硫酸生产工艺
工业硫酸的工艺流程
工业硫酸的工艺流程工业硫酸是一种重要的化工原料，广泛应用于冶金、制药、化肥、制革等行业。
下面将介绍工业硫酸的生产工艺流程。
1. 硫矿石的处理：首先，将硫矿石进行破碎和磨矿，使其粒度达到要求。
然后，通过浸出法或烧结法提取硫矿石中的硫，得到含有二氧化硫（SO2）的气体。
2. 氧化：将含有二氧化硫的气体通过与空气接触的方式进行氧化反应。
通常采用的方法有：硫矿石烧结法、湿法氧化法和催化氧化法。
其中，硫矿石烧结法是最常用的方法，它通过高温燃烧硫矿石，将硫转化为二氧化硫气体。
3. 吸收：将氧化后的二氧化硫气体通过吸收设备进行吸收，使其与稀硫酸溶液接触，从而得到含有硫酸的溶液。
常用的吸收设备有塔吸收器和洗涤器，塔内通常还添加一些填料，增加接触面积，促进二氧化硫与硫酸的反应。
4. 除尘：在吸收过程中，由于气体中含有一些杂质和颗粒物，需要通过除尘设备进行过滤和清理。
常用的除尘设备有电除尘器和湿式除尘器。
5. 浓缩：将吸收得到的含有硫酸的溶液进行浓缩。
通常采用的方法是蒸发浓缩和真空浓缩。
浓缩过程中，可以通过回收产生的蒸汽和余热，提高能源利用效率。
6. 冷却：浓缩后的硫酸溶液需要进行冷却，以控制其温度和浓度。
常用的冷却方式有自然冷却和强制冷却，可以根据生产需求选择合适的方法。
7. 除杂：通过沉淀和过滤等方法去除硫酸溶液中的杂质和颗粒物，确保产品质量。
8. 储存和包装：将处理好的硫酸溶液储存于专用的储存罐中，并进行适当的包装和标识，便于运输和使用。
以上就是工业硫酸的主要生产工艺流程。
在实际生产中，还需要考虑环保和安全等因素，采取相应的措施，确保生产过程安全、高效、环保。
工业硫酸的生产工艺是一个复杂的过程，需要严格控制各个环节，以保证产品质量和生产效益。
精制硫酸工艺流程
精制硫酸工艺流程
《精制硫酸工艺流程》
精制硫酸是一种重要的化工原料，广泛应用于化工、医药、农业等领域。
精制硫酸的生产过程需要严格的工艺流程来确保产品质量和生产效率。
以下是精制硫酸的工艺流程：
1. 原料准备：硫磺是精制硫酸的主要原料，通常采用熔融硫磺或液态硫磺。
同时需要提前准备好氧气和蒸汽等辅助原料。
2. 熔化硫磺：硫磺经过熔化后，变成液体状态，便于后续的氧化反应。
熔化硫磺需要控制温度和压力，确保安全运行。
3. 氧化反应：经过熔化的硫磺会与氧气进行反应，生成二氧化硫气体。
氧化反应需要在一定的温度、压力和催化剂的作用下进行，以提高反应速率和产率。
4. 吸收和洗涤：生成的二氧化硫气体需要通过吸收塔和洗涤塔进行处理，去除其中的杂质和气体成分，从而获得纯净的二氧化硫。
5. 含量浓缩：纯净的二氧化硫气体经过浓缩，产生浓硫酸溶液。
浓缩过程需要控制温度和压力，确保产品质量。
6. 精制过滤：浓硫酸溶液通过过滤和其他精制工艺，去除其中的杂质和不溶物，获得纯净的精制硫酸。
7. 包装和储存：最后，精制硫酸产品经过包装和储存，以确保产品质量和安全运输。
以上便是精制硫酸的工艺流程，每个步骤都需要严格控制和管理，以确保产品质量和生产安全。
通过科学的工艺流程，能够提高精制硫酸的生产效率和降低生产成本，同时保证产品质量，满足市场需求。
工业制硫酸流程及原理
工业制硫酸流程及原理工业制硫酸是一项重要的化学工程，作为化工原料之一，制硫酸的应用广泛，尤其是在肥料、染料、石化、制药等领域具有重要作用。
工业制硫酸的流程及原理，是我们进行化学工程操作和生产过程中必须掌握的基本内容。
一、硫磺净化硫磺是制硫酸的主要原料之一，但硫磺中都含有一定量的杂质，如砷、锑、铅、铜等金属杂质，以及一些有毒的氧化物和酸性化合物。
因此，在工业制硫酸流程中需要对硫磺进行净化，以保证最终产品的质量和稳定性。
净化硫磺的主要方法有蒸馏法、溶解法和氧化法等。
二、硫磺燃烧经过净化处理后的硫磺将被送入燃烧炉中进行燃烧反应。
燃烧反应需要控制反应温度、氧气含量和污染物排放，以保证反应的稳定性和高效性。
三、SO2氧化燃烧炉中产生的气体中含有大量的SO2，需要进行氧化处理以生成SO3。
氧化过程中，一般采用稀硫酸和空气进行双重氧化反应。
SO2和空气经过反应生成SO3，反应物中的碳、铁等金属杂质会继续被氧化成为氧化物。
四、硫酸吸收生成的SO3气体将被送入硫酸吸收塔中，并与浓硫酸进行接触吸收。
SO3气体在吸收过程中与硫酸生成硫酸酐，同时释放出大量的热量，因此需要通过冷却器来降低反应的温度。
五、热力学计算在工业制硫酸的流程中，需要对各个环节的热量、物质平衡进行计算和调整。
热力学的计算和分析可以帮助我们合理地控制反应条件和操作参数，提高整个工艺生产效率和节约能源，同时也能保证产品质量和稳定性。
工业制硫酸的流程及原理，是化学工程领域中最为基础和重要的知识之一。
通过对硫磺净化、燃烧、氧化、吸收等过程进行理论探究和实践操作，我们可以掌握工业制硫酸的技术原理和工艺流程，提高我们的化学工程生产能力和实践操作能力。
浓硫酸生产工艺
浓硫酸生产工艺浓硫酸是一种无色、无臭且无定形的液体，具有强烈的腐蚀性。
它广泛应用于化工、冶金、电子、石油等行业。
下面将介绍一种常见的浓硫酸生产工艺。
1. 硫矿选择硫矿是浓硫酸生产的原料，一般选择五硫化二砷矿或硫铁矿。
选择硫矿的时候需要考虑矿石中硫的含量以及其他杂质的含量，同时考虑矿石的开采和运输成本。
2. 浸出过程浸出是将硫矿中的硫分离出来的过程。
硫矿经过破碎、研磨后加入浸出槽中，槽中加入浓硫酸，与硫矿进行反应。
反应产生的浸出液经过过滤和澄清后得到的澄清液即为浓硫酸。
3. 浓缩过程浓硫酸的浓度一般在93%以上，所以需要对澄清液进行浓缩。
浓缩的方法一般有蒸发浓缩和冷凝浓缩。
蒸发浓缩是将澄清液加热蒸发，蒸发的蒸汽冷凝后得到浓硫酸；冷凝浓缩是通过冷却澄清液后使其析出浓硫酸。
4. 脱水过程浓缩后的硫酸中还存在一定的水分，需要进行脱水处理。
脱水一般采用蒸发和冷凝的方法，将硫酸加热蒸发，蒸发的水蒸汽冷凝后得到纯净的浓硫酸。
5. 净化过程浓硫酸中存在一些杂质，需要进行净化处理。
常见的净化方法有氧化和过滤。
氧化可以将硫酸中的杂质氧化成易溶于水的物质，然后通过过滤将杂质去除。
6. 储存和包装浓硫酸生产完成后，需要进行储存和包装。
储存时需要注意硫酸的安全性，应储存在防腐蚀容器中，并远离易燃物品。
包装时一般使用塑料桶或玻璃瓶等质地密封的容器，以防止硫酸泄漏或挥发。
以上是一种常见的浓硫酸生产工艺，仅供参考。
在实际生产过程中，还需要根据具体的设备和工艺要求进行调整和改进。
同时，浓硫酸生产工艺中需要注意对环境的保护和操作人员的安全。
硫酸生产工艺工作总结
硫酸生产工艺工作总结
硫酸是一种重要的化工原料，在工业生产中有着广泛的应用。
硫酸的生产工艺
是一个复杂而精密的过程，需要严格的操作和管理。
在过去的一段时间里，我们对硫酸生产工艺进行了深入的研究和实践，积累了丰富的经验，现在我将对硫酸生产工艺的工作进行总结，以期能够为相关工作提供参考和借鉴。
首先，硫酸生产工艺的原料准备是至关重要的。
硫酸的生产需要用到硫磺和空气，因此对原料的质量和供应要求非常严格。
在工作中，我们建立了严格的原料采购和检验制度，确保了原料的质量和供应的稳定性。
其次，硫酸生产工艺的反应过程需要严格控制。
硫磺燃烧生成二氧化硫，再经
过催化剂氧化生成三氧化硫，最后与水反应生成硫酸。
在这个过程中，温度、压力、催化剂的选择和使用都对反应的效率和产物的质量有着重要的影响。
我们对反应过程进行了深入的研究和优化，确保了硫酸的生产效率和质量。
最后，硫酸生产工艺的产品处理和储存也是非常重要的。
硫酸是一种具有腐蚀
性的化学品，对产品的储存和运输要求非常严格。
我们建立了严格的产品处理和储存制度，确保了产品的安全和质量。
总的来说，硫酸生产工艺是一个复杂而精密的过程，需要严格的操作和管理。
通过我们的努力和实践，硫酸生产工艺的效率和质量得到了显著的提高，为相关工作提供了宝贵的经验和借鉴。
希望我们的总结能够为硫酸生产工艺的相关工作提供参考和帮助，推动相关工作的发展和进步。
制硫酸工艺流程
制硫酸工艺流程
《制硫酸工艺流程》
制硫酸是化工工业中一种重要的化学品，广泛应用于冶金、石油精炼、纺织、造纸等领域。
制硫酸的工艺流程一般包括硫磺熔化、转化成二氧化硫、氧化成三氧化硫和与水反应生成硫酸等步骤。
首先，硫磺熔化是制硫酸的第一步，硫磺通过高温熔化，形成液态或气态的硫，然后再转化成二氧化硫。
转化成二氧化硫的方法有多种，例如通过氧化、还原、加氢等方式，将硫转化成气态的二氧化硫。
接着，将气态的二氧化硫通过催化剂氧化成三氧化硫。
氧化反应通常在高温下进行，催化剂可以加速反应速度，提高产率。
三氧化硫是制硫酸的重要前体，可以通过与水反应生成硫酸。
最后一步，将三氧化硫与水反应生成硫酸。
这一步通常是在吸收塔内进行，通过将水喷洒到通入的三氧化硫气体中，发生反应生成硫酸。
制得的硫酸经过蒸馏、浓缩、纯化等步骤后，可以得到纯度较高的硫酸产品。
整个制硫酸的工艺流程需要严格控制反应条件和设备参数，确保生产过程稳定、安全。
同时，处理废气、废水和废渣等环保问题也是制硫酸工艺流程中需要重点关注的方面。
现代化的制硫酸生产企业通常采用先进的设备和技术，以提高产能、降低能耗，达到清洁生产和可持续发展的要求。
硫酸生产工艺主要参数的确定过程
硫酸生产工艺主要参数的确定过程硫酸生产是一种重要的化工过程，主要用于制造硫酸和其它硫酸盐化合物。
确定硫酸生产工艺的主要参数是一个关键的过程，需要综合考虑多个因素，包括硫酸的纯度、产量、能耗、操作安全等。
本文将详细介绍硫酸生产工艺主要参数的确定过程。
硫酸生产工艺主要参数的确定过程可以分为以下几个步骤：1.原料的选择：硫酸生产的主要原料是硫、空气和水。
硫的纯度和含硫量会直接影响硫酸的质量。
而空气的纯度和过量系数则会影响反应速率和反应底物的富余度。
水的纯度和用量会影响硫酸的稀释和浓度控制。
因此，在确定工艺参数之前，首先需要选择合适的原料，并对其进行分析和测试。
2.反应器的选择：反应器是硫酸生产过程中的关键设备，其大小和类型将直接影响硫酸的产量和质量。
目前常用的反应器有垂直吸收塔和水平吸收塔两种。
选择合适的反应器要考虑反应的速率、传质效果、反应底物的富余度、能耗等因素，通过实验和模拟计算来确定最佳的反应器类型和尺寸。
3.反应条件的确定：反应条件是硫酸生产中的另一个重要参数，包括温度、压力和反应时间等。
温度对反应速率和反应平衡有直接影响，过高或过低的温度都会降低反应效率。
压力对反应速率和反应平衡同样有影响，过高的压力可以提高反应速率，但也会增加设备的能耗。
反应时间则与反应的速率和废气中残留二氧化硫的含量有关，需要通过实验确定。
4.催化剂的选择：硫酸生产中常使用催化剂来促进反应速率和降低反应温度。
常用的催化剂有铂、钒、铈等金属催化剂和铀、硒等非金属催化剂。
催化剂的选择要考虑其活性、稳定性、成本等因素，通过实验和模拟计算来确定最佳的催化剂种类和用量。
5.过程控制：硫酸生产过程中的参数控制对于保证硫酸的质量和产量非常重要。
常用的控制参数包括反应器温度、压力、废气中二氧化硫的含量、进料的流量和浓度等。
通过实时监测和合理控制这些参数，可以提高工艺的稳定性和经济性。
通过以上步骤确定的硫酸生产工艺主要参数，可以进一步进行工艺流程的设计和优化。
硫酸生产工艺
硫酸生产工艺流程
一二三步骤分别是沸腾炉、接触室、吸收塔，反应方程式如下： 沸腾炉：4FeS2+11O2====2Fe2O3+8SO2
接触室：2SO2+O2===2SO3
吸收塔：SO3+H2O===H2SO4
生产硫酸的原料有硫黄、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石膏、硫化氢、二氧化硫和废硫酸等。
硫黄、硫铁矿和冶炼烟气是三种主要原料。
1.燃烧硫或高温处理黄铁矿，制取二氧化硫
S+O2=（点燃）SO2 4FeS2+11O2=（高温）8SO2+2Fe2O3H2SO4
工业制作装置2.接触氧化为三氧化硫 2SO2+O2=(△，V2O5)2SO3（该反应为可逆反应）
3.用98.3%硫酸吸收 SO3+H2SO4=H2S2O7（焦硫酸）
4.加水 H2S2O7+H2O=2H2SO4
1)SO2+2NH3^H20==(NH4)2SO3
(NH4)2SO3+H2SO4==(NH4)2SO4+H2O+SO2
2)Na2SO3+SO2+H2O==2Na(HSO3)
3)SO2+2NaOH==Na2SO3+H2O Ca(OH)2+Na2SO3==CaSO3+2NAOH 2CaSO3+O2==2CaSO4
工业上制硫酸，先将硫磺或黄铁矿（FeS2）煅烧，生成SO2，再将SO2在接触室中以V2O5作催化剂用氧气氧化，得到SO3，再用在吸收塔中用98%的硫酸吸收SO3生成发烟硫酸。
得到的发烟硫酸用水稀释可以得到不同浓度的硫酸。
尘渣 硫酸渣（烧渣）。
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二、二氧化硫催化氧化制硫酸1. 生产方法和工艺过程在硫酸生产历史上,出现过三种生产方法,即塔式法、铅室法和接触法。
(1)塔式法和铅式法是古老的生产方法。
在中间装填瓷圈的塔型结构的设备或中空的铅室中进行,所用催化剂是二氧化氮,氧化过程可用下列反应式表示: ＳＯ2＋ＮＯ2＋Ｈ2Ｏ＝Ｈ2ＳＯ4＋ＮＯＳＯ2＋Ｎ2Ｏ3＋Ｈ2Ｏ＝Ｈ2ＳＯ4＋２ＮＯ２ＮＯ＋Ｏ2＝２ＮＯ2ＮＯ2＋ＮＯ＝Ｎ２Ｏ３由此制得的硫酸浓度只有65%～75%,仅用作生产肥料(如过磷酸钙等),工业应用因浓度不高而受到限制。
而且含硝化物硫酸对设备的腐蚀相当严重。
(2)接触法在20世纪50年代后建厂,现在基本上取代了塔式法和铅室法。
该法是将焙烧制得的SO2与固体催化剂(开始是铂,后改用V2O5,现为含铯钒催化剂)接触,在焙烧炉气中剩余氧的参与下(通常还需配入适当空气或富氧以控制O2/SO2值恒定),SO2被氧化成SO3,后者与水作用可制得浓硫酸(98.5%)和发烟硫酸(含游离SO3 20%左右)。
接触法生产硫酸经过以下四个工序。
A 焙烧矿石(或硫磺)制备SO2化学反应式如下:４ＦeＳ２＋１１Ｏ２＝２Ｆe２Ｏ３＋８ＳＯ２(硫铁矿焙烧)Ｓ＋Ｏ２→ＳＯ２↑(硫磺焙烧)硫铁矿分普通硫铁矿(其中大部分为黄铁矿,亦含有白铁矿、磁铁矿,含硫量在25%～53%之间)、浮选硫铁矿(与有色金属伴生,含硫量32%～40%)和含煤硫铁矿(是煤矿的杂质,含硫量达40%)三种,主要成分有FeS,FeS2,Fe2O3,Fe3O4和FeO等,矿物中还含有铅、镁、钙、钡的碳酸酸,砷、硒、铜、银、金等化合物。
在氧量过剩的情况下,为使矿物中的硫全部转化成SO2,焙烧温度需在600℃以上,此时烧渣中,铁主要以Fe2O3存在(尚有少量Fe3O4)。
上述碳酸盐分解生成氧化物后又与炉气中SO3反应生成硫酸盐。
砷和硒化合物转化为氧化物,在高温下升华逸入炉气中成为对制酸有害的杂质。
矿石中的氟化物在焙烧过程中转变成气态SiF4,也进入炉气中。
B 炉气精制目的是除去各种杂质,如三氧化二砷、二氧化硒、氟化氢、矿尘、水蒸气和酸雾等。
其中三氧化二砷使钒催化剂中毒和催化剂中的钒逃逸,二氧化硒使钒催化剂中毒和使成品酸带色,氟化氢(由SiF4水解产生)则会腐蚀设备。
它们在低温下(30～60℃)很容易用水或酸洗涤炉气而除去。
C转化精制后的炉气,借助钒催化剂,利用炉气中剩余的氧气(或补充少许空气)将二氧化硫氧化为三氧化硫。
通常,SO2的转化率可达99%以上。
D吸收用硫酸(浓度为98.5%)吸收三氧化硫制得商品级浓硫酸或发烟硫酸。
用浓硫酸吸收比用水吸收SO3更容易,而且不会产生酸雾(一种悬浮在气流中的含酸微小水滴)。
若工厂需生产工业级(98.5%)硫酸,只需将吸收后的浓硫酸加水稀释到98.5%,一部分用作吸收剂返回吸收塔,一部分作商品出售。
若生产发烟硫酸(硫酸浓度104.5%,含游离SO320%),则将SO3气先通入发烟硫酸塔,用浓硫酸吸收,达到产品所需求的游离SO3量后,排出作产品出售,吸收尾气再送去制98.5%浓硫酸。
上述四个工序中,二氧化硫转化为三氧化硫最为关键,这是因为SO2不能自动被氧氧化为SO3,必须使用催化剂,而催化剂的性能及消耗定耗又直接影响到SO2的利用率和生产成本。
2. 二氧化硫催化氧化的反应机理二氧化硫的氧化属气-固相催化氧化反应,当无催化剂时,反应活化能是209 kJ/mol,反应不易进行,在钒催化剂上反应时,反应活化能降至92～96 kJ/mol。
催化氧化机理由四个步骤构成。
①钒催化剂上存在着活性中心,氧分子吸附在它上面后,〖JG(〗O〖ZJLX,Y〗O 〖JG)〗键遭到破坏甚至断裂,使氧分子变为活泼的氧原子(或称原子氧),它比氧分子更易与SO2反应。
②SO2吸附在钒催化剂的活性中心,SO2中的S原子受活性中心的影响被极化。
因此很容易与原子氧结合在一起,在催化剂表面形成络合状态的中间物种。
③这一络合状态的中间物种,性质相当不稳定,经过内部的电子重排,生成了性质相对稳定的吸附态物种。
催化剂〃ＳＯ２〃Ｏ→催化剂〃ＳＯ３(络合状态中间物种) (吸附态物种)④吸附态物种在催化剂表面解吸而进入气相。
经研究,在上述四个步骤中,第一步骤进行得最慢(即氧分子均裂变成氧原子),整个反应的速度受这个步骤控制,故将它称为SO2氧化为SO3的控制阶段(或称控制步骤)。
3. 二氧化硫催化氧化工艺过程分析（1）平衡转化率平衡转化率是反应达到平衡时的SO2转化率,常用Xe表示。
在实际操作中,化学反应不会达到平衡程度(这需要化费很长的时间),所得到的转化率总比平衡转化率小,两者差距往往被用来评判实际生产中有多少改进余地的一个重要指标。
SO2氧化成SO3是一个放热的、体积缩小的可逆反应:ＳＯ２(气)＋１/２Ｏ２(空气) ＳＯ３(气)＋98 kJ/mol经过实验验证,它的平衡常数Kp值可根据质量作用定律得到:反应的平衡常数与温度的关系服从范〃霍甫定律,可用式(3-1-02)简洁的表示如下:各温度下的平衡常数值列于表3-1-02。
表3-1-02 不同温度下的平衡常数达到平衡时,平衡转化率Xe可由下式求得:由式(3-1-01)和式(3-1-03)我们可以得到:若以a,b分别表示SO2和O2的起始含量(摩尔分数),p为反应前混合气体的总压,以1摩尔混合气为计算基准,通过物料衡算可得到氧的平衡分压为:将式(3-1-05)代入式(3-1-04)得到:(3-1-06)式中等式两边都有Xe,故要用试差法来计算Xe。
由(3-1-06)式知,影响平衡转化率的因素有:温度、压力和气体的起始度。
当炉气的起始组成SO2为7.5%,O2为10.5%,N2为82%时,用(3-1-06)式可计算出不同压力,温度下的平衡转化率Xe,结果示于表3-1-03。
表3-1-03 平衡转化率与温度和压力的关系由表3-1-03的数据可以看出平衡转化率随反应温度的上升而减小，因此在操作时希望尽可能降低反应温度。
压力对平衡转化率的影响与温度相比要小得多,特别在400～450℃范围内压力对平衡转化率的影响甚微,因此可以考虑在常压下或低压下进行操作。
利用(3-1-06)式还可计算得到在0.1MPa总压下不同起始浓度的平衡常数,表3-1-04示出了这些数据。
表3-1-04 初始浓度不同时的Xe值由表3-1-04可见,随着炉气中SO2浓度的上升和O2含量的下降,平衡转化率对温度的变化越来越敏感,要想提高生产能力(即提高炉气中SO2的浓度),直接招致的后果是平衡转化率的下降,在其它操作条件相同的情况下,由于浓度推动力的减小实际转化率也会随着下降,使吸收塔后尾气中残留的SO2增加。
要想保持尾气中SO2的低水平,只有降低炉气中SO2的浓度或降低炉气的反应温度,但后者造成反应速度下降,反应时间增加,这二种调控方法都会导致生产能力的下降。
因此,SO2和O2的初始浓度的选择要慎重。
(2)反应速度经过实验研究,在钒催化剂上,二氧化硫氧化的动力学方程式为:图3-1-02 在不同转化率下,二氧化硫氧化速度与温度的关系由(3-1-07)式可以看出影响反应速度的因素有:反应速度常数k′、平衡转化率Xe、瞬时转化率X和气体起始组成a和b。
而k′和Xe由温度决定,它们是温度的函数。
表3-1-05列出了在钒催化剂上,二氧化硫的反应速度常数与表3-1-05 SO2在钒催化剂上的反应速度常数温度的关系。
因此反应速度可以看成是温度和炉气起始组成的函数。
在实际生产中,炉气起始组成变化不大。
(3-1-07)式中的a和b可看作常数,将某一温度下的k′值和Xe值代入(3-1-07)式,同时固定转化率X的值,我们就可由(3-1-07)式得到该温度下的反应速度,改变温度又可得到另一个反应速度值,由此我们就可制得图3-1-02(图中的炉气组成为SO2 7%,O2 11%和N2 82%)。
由图3-1-02可见在一定的瞬时转化率下得到的反应速度-温度曲线有一最大值,此值对应的温度称为某瞬时转化率下的最适宜温度。
将各最大值连成一条A-A曲线后,可以看出转化率愈高,则对应的最适宜温度愈低;在相同的温度下,转化率愈高则反应速度愈低,因此转化率和反应速度之间就出现矛盾,要求反应速度大(这可增大生产能力)转化率就小,反应就不完善,反之要求转化率高,反应速度势必小,反应完全,但生产能力减少。
在特定转化率下出现最适宜温度的原因是因为在低温时(如420℃左右)利用升温促使k′增大导致反应速度增加的影响比由于升温引起平衡转化率下降导致反应速度降低的影响为大,反应速度净值随温度的升高而增加,曲线向上。
当温度超过最适宜温度后,平衡转化率的降低对反应速度的影响超过反应温度对反应速度的影响,反应速度净值随温度的升高而下降,曲线向下。
为了解决上述矛盾,工厂实际生产中,让炉气在不同温度下分段反应,先在410～430℃一段反应,利用起始SO2浓度较高,传质推动力较大这一优势,将大约70%～75%的SO2转化为SO3。
然后进入第二段,在450～490℃下快速反应,将SO3转化率提高至85%～90%。
最后进入第三段在430℃反应,将SO2转化率提高到97%～98%。
若此时再想提高SO2的转化率,可让炉气进入第四、第五段,在更低温度下反应,但因反应速度缓慢,化费的反应时间比前几段要多,而且最终转化率很难达到99%以上。
为缩短反应时间,提高SO2的转化率,现在工业上广泛采用将经三段转化后的炉气进入吸收塔,用浓硫酸将SO3吸收掉,然后进入下一个转化器(反应器),进行第二次转化,此时对可逆反应SO2+ 1/2 O2 SO3而言,由于SO3被吸收,SO2转化成SO3的传质推动力大增,SO2的转化率提高,出第二转化器的炉气最后进入第二吸收塔将生成的SO3吸收掉,出塔尾气中的SO2含量大多可达到国家排放标准(小于500 ppm)。
前述的只通过一次转化的工艺称为“一转一吸”工艺,采用二次转化,二次吸收的工艺称为“二转二吸”工艺,这一工艺可将SO2的总转化率提高到99.5～99.9%,这不仅最大限度地利用了SO2资源,而且也大大降低了硫酸厂尾气的治理难度,减轻了尾气对大气的污染。
在“二转二吸”工艺中,有的第一次转化分三段,第二次转化分二段,这种流程称为“3+2”流程,与此相仿,工业上还有“3+1”“2+2”、“4+1”流程等,现在一般认为“3+2”流程较好。
(3)起始浓度和O2/SO2值在硫酸工业发展初期,广泛采用“一转一吸”工艺,考虑到催化剂用量(它直接影响生产成本)和总转化率等因素,SO2的起始浓度定在7.0%,此时O2/SO2值约1.5。
采用“二转二吸”工艺后,允许SO2起始浓度大幅度提高,从而使生产装臵的生产能力增加。