常温升温到开车10h即可完成。
参考文献:[1] 武希彦.中国硫酸工业的现状及展望[J].磷肥与复肥,2003,(5):1-2.[2] 黄新.促进我国硫铁矿制酸的发展[J].硫酸工业,2004,(5):15-19.[3] 郭景芝.国外硫酸工艺技术进展[J].化工生产与技术,2003,(10):25-28[4] 武利平,徐其胜.ICI71-1和B113型变换催化剂的升温还原及生产使用[J].化肥设计,1999,(37):48-50.。
