硫酸及硫酸生產(chǎn)原理培訓(xùn)通用通用課件

1、硫酸及硫酸生產(chǎn)原理培訓(xùn)課件11 七月 202211 七月 2022硫酸生產(chǎn)工藝11 七月 2022第一節(jié) 硫酸的性質(zhì) 硫酸是指三氧化硫（SO3）和水（H2O）以任何比例化合的物質(zhì)。純硫酸（H2SO4）是一種無(wú)色透明的油狀液體，相對(duì)密度為1.8269，分子量為98.08。工業(yè)生產(chǎn)的硫酸系指SO3和H2O以一定比例化合的溶液，而發(fā)煙硫酸是其中SO3和H2O摩爾比大于1的溶液。第一章 概述11 七月 2022相對(duì)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。 當(dāng)以水作為參考密度時(shí)，即1g/cm3作為參考密度(水4時(shí)的密度)時(shí)，過(guò)去稱(chēng)為比重(specific gra

2、vity)。相對(duì)密度一般是把水在4的時(shí)候的密度當(dāng)作1來(lái)使用，另一種物質(zhì)的密度跟它相除得到的。 相對(duì)密度只是沒(méi)有單位而已，數(shù)值上與實(shí)際密度是相同的。 根據(jù)某些物質(zhì)的相對(duì)密度，可推測(cè)其某種消防特性，采取相應(yīng)消防措施。如相對(duì)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?yàn)樗鼤?huì)浮在水面上，非但救不滅，反而隨水流散，擴(kuò)大了損失。因此應(yīng)使用泡沫、干粉滅火。又如相對(duì)密度1的易燃?xì)怏w和蒸氣，容易擴(kuò)散和空氣形成爆炸性混合物，容易沿地面、溝渠遠(yuǎn)距離流動(dòng)，如遇明火，會(huì)發(fā)生返燃。在確定車(chē)間、庫(kù)房通風(fēng)口位置時(shí)，比空氣輕的氣體，通風(fēng)口應(yīng)設(shè)在空間的上方；比空氣重的氣體，通風(fēng)口應(yīng)設(shè)在空間的下方。 11 七月 2022 硫酸濃

3、度是以所含H2SO4重量的百分?jǐn)?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(shí)的溫度稱(chēng)為結(jié)晶溫度，它隨濃度不同而變化，其變化過(guò)程是不規(guī)則的，但是，知道幾種常見(jiàn)的結(jié)晶溫度，對(duì)搞好硫酸生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)仁呛苡袔椭模?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(shí)驗(yàn)證明，對(duì)0的水加熱到4時(shí)，其體積不但不增大，反而縮小。當(dāng)水的溫度高于4時(shí)，它的體積才會(huì)隨著溫度的升高而膨脹。因此，水在4時(shí)的體

4、積最小，密度最大。湖泊里水的表面，當(dāng)冬季氣溫下降時(shí)，若水溫在4以上時(shí)，上層的水冷卻，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(lái)。這樣，上層的冷水跟下層的暖水不斷地交換位置，整個(gè)的水溫逐漸降低。這種熱的對(duì)流現(xiàn)象只能進(jìn)行到所有水的溫度都達(dá)到4時(shí)為止。當(dāng)水溫降到4以下時(shí)，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，一直到溫度下降到0時(shí)，上面的冷水層結(jié)成了冰為止。以上階段熱的交換主要形式是對(duì)流。當(dāng)冰封水面之后，水的冷卻就完全依靠水的熱傳導(dǎo)方式來(lái)進(jìn)行熱傳遞。由于水的導(dǎo)熱性能很差，因此湖底的水溫仍保持在4左右。這種水的反常膨脹特性，保證了水中的動(dòng)植物，能在寒冷季節(jié)內(nèi)生存下來(lái)

5、。這里還應(yīng)注意到，冰在冷卻時(shí)與一般物質(zhì)相同，也是縮小的。受熱則膨脹，只有在0到4的范圍內(nèi)的水才顯示出反常膨脹的現(xiàn)象來(lái)。 93%：-27 98.5%： 1.8 100%：10.371 硫酸是強(qiáng)酸之一，不僅具有強(qiáng)酸的通性，而且還有它的特性，例如98H2SO4具有脫水、氧化、吸水等性能。11 七月 2022 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(wú)色透明的油狀液體，但不純時(shí)為棕色或灰白色液體，無(wú)氣味但有明顯的酸味。 硫酸的密度隨著濃度和溫度的變化而不同。當(dāng)酸濃小于98.3%時(shí)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(shí)達(dá)到最大值，當(dāng)酸濃在98.3%至100%時(shí)隨著酸

6、濃增大而下降。發(fā)煙硫酸隨著其中游離的SO3含量增加而增大，游離SO362%時(shí)為最大值，過(guò)后則逐漸減小。11 七月 202211 七月 202211 七月 2022 硫酸是最重要的無(wú)機(jī)強(qiáng)酸之一，濃硫酸具有強(qiáng)酸性、強(qiáng)氧化性、強(qiáng)的吸水性等。當(dāng)加熱到30以上放出蒸氣，加熱到200以上，散發(fā)出三氧化硫。 硫酸是一種強(qiáng)酸，具有酸的特性，它的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，根據(jù)硫酸的濃度和溫度及金屬的種類(lèi)不同，而生成H2、H2S、SO2、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(duì)金屬具有強(qiáng)烈的腐蝕性。11 七月 2022 Fe+H2SO4=FeSO4+3H2 b、與金屬氧化物作用，生成硫酸

7、鹽。 Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O濃硫酸具有強(qiáng)的氧化性。 Cu+2H2SO4（濃）=CuSO4+SO2+2H2O11 七月 2022濃硫酸具有強(qiáng)的吸水性。 濃硫酸對(duì)水有大的親和力，吸收大氣水分，從有機(jī)物中提取水份導(dǎo)致碳化。利用其這一性質(zhì)可用來(lái)作干燥劑，如硫酸生產(chǎn)中用其干燥濕的SO2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。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(lèi)和命名 根據(jù)酸在水溶液中電離度的大小，分為強(qiáng)酸和弱酸；根據(jù)酸中可電離氫離子的數(shù)目，分為一

8、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(wú)氧酸。 無(wú)氧酸稱(chēng)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(duì)於分子中只含一個(gè)成酸元素的簡(jiǎn)單含氧酸，將 其較為常見(jiàn)的一種稱(chēng)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(wú)過(guò)氧OO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 HClO(氧化數(shù)1)；又如HSO、HSO8中含有OO鍵，稱(chēng)過(guò)氧一硫酸、過(guò)氧二硫酸。兩個(gè)簡(jiǎn)單含氧酸縮去一分子水后生成的酸

9、稱(chēng)焦酸(或稱(chēng)一縮某酸)，例如： 11 七月 202211 七月 2022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(guò)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 11 七月 2022 濃硫酸的性質(zhì)（三大特性） a、吸水性濃H2SO4吸收水形成水合硫酸分子(H2SO4nH2O),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(jī)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(jī)物脫水碳化.紙,木柴,衣服等遇濃硫酸變黑,這就是因?yàn)闈饬蛩岬拿撍允蛊涮蓟木壒?11 七月 2022 思考：如果不慎

10、在皮膚上沾上了濃硫酸，應(yīng)該怎么辦？ C、強(qiáng)氧化性在濃硫酸溶液中大量存在的是H2SO4分子而不是H+,H2SO4分子具強(qiáng)氧化性.濃硫酸可使金屬活動(dòng)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SO2. 11 七月 2022 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(hù)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(chēng)為“鈍化”。所以可以用鐵制的或是鋁制的容器來(lái)盛裝濃硫酸11 七月 2022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。一、硫鐵礦 主要成分為F

11、eS2 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。 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。11 七月 2022（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(jī)溶劑及二氧化碳。為淡黃色晶體。 化學(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(fù)氧化態(tài)，可形成離子化合物、共價(jià)化合成物和配位共價(jià)化合物。 硫的燃點(diǎn)：244266。11 七月 2022雄磺化學(xué)成分：As 70.1%, S 29.9% 中國(guó)的湖南石門(mén)，世界最大的雄黃礦。

12、美國(guó)的內(nèi)華達(dá)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(jià)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。全年可采，雄黃在礦中質(zhì)軟如泥，見(jiàn)空氣即變堅(jiān)硬，可用竹刀取其熟透部分，除去雜質(zhì)泥土，精選后碾細(xì)，生用。藥化 含硫化砷As4S4，雜有少量鎂、鐵等鹽類(lèi)。藥理 （1）有抗腫瘤作用，能抑制移植性小鼠肉瘤S-180的生長(zhǎng)，并對(duì)細(xì)胞有腐蝕作用。11 七月 2022 當(dāng)硫磺粉塵在空氣中的含量35g/m3時(shí)，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27.36104Pa。 長(zhǎng)期在硫粉塵環(huán)境中工作的人員，必須穿戴好防護(hù)用品，否

13、則將引起呼吸系統(tǒng)疾病，經(jīng)常接觸硫的人，也會(huì)引起皮炎等癥。11 七月 2022 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(shí)發(fā)生的爆炸現(xiàn)象。 條件：可燃粉塵爆炸應(yīng)具備三個(gè)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。11 七月 2022 什么樣的粉塵有可能發(fā)生爆炸？最常見(jiàn)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(cāng)庫(kù)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

14、氣體或易燃液體的蒸氣與空氣混合一樣，達(dá)到一定的濃 度遇火源才會(huì)發(fā)生爆炸。11 七月 2022粉塵爆炸11 七月 2022火山口的硫磺11 七月 202211 七月 202211 七月 2022二、硫的熔點(diǎn) 硫的溫度達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)，硫?qū)⑷廴诔删哂辛鲃?dòng)性質(zhì)的液體硫。硫的熔點(diǎn)：110120。 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12.53J/g，堆積密度2.07g/ml。單斜硫在98.35115.207間穩(wěn)定，115.207以上則變?yōu)橐后w，熔化熱為53.59J/h，堆積密度1.96g/ml。11 七月 2022（三）硫的粘度 熔融硫的粘度隨溫度而變化，一般是初熔時(shí)的粘度隨溫

15、度升高而下降，當(dāng)溫度超過(guò)159后，粘度隨溫度升高而急劇增大。當(dāng)繼續(xù)提高溫度達(dá)190時(shí)，硫的粘度達(dá)到極大值，當(dāng)溫度超過(guò)190后，粘度又恢復(fù)到初熔時(shí)的特性。當(dāng)溫度升高到250以后，又引起硫的粘度急劇下降。11 七月 2022（四）硫磺的組成及常見(jiàn)的雜質(zhì)1.可熔性的雜質(zhì)：有機(jī)烴類(lèi)物質(zhì)、砷、硒、碲等。2.不可熔性的雜質(zhì)：泥土、灰渣、硫鐵礦、磷礦等。3.液體硫磺中的水份（0.1%）、酸度(0.005%)。4.硫磺的純度：99.5%。11 七月 2022四、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(lèi)。一類(lèi)是接觸法。 10.5%左右的二氧化硫（SO2）進(jìn)入轉(zhuǎn)化器，在釩觸媒（V2O5）的催化

16、氧化作用下與氧氣在一定溫度下反應(yīng)生成三氧化硫（SO3），其反應(yīng)方程式為： 2SO2 （g） + O2 （g） 2SO3 （g）+ Q此反應(yīng)有三個(gè)特點(diǎn)：放熱反應(yīng)、可逆反應(yīng)、體積縮小的反應(yīng) 11 七月 2022另一類(lèi)是亞硝基法（又稱(chēng)硝化法）硝化法：SO2 + N2O3 + H2O = H2SO4 + 2NO 2NO + 1/2O2 = N2O3 我國(guó)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。 開(kāi)磷合資及礦肥公司現(xiàn)都是采用硫磺生產(chǎn)硫酸。11 七月 2022作業(yè):1、硫酸有哪三大特性？2、掌握硫酸的結(jié)晶溫度對(duì)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

17、？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？11 七月 2022 如果你只被滴了一滴或少量硫酸在手上，灼燒面積不會(huì)太大，迅速用大量的水沖洗，可減少硫酸灼燒的時(shí)間，能有效地去除濃硫酸，且濃硫酸稀釋放出的熱量會(huì)很快被水帶走，不會(huì)造成更嚴(yán)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(guò)程中放出的熱量的散去程度。11 七月 2022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(lán)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?S+O2=SO

18、2。硫磺燃燒氣體中還有SO3，其量約相當(dāng)SO2的15 11 七月 2022 發(fā)生燃燒必須具備三個(gè)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(chēng)為燃燒三要素，當(dāng)這三個(gè)要素同時(shí)具備并相互作用時(shí)就會(huì)產(chǎn)生燃燒。11 七月 2022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(jìn)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(méi)有移走,也沒(méi)有損失,全部用于加熱觸媒和反應(yīng)氣體本身,這個(gè)過(guò)程一般稱(chēng)為絕熱反應(yīng)過(guò)程 11 七月 2022SO2濃度/ 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 轉(zhuǎn)化率變化1的溫

19、升值/ 1.17 1.45 1.73 2.00 2.26 2.52 2.78 例:第一段觸媒層,進(jìn)氣二氧化硫濃度為8.0，進(jìn)口溫度為430，出口溫度為580，求該段轉(zhuǎn)化率是多少？11 七月 2022 上面介紹了知道溫差如何求轉(zhuǎn)化率的方法。反過(guò)來(lái)，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(guò)600的界限），就可算出一段進(jìn)口的最高允許溫度，這對(duì)生產(chǎn)控制來(lái)說(shuō)是很有實(shí)用價(jià)值的。解:查表得溫升值為2.26：則轉(zhuǎn)化率5804302.261 %66.4%在使用溫度(400600)下，載體表面上的V2O5K2SO4 組分處于熔融狀態(tài)，催化 反應(yīng)實(shí)際上是在熔融液層中進(jìn)行觸媒的失活及再

20、生1、失活的原因（1）、水酸霧和礦塵的影響單純的水蒸汽對(duì)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(huì)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(diǎn)混合物,也會(huì)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(biāo)應(yīng)按原化工部的規(guī)定,即進(jìn)轉(zhuǎn)化：水份0.1克/m3；酸霧6%，顏色正常，都可再用。進(jìn)口觸媒有VK38裝在1.2.4段、VK48裝在3段，主要是根據(jù)SO2和SO3 的濃度進(jìn)行裝填，高裝VK48。 觸媒在制造過(guò)程中雖已經(jīng)過(guò)二氧化硫預(yù)飽和，用于工業(yè)生產(chǎn)上不會(huì)因氧化鉀和三氧化硫作用生成硫酸鉀而產(chǎn)生大量的中和熱。但是在轉(zhuǎn)化

21、開(kāi)車(chē)時(shí)，當(dāng)溫度達(dá)到400以上，通入二氧化硫氣體時(shí)，觸媒層溫度總是要突躍一下。這主要是由于二氧化硫、氧分子在觸媒表面被吸附時(shí)放出的大量吸附熱，和生成一部分焦硫酸鹽的反應(yīng)熱。因此在開(kāi)車(chē)升溫中，剛通入二氧化硫氣體時(shí)，要注意二氧化硫濃度應(yīng)低一些，氣量要小一些，以免發(fā)生熱量過(guò)大而使觸媒層超溫，燒壞觸媒。根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)，在新觸媒升溫過(guò)程中轉(zhuǎn)化器通入二氧化硫氣體時(shí)，其二氧化硫濃度控制在4%左右、氣量控制在正常氣量的60%以下為宜，原則是使一段出口溫度最高不要超過(guò)620（指觸媒層底部溫度）。如通二氧化硫氣體后，溫度已上升到550并仍有很快上升的趨勢(shì)，這時(shí)可減少氣體通入量，若是單系列沸騰爐供氣，氣量不好再減少時(shí)，

22、此時(shí)應(yīng)立即停下沸騰爐，停止通氣，待觸媒層溫度下降到600以下，或時(shí)隔約半小時(shí)左右，再行開(kāi)車(chē)即可。正常生產(chǎn)中調(diào)節(jié)氣量、溫度、濃度不要操作過(guò)急、動(dòng)作過(guò)大，要分階段逐步地進(jìn)行11 七月 2022第三節(jié) 三氧化硫的吸收一、三氧化硫吸收的原理和反應(yīng)（一）吸收過(guò)程的原理 當(dāng)氣體與液體接觸時(shí)，混合氣體中某種易溶性氣體組分選擇性地溶解于液體中，并與剩余氣體分離的單元操作過(guò)程，人們將這種過(guò)程叫做氣體吸收，簡(jiǎn)稱(chēng)吸收。氣體吸收分為：物理吸收和化學(xué)吸收11 七月 20221.物理吸收 吸收過(guò)程不發(fā)生化學(xué)變化，為單純的物理過(guò)程。2.化學(xué)吸收 吸收過(guò)程伴隨有化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。用硫酸水溶液或水吸收三氧化硫生成硫酸的過(guò)程就屬于

23、化學(xué)吸收。 在生產(chǎn)硫酸的吸收操作中，這兩種吸收過(guò)程都存在，幾乎是同時(shí)發(fā)生的。習(xí)慣上統(tǒng)稱(chēng)為三氧化硫的吸收。11 七月 2022 在氣體吸收中，如果氣體中被吸收氣體組分含量越多，它的分壓越高、就越容易被液體吸收（碳酸飲料）。 吸收過(guò)程一般可用雙膜理論來(lái)近似地描述。什么是雙膜理論？簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，在氣液兩相接觸時(shí)其間存在著界面、界面雙方又分別存在著一層穩(wěn)定的氣膜和液膜，一切質(zhì)量和熱量的傳遞必須克服氣膜和液膜阻力后才可進(jìn)行，這就是我們所稱(chēng)的雙膜理論。11 七月 202211 七月 202211 七月 2022 大多數(shù)硫酸廠都是使用硫酸來(lái)吸收轉(zhuǎn)化后氣體中的三氧化硫。三氧化硫被吸收后與其中的水化合成硫酸，其反應(yīng)

24、式如下： nSO3 + H2O H2SO4 + (n-1)SO3 由此反應(yīng)可知，隨著SO3與水量比例的改變，可以生成各種濃度的硫酸。若使n1，生成發(fā)煙硫酸；n=1，生成無(wú)水硫酸；n1時(shí)，則生成含水硫酸。（二）三氧化硫吸收過(guò)程和反應(yīng)11 七月 2022（二）三氧化硫吸收過(guò)程和反應(yīng) 硫酸吸收SO3氣體的過(guò)程，大體按下述五個(gè)步驟進(jìn)行：1.氣體中的三氧化硫從氣相主體中向界面擴(kuò)散。2.穿過(guò)界面的三氧化硫在液相中向反應(yīng)區(qū)擴(kuò)散。3.與三氧化硫起反應(yīng)的水分,在液相主體中向反應(yīng)區(qū)擴(kuò)散。4.三氧化硫和水在反應(yīng)區(qū)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。5.生成的硫酸向液相主體擴(kuò)散。11 七月 2022 事實(shí)上，氣體中的三氧化硫不可能百分之百

25、被吸收，只吸收氣體中超過(guò)與硫酸相平衡的那一部分三氧化硫，超過(guò)的越多，吸收過(guò)程的推動(dòng)力就越大，吸收速度就越快。一般把被吸收的三氧化硫數(shù)量與原來(lái)氣體中三氧化硫總數(shù)量之百分比稱(chēng)為吸收率。11 七月 2022式中：-吸收率，% a-進(jìn)吸收裝置的三氧化硫數(shù)量，mol; b-出吸收裝置的三氧化硫數(shù)量，mol;11 七月 2022二、硫酸吸收SO3的影響因素 影響三氧化硫吸收效率的主要因素有：用作吸收劑的硫酸濃度、吸收溫度、循環(huán)酸量、設(shè)備結(jié)構(gòu)和氣速、氣溫。p8 11 七月 2022（一）硫酸濃度的影響 從三氧化硫吸收反應(yīng)方程式中可以看出，吸收三氧化硫似乎可以用水，同時(shí)三氧化硫又能溶解在任何濃度的硫酸水溶液中

26、。因此，從單純完成化學(xué)反應(yīng)的角度來(lái)看，水和任意濃度的硫酸，都可以作為三氧化硫的吸收劑，但從生產(chǎn)角度來(lái)看，卻不能這樣。生產(chǎn)上要求對(duì)三氧化硫的吸收要快，要完全，不生成或盡量少生成酸霧，還要保證能夠得到一定濃度的硫酸成品。所以，使用水或稀硫酸顯然是不適宜的。只有用濃硫酸吸收三氧化硫，才能達(dá)到上述要求，而且以98.3%為最好，當(dāng)濃度超過(guò)或低于98.3%時(shí)，吸收效率都是逐步下降的，只有當(dāng)濃度為98.3%時(shí)，吸收率最高。11 七月 2022 吸收酸濃度過(guò)高或過(guò)低引起的吸收率下降，在實(shí)際生產(chǎn)上可直接從尾氣顏色的變化上加以判斷，經(jīng)驗(yàn)告訴我們，99.9%的吸收率在尾氣中殘余的SO3放空后所形成的酸霧量為99.9

27、5%吸收率的5倍，故吸收率一旦降低肉眼是不難觀察出來(lái)的。如果尾氣出煙囪口時(shí)顏色較暗，隨著與煙囪口距離的增大逐步變白、變淡而消失，通常是由于吸收酸濃度過(guò)高引起的。若尾氣出煙囪口時(shí)呈白色，隨著與煙囪口距離的增大而變淡消失，往往是吸收酸濃度過(guò)低引起的。11 七月 2022（二）吸收溫度的影響 影響吸收溫度的主要因素是酸溫和氣溫p9。 任何濃度的硫酸，隨著酸溫的升高，液面上的三氧化硫、水蒸氣、硫酸蒸氣的平衡分壓都相應(yīng)增加。對(duì)吸收過(guò)程來(lái)說(shuō)，在進(jìn)塔氣體條件不變的情況下，隨著酸溫的不斷升高，推動(dòng)力越來(lái)越小，吸收率越來(lái)越低 。11 七月 2022 影響吸收溫度的另一個(gè)因素是進(jìn)塔氣溫。從氣體吸收的情況來(lái)看，進(jìn)塔

28、氣溫控制得低一些對(duì)吸收率有利。但對(duì)三氧化硫來(lái)講，它是有限度的，進(jìn)塔氣溫不能太低，原因有兩點(diǎn)：1.需增大氣體冷卻設(shè)備和動(dòng)力消耗，若轉(zhuǎn)化部分用省煤器或低壓余熱鍋爐，溫度過(guò)低會(huì)加快腐蝕及增大換熱面。2.低于露點(diǎn)溫度時(shí)會(huì)產(chǎn)生酸霧，引起吸收率下降并造成設(shè)備腐蝕。 11 七月 2022 氣溫過(guò)高，會(huì)帶來(lái)吸收酸溫偏高，氣相三氧化硫分壓偏大，影響吸收速度和吸收效率。總的說(shuō)來(lái),為了達(dá)到較高的吸收率，必須在操作上對(duì)影響吸收溫度的因素實(shí)行控制。通常的辦法是：1.調(diào)節(jié)進(jìn)塔氣體溫度；2.調(diào)節(jié)進(jìn)塔酸溫；3.調(diào)節(jié)噴淋酸量。11 七月 2022（三）循環(huán)酸量的影響 為了較完全地吸收三氧化硫，必須有足夠數(shù)量的循環(huán)酸做吸收劑。數(shù)

29、量過(guò)多、過(guò)少都是不適宜的。若酸量不足，在吸收過(guò)程中，酸的濃度、溫度增長(zhǎng)的幅度就會(huì)很大，當(dāng)超過(guò)規(guī)定指標(biāo)后，使吸收率下降。循環(huán)酸量過(guò)多同樣對(duì)提高吸收率無(wú)益，而且還會(huì)增加流體阻力，增大動(dòng)力消耗。11 七月 2022（四）氣流速度的影響 所謂氣流速度，是指在單位時(shí)間內(nèi)，氣體通過(guò)塔截面的速度，單位為m/s，又稱(chēng)此為空塔氣速也稱(chēng)操作氣速。在正常生產(chǎn)條件下，不要超過(guò)規(guī)定的操作氣速范圍。若是超過(guò)了，除引起夾帶霧沫增大動(dòng)力消耗外，還會(huì)造成吸收率下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成氣體大量帶液。當(dāng)然，氣速過(guò)小也是不妥的，氣速低會(huì)使吸收率大大下降，排放尾氣濃煙滾滾。因此，要防止氣速過(guò)低或過(guò)高。11 七月 2022三、酸霧的產(chǎn)生 當(dāng)

30、用含硫高的燃料時(shí)，燃燒后形成的SO2有一部分會(huì)進(jìn)一步被氧化成SO3，且與煙氣中的水蒸汽結(jié)合成硫酸蒸汽。煙氣中硫酸蒸汽的凝結(jié)溫度稱(chēng)為酸露點(diǎn)，它比水露點(diǎn)要高很多。煙氣SO3(或者說(shuō)硫酸蒸汽)含量愈多，酸露點(diǎn)就愈高，煙氣中的酸露點(diǎn)可達(dá)140160，甚至更高。11 七月 2022第四節(jié) 尾氣SO2的吸收以氨為堿性脫硫劑，SO2+XNH3+H2O=(NH4)XH2-XSO3x=1.0-2.0。當(dāng)x=1.0，相當(dāng)于1分子氨結(jié)合1分子SO2，形成亞硫酸氫氨；當(dāng)x=2.0，相當(dāng)于2分子氨結(jié)合1分子SO2，形成亞硫酸銨。在氣相中，SO2和NH3主要按下述反應(yīng)進(jìn)行：SO2NH3H2ONH4HSO3也就是說(shuō)，在氣相

31、中，不會(huì)生成(NH4)2SO3，只生成NH4HSO3。11 七月 2022第五節(jié) 影響循環(huán)水質(zhì)的原因 硫酸生產(chǎn)用循環(huán)水系統(tǒng)，由于冷卻水長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)使用，并在冷卻塔中與空氣充分接觸，進(jìn)行物質(zhì)和熱量傳遞；使空氣中的氧能較好的溶于水中，直到水中的氧接近平衡溶解度。循環(huán)水經(jīng)過(guò)換熱設(shè)備，由于吸收熱量，溫度升高，降低了氧的溶解度，使水中的溶解氧在局部地區(qū)達(dá)到過(guò)飽和，造成溶解氧去極化作用而使設(shè)備腐蝕。經(jīng)過(guò)涼水塔的循環(huán)水與含二氧化碳較低的空氣（只占0.03-0.1%）接觸，水中的CO2被空氣帶出而進(jìn)入空氣中，使水中的重碳酸鹽類(lèi)幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓猁}類(lèi)，使生成碳酸鹽垢的趨勢(shì)增強(qiáng)。11 七月 2022什么叫極化作用、去極化作用? 金屬在腐蝕過(guò)程中，電流在陽(yáng)