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1、戢 斌 制酸厂安全生产科 一、硫酸的性质、用途、质量标准 1. 硫酸的性质 a 硫酸的组成 硫酸是SO3与H2O化合而成，化学上一般把一个分子的的SO3与一个分 子的H2O相结合的物质称为无水硫酸，无水硫酸就是指100%的硫酸 ，纯硫酸一般为无色透明、油状的液体。纯硫酸的化学式为H2SO4。 工业上通用的硫酸是指SO3与H2O以任何比例化合的物质。SO3与H2O 的分子比 时，称硫酸水溶液。SO3与H2O的分子比时，就是 SO3在100%硫酸中的溶液，称发烟硫酸。未与水化合的SO3称为游离 SO3。 一、硫酸的性质、用途、质量标准 硫酸的浓度通常用其中所含硫酸的重量百分数来表示。如98%硫酸就
2、 是指其中含有98%重量与2%重量的水；习惯上把浓度75%的硫酸叫做浓 硫酸，而把75%以下的硫酸叫做稀硫酸。 b 密度 硫酸的密度是温度与浓度的函数。当温度固定时，硫酸密度随浓度的 升高而升高；当固定硫酸浓度时，密度则随温度升高而下降。在任何温 度下，以98.3%浓度下，密度最大，在常温下，98.3%硫酸密度1.84。 一、硫酸的性质、用途、质量标准 c 结晶温度 常用硫酸结晶温度： 93%硫酸 结晶温度27； 98.5%硫酸 结晶温度+1.8； 发烟硫酸（游离SO320%） 结晶温度+2.5 掌握了硫酸结晶温度具有下述意义： 为硫酸贮存、运输提供防止发生冻酸的温度控制依据。 为确保产品浓度
3、范围提供依据 对处于不正常情况下发生的酸冻结原因分析提供理论依据。 一、硫酸的性质、用途、质量标准 2. 硫酸的用途 在农业方面，磷肥的制造需要大量硫酸，氮肥的制造也需要一定硫酸 ，杀虫剂、除草剂等的制造也需要硫酸。在工业方面，炼焦需要硫酸回 收焦炉气中氮，钢材加工及其制品的酸洗需要硫酸。在化学方面，硫酸 是制造各种酸和盐的原料，也是有机合成、化学纤维、染料工业的原料 。我国硫酸产量50%左右用于磷肥制造，化工行业25%，冶金、轻工、军 工行业等占10%。 3.硫酸的品种及工业硫酸国家标准 工业硫酸品种及国家标准（GB/T5342002） 蓄电池用硫酸品种、规格（GB455484） 化学试剂硫
4、酸（GB62577） 一、硫酸的性质、用途、质量标准 工业硫酸品种及国家标准（GB/T5342002） 标名称特种硫酸浓硫酸 优等品一等品合格品 硫酸(H2SO4)含量 % 92.5或98.092.5或98.092.5或98.092.5或98.0 游离三氧化硫(SO3)含量% 灰分% 0.020.030.030.10 铁(Fe)含量% 0.0050.0100.010 砷(As)含量% 0.0810-30.00010.005 铅(Pb)含量% 0.0010.0050.02 汞(Hg)含量% 0.00050.0010.01 氮氧化物含量% 0.0001以N2计 二氧化硫(SO2)含量% 0.01
5、氯(Ci)含量% 0.001 透明度mm 1608050 色度 ml 1.02.12.0 注：指标中的“”表示该类别产品的技术要求中没有此项目 按SO2的氧化方法不同，可把硫酸生产方法分成两类。一类是亚硝基 法，另一类是接触法。根据制酸原料不同，又可分成：硫铁矿制酸，硫 磺制酸，冶炼烟气制酸、硫酸盐制酸，硫化氢制酸及含硫酸废液制酸。 一、亚硝基法制酸基本原理： 亚硝基法最基本特征是借助于氮氧化钠完成SO2的氧化成酸反应，故 此也称硝化法。目前世界上仍保留亚硝基法的硫酸厂已是为数很少。 主要反应： SO2+NO2+H2O=H2SO4+NO NO+ O2=NO2 应用亚硝基法制硫酸有铅室法工艺和塔
6、式法工艺。铅室法是最早的 工业制硫酸，塔式法是在铅室法基础上发展的，并取代了铅室法。 二、接触法： 现代接触法普遍采用钒触媒做催化剂，由于钒触媒对炉气成分及有 害杂质有严格的要求，所以原料不同，产生不同的制酸工艺，综合起来 ，基本过程可分六大工序，如下所示： 我国目前的接触法制酸，主要有硫铁矿制酸，硫磺制酸，冶炼烟气制 酸和硫酸盐制酸。 原料 处理 SO2 炉气 制取 炉气 净化 SO2 转化 SO3 吸收 尾气 处理 硫铁矿制酸： 首先对硫铁矿进行预处理，入炉前还要按硫含量、粒度、水分等指 标进行掺配，其主要工序为：硫铁矿焙烧，炉气净化及热回收，SO2转化 ， SO3吸收及尾气处理。 原矿制
7、酸流程图： 川化股份公司硫酸厂 比例 硫酸工艺流程图 水 空气 冷却水 水 水 吸收来98%酸 循环水 一干来93%酸 水 循环水 氨水 水 去用户 去母液低位槽 冷却水冷却水 结晶清夜 固体亚铵 1 2 3 4 5 6 7 8 91011 12 氧水 放 空 1920 13 14 1516 17 18 21 22 23 24 25 26 27 282930 31 32 33 36 37 38 39 35 34 40 41 43 42 44 45 46 47 48 50 49 46 计量罐 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 天
8、车 园盘 尾砂皮带 电筛 成品皮带 炉顶皮带 加料园盘 沸腾炉 沸热锅炉 旋风 钟罩阀 电除尘 一洗塔 二洗塔 一级电雾 二级电雾 干燥塔 SO 风机 2 输送管 埋刮板 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 一洗循环槽 二洗循环槽 沉淀槽 稀酸冷却器 吹出塔 干燥循环槽 管壳式酸冷器 冷热交 中热交 热热交 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 转化器 SO 冷却器 二吸塔 吸收循环槽 管壳式酸冷器 2 一级复喷 一级复档 二级复喷 二级复档 一级循环桶 41 42 43 44 45 47 48 49 50 二级循环桶 尾气回收塔 三级循环桶 三级
9、复喷 排气筒 成品大罐 母液高位槽 分离机 中和桶 48 A T A A A A A A P A 气氨 去污水处理 回系统 硫铁矿制酸： SO2的炉气制取是采用沸腾焙烧，应用余热锅炉回收高温位热能。炉 气烟尘率高，设置旋风除尘器、电除尘器，经除尘后的炉气进入湿法净 化工序，通过第一、第二洗涤设备除去炉气中大部分杂质，再经两级电 除雾对炉气进一步精制。炉气中水分在干燥塔内采用浓硫酸进行脱水干 燥，并专设过滤设备捕集炉气夹带的酸沫。此后由主风机将炉气抽送到 转化工序。如转化的SO2经换热器加热至反应温度，进入各段触媒，最后 一段出口SO3经冷却进入吸收塔，出塔气体经尾气处理后放空。有多种硫 铁矿制
10、酸流程，如不同冷却方式的稀酸洗流程，水洗流程，以及一转一 吸和两转两吸流程等。 硫铁矿制酸主要化学方程式： 焙烧反应 用硫铁矿焙烧制造SO2，进行氧化焙烧时总的化学反应式为： 4FeS2+11O28SO2+2Fe2O3+3309.749J 当氧气不足或有意控制“弱氧焙烧”时，其化学反应式为： 3FeS2+8O2 6SO2+Fe3O4+3309.749J 硫铁矿制酸主要化学方程式： SO2气体的转化反应 三氧化硫吸收过程和反应 nSO3+H2O （n-1）SO3+89247J 硫铁矿制酸主要化学方程式： 吸收反应 2NH4OH+SO2=（NH4）2SO3+H2O NH4OH+SO2=NH4HSO
11、3 2NH4OH+SO3=（NH4）2SO4+H2O NH4OH+SO3=NH4HSO4 硫铁矿制酸主要化学方程式： 亚硫酸铵可继续与SO2、SO3反应： （NH4）2SO3+H2O+SO2=2NH4HSO3 2（NH4）2SO3+H2O+SO3=2NH4HSO3+（NH4）2SO4 再生 NH3+NH4HSO3=（NH4）2SO3 硫磺制酸 对于一般纯净的硫磺制酸仅需要三个工序（焚硫、转化与吸收）即 可完成制酸全过程，现在较普遍采用的硫磺制酸工艺流程为： 将澄清的熔融硫送入焚硫炉与干燥空气雾化后于炉内焚烧，产生高温 SO2炉气，经余热锅炉回收热量使炉气温度降至420进入转化器（3+1 四段或
12、3+2五段），一次转化通过一、二、三段触媒，二次转化通过四段 （或四、五段）触媒，换热方式采用外部换热回收热量。酸循环采用立 式泵流程，酸冷却采用在泵出口设冷却器，转化后尾气经处理后排放。 熔硫 及 精硫 液硫 焚烧 余热 回收 SO2 转化 SO3 吸收 尾气 处理 干燥空气 冶炼烟气制酸 冶炼烟气即含硫的有色金属在冶炼中产生的废气，其中SO23%10% 。用此气制成硫酸，称冶炼烟气制酸。流程也多种形式，主要差别表现 在净化工序，比如常见的水洗流程、稀酸洗流程、热浓酸洗流程及干法 净化流程等。后部转化、吸收、尾气处理等同矿制酸流程。 硫酸盐制酸 有代表性的硫酸盐制酸是硫酸钙（石膏和磷石膏）制
13、酸。 2CaSO4+C=2CaO+2SO2+CO2 硫酸盐制酸 将磨细石膏与焦炭等原料加入回转窑内与高温燃煤烟气逆向接触，经 预热在9001200按上述反应式生成SO2 、CaO、CO2，进一步在 12001450高温下煅烧，进行矿化反应生成水泥熟料，产生的SO2 烟 气浓度可达7%-9%，SO2 引入制酸系统，可见石膏制酸（1t）同时产出 水泥（1.5t），其生成成本之低，无法比喻。 含硫废酸制酸 以上原料制酸特点： a 矿质酸、冶炼烟气制酸：系统SO2 浓度较低，一般SO2浓度 7.09.0%，SO2炉气中杂质含量高，须净化工序处理。产生污水，且污 水中杂质众多，有害物多，处理困难。有余热
14、回收，但产汽率偏低。单 系统硫酸产量偏低（国内矿制酸单系统到最大40万吨/年，冶炼烟气20万 吨/年）。 b 硫磺制酸：系统SO2浓度较高11%。炉气中杂质少，不需炉气净 化工序，无污水产生，热量回收率高，产汽率高，单系统硫酸产量高（ 目前国内最大单系统100万吨/年）。且流程短，占地少，近年发展迅速 。 c 据硫酸工业统计，2010年国内硫酸产量，硫磺制酸占52%，矿制酸 占25%，冶炼烟气占20%。硫磺制酸装置国内主要集中在江浙一带，云 南、山东、四川等地。 一、原料硫磺 a 工业硫磺国家标准（GB/T24492006） 项 目技术指标 优等品一等品合格品 硫(S)的质量分数，% 99.9
15、599.599.00 水分的质量分数 ，% 固体硫磺 2.02.02.0 液体硫磺 0.100.501.00 灰分的质量分数，% 0.030.100.20 酸度的质量分数（以H2SO4) 0.0030.0050.02 有机物的质量分数，% 0.030.300.80 砷(As)的质量分数，% 0.00010.010.05 铁(Fe)的质量分数，% 0.0030.005 筛余物的质量分 数a， 0003.0 0.50.51.04.0 a表中的筛余物指标仅用于粉状硫磺。 一、原料硫磺 b原料硫磺的用途 硫磺是重要的基本化工原料，随着经济与科学的发展，硫磺用处日趋 扩大。我国硫磺主要靠进口，现部分天然气脱硫厂建成，部分满足国内 需求，主要用于制取硫酸，其余用于化工、轻工及其它行业
