第一篇：硫酸工業(yè)發(fā)展史

摘 要:介紹了硫酸的發(fā)展歷史及運用現(xiàn)代先進技術(shù)生產(chǎn)硫酸的原料結(jié)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)政策,硫酸工業(yè)的重要技術(shù)進展對環(huán)境保護的影響和未來應采取的對策。

硫酸是最重要的基礎(chǔ)化工原料之一,主要用于制造磷肥及無機化工原料,其次作為化工原料廣泛應用于有色金屬的冶煉、石油煉制和石油化工、橡膠工業(yè)以及農(nóng)藥、醫(yī)藥、印染、皮革、鋼鐵工業(yè)的酸洗等。但是硫酸工業(yè)污染嚴重,硫酸工業(yè)的每一次技術(shù)進步都是在提高硫利用率的同時,減少廢氣、廢水的排放,提高廢熱利用效率,做到資源利用率的最大化。

硫酸工業(yè)發(fā)展史

硫酸工業(yè)已有 200多年的歷史。8世紀左右，阿拉伯人干餾綠礬（FeSO4·7H2O）得到一種腐蝕性液體，該液體即為硫酸。15世紀后半葉，B.瓦倫丁在其著作中，先后提到將綠礬與砂共熱，以及將硫磺與硝石混合物焚燃的兩種制取硫酸的方法。約1740年，英國人J.沃德首先使用玻璃器皿從事硫酸生產(chǎn)，器皿的容積達300l。在器皿中間歇地焚燃硫磺和硝石的混合物，產(chǎn)生的二氧化硫和氮氧化物與氧、水反應生成硫酸，此即硝化法制硫酸的先導。16世紀初，在波西米亞（Bohemia）開始以硫酸鐵干餾法制造發(fā)煙硫酸。

1746年，英國人J.羅巴克依照以上方法，在伯明翰建成一座6英尺（lft=0.3048m)見方的鉛室，以間歇方式制造硫酸。成為世界上最早的鉛室法制酸工廠。1805年前后，首次出現(xiàn)在鉛室之外設(shè)置燃燒爐焚燃硫磺和硝石，使鉛室法實現(xiàn)了連續(xù)作業(yè)。1810年，英國人金·赫爾克開始采用連續(xù)方式焚硫，這是連續(xù)法生產(chǎn)硫酸的開端。

19世紀30年代，英國和德國相繼開發(fā)成功以硫鐵礦為原料的制酸技術(shù)。之后，利用冶煉煙氣制酸亦獲成功。

第二次世界大戰(zhàn)后，硫酸需求量迅速增加，硫酸工業(yè)發(fā)展逐漸加快。生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)為：生產(chǎn)裝置的大型化，開發(fā)和采用生產(chǎn)強度更高的新型反應技術(shù)和新型單元操作設(shè)備，生產(chǎn)控制自動化，節(jié)能與廢熱利用，新型材料的采用等。20世紀50年代初，德國和美國同時開發(fā)成功硫鐵礦沸騰焙燒技術(shù)；1964年，德國拜耳公司首先采用兩轉(zhuǎn)兩吸技術(shù)；1971年，德國拜耳公司又首先建成一座直徑4m的沸騰床轉(zhuǎn)化器；1972年，法國尤吉納-庫爾曼公司建成第一座以硫磺為原料的加壓法裝置，裝置操作壓力為0.5Mp,日產(chǎn)酸550t(100%H2SO4)；20世紀80年代初，前蘇聯(lián)學者提出非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化器，1982年實現(xiàn)工業(yè)化。其它還有：低溫位廢熱利用的發(fā)展，環(huán)狀及含銫低起活溫度新型催化劑的應用，三廢治理及綜合利用等，都標志著硫酸生產(chǎn)技術(shù)的進展。

硫酸工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)進展二次轉(zhuǎn)化工藝

一次轉(zhuǎn)化流程的轉(zhuǎn)化率較低,僅95%左右,排放尾氣的二氧化硫濃度可達到14500mg/m3,直接排放會嚴重污染環(huán)境,需要進行氨(堿)吸收處理。我國于1965年在上海硫酸廠首先采用兩次轉(zhuǎn)化技術(shù)并獲得成功,該技術(shù)隨后在全國推廣應用并不斷完善和發(fā)展。1989年南化研究院完成了/3+20兩次轉(zhuǎn)化工業(yè)試驗,使二氧化硫轉(zhuǎn)化率進一步提高到99.7%以上。排放尾氣二氧化硫濃度在877mg/m3以下,滿足960mg/m3的排放標準。由此可見,二次轉(zhuǎn)化工藝的應用,促進了硫酸工業(yè)的發(fā)展,同時降低了硫酸企業(yè)排放廢氣的污染物濃度,改善了大氣環(huán)境質(zhì)量。稀酸洗凈化

目前國內(nèi)制酸凈化流程有水洗和酸洗兩種,水洗工藝是我國為發(fā)展硫酸所獨創(chuàng)的凈化工藝,除砷、除氟效率高,對發(fā)展我國硫酸工業(yè)起了重大作用;但耗水量大、污水排放量大、硫資源損失大等,對新建工程已不再推薦水洗流程。

酸洗流程的特點是技術(shù)可靠,設(shè)備先進,除塵、除砷、除氟能滿足凈化要求,排污量小,操作費用低,但一次投資較高。隨著國家環(huán)保條例的日趨嚴格和水資源的匱乏,新建硫酸裝置基本都采用稀酸洗凈化流程。低二氧化硫濃度制酸工藝

2002年,我國有色冶煉行業(yè)副產(chǎn)二氧化硫總量約6200k,t其中用于制酸的約4770k,t未經(jīng)治理而直接排入大氣的約1200k,t這不僅浪費了大量的硫資源,而且對環(huán)境造成嚴重污染。這類煙氣通常氣量及氣濃度波動大,而且二氧化硫的平均含量低,不能用常規(guī)工藝制造硫酸。如何治理這類煙氣將直接關(guān)系到這類企業(yè)可否持續(xù)發(fā)展及生存。

國內(nèi)利用低濃度二氧化硫煙氣制硫酸主要有兩種工藝:一種是株州冶煉廠從丹麥引進的WSA工藝,該工藝轉(zhuǎn)化率較高,尾氣能達標排放,但裝置投資昂貴,操作要求相對苛刻,操作負荷彈性較小。另一種是非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化工藝。非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化裝置投資費用較低,操作較易,對負荷波動的適應性較強,較適合我國中、小型冶煉企業(yè)選用;但該工藝不能從根本上解決問題,而且尾氣排放不能達到國家標準。針對存在的問題,國內(nèi)通常的做法是改變冶煉工藝,產(chǎn)生的二氧化硫濃度達到8%~12%,可以利用目前成熟的兩轉(zhuǎn)兩吸制酸工藝進行制酸,二氧化硫的轉(zhuǎn)化率不低于99%,尾氣排放可以達到國家標準。在不能改變冶煉工藝時,對制酸后尾氣采用堿性液吸收,以達到國家環(huán)保要求。催化劑的改進

硫酸催化劑是轉(zhuǎn)化率高低的關(guān)鍵因素,從鉑系到鐵系,最后發(fā)展到釩系,除轉(zhuǎn)化率不斷提高外,其耐砷、耐氟等抗毒物能力不斷增強。目前國外催化劑的研究比較活躍,不斷有新產(chǎn)品推出,除原有型號外,還開發(fā)了含銫催化劑,轉(zhuǎn)化率達到99.7%~99.8%,排放尾氣中二氧化硫含量減少36%~50%。國內(nèi)催化劑目前在裝填量、總轉(zhuǎn)化率和使用活性方面存在較大差距,兩轉(zhuǎn)兩吸工藝轉(zhuǎn)化率達到99.5%已屬不易,多數(shù)僅98.0%~99.3%,排放尾氣達不到環(huán)保要求。建議加強催化劑的研究,提高其轉(zhuǎn)化率,減少污染物排放量。對策和展望注重環(huán)境保護

硫酸工業(yè)是一個污染較重的行業(yè),隨著技術(shù)進步和嚴格管理,對環(huán)境影響的程度亦日漸降低。目前,我國規(guī)定硫酸排放尾氣二氧化硫濃度為960mg/m3,但工業(yè)發(fā)達地區(qū)由于空氣污染,大氣中的二氧化硫濃度已經(jīng)超標,必須在達標排放的基礎(chǔ)上進行治理,滿足總量控制的要求,降低對大氣環(huán)境的污染。對于生產(chǎn)中的酸性廢水,一方面通過工藝過程的改進減少酸性廢水的產(chǎn)生,另一方面對排放的污水以石灰乳或電石渣等中和處理,達標后排放。以硫鐵礦為原料的硫酸生產(chǎn)企業(yè),還生產(chǎn)含鐵的礦渣,目前許多企業(yè)將礦渣外售,供水泥和鋼鐵工業(yè)使用,有的企業(yè)綜合利用硫鐵礦渣制成鐵系的涂料產(chǎn)品,暫時不能利用的設(shè)置渣場堆放?？傊?對硫酸生產(chǎn)所排放的廢氣、廢水及廢渣仍應繼續(xù)治理,盡可能降低其危害生命和對環(huán)境的影響,使硫酸工業(yè)自身得以持續(xù)發(fā)展。

河南省硫酸企業(yè)較多,但規(guī)模較小,最大的僅25萬t/a,且工藝落后,有眾多冶煉煙氣制酸還采用一轉(zhuǎn)一吸工藝,即浪費了硫資源又污染了環(huán)境。我省是一個農(nóng)業(yè)大省,需要發(fā)展硫酸以促進磷復肥的發(fā)展,應立足于硫鐵礦制酸和冶煉煙氣制酸,同時有條件地發(fā)展硫黃制酸。在采用新工藝的同時,二氧化硫控制區(qū)還應采取尾氣吸收工藝來減少二氧化硫排放量。加強新工藝開發(fā)應用

目前,國外對改進硫酸工藝進行了廣泛的研究,有多項成熟的工藝應用于硫酸生產(chǎn),其主要有加拿大Cansolv工藝公司開發(fā)的在一轉(zhuǎn)一吸裝置后增設(shè)一套吸收系統(tǒng),用二胺溶液吸收尾氣中的二氧化硫,然后通過加熱汽提,解吸出純凈的二氧化硫,返回干燥塔循環(huán)使用,裝置的最終二氧化硫排放濃度可低至50mg/m3;LockwoodGreenePetersen公司開發(fā)的SPANE工藝,意即接近于零排放的硫酸生產(chǎn)工藝,是將古老的塔式法與現(xiàn)代的接觸法工藝相結(jié)合,裝置的投資相當于標準兩轉(zhuǎn)兩吸的93%,操作能耗相當于79%,尾氣二氧化硫濃度為8.8mg/m3;印度Poseidom工程咨詢公司開發(fā)的尾氣循環(huán)工藝,將一部分三氧化硫吸收塔排出的尾氣送回二氧化硫轉(zhuǎn)化器,代替空氣作為冷激氣,采用一轉(zhuǎn)一吸工藝時,尾布均勻,其活性組分的主要晶相是C-Fe2O3,而采用其他方法生產(chǎn)的催化劑主要晶相是A-Fe2O3。據(jù)文獻報道[4],不同晶相的Fe2O3還原后的催化劑,其一氧化碳變換反應的活化能不同,A-Fe2O3還原后的一氧化碳變換反應活化能約為108.8kJ/mo,l而C-Fe2O3還原后的一氧化碳變換反應活化能約為50.2kJ/mol,因此C-Fe2O3的活性明顯高于A-Fe2O3的活性。另外C-Fe2O3的晶格常數(shù)為8.33!,屬于立方晶系結(jié)構(gòu),而還原后的催化劑Fe3O4晶格常數(shù)為8.39!,也屬于立方晶系結(jié)構(gòu),因此B113催化劑還原前后晶系和晶格常數(shù)變化很小,提高了催化劑使用強度,而A-Fe2O3屬于立方晶系結(jié)構(gòu),晶格常數(shù)為5.414!,與還原后Fe3O4的晶系和晶格常數(shù)有較大的變化,故使用時易引起催化劑強度下降。

綜上所述,B113催化劑具有低溫活性好、活性溫區(qū)寬、機械強度高等特點,是一種節(jié)能型變換催化劑。3.2 蒸汽消耗低由于B113催化劑的反應活化性能低,本征活化能為70.53kJ/mo,l蒸汽的消耗低于同類催化劑水平。從運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)看,去除由于原料氣中氧含量和一氧化碳含量巨大波動造成蒸汽消耗增高的原因,汽氣比仍小于0.6?？垢蓴_能力強

在化工生產(chǎn)操作過程中,都不可避免地遭受主觀客觀、內(nèi)部外部等因素的干擾。例如,電、蒸汽以及儀表空氣等的突然中斷,操作人員的疏忽,催化劑飛溫;水煤氣中硫化氫含量偏高等。2003年8月,由于造氣爐煤氣閥門故障,原料氣中氧含量超標,最高氧含量達0.7%,變換爐熱點溫度到達627e。通過增加蒸汽調(diào)節(jié)床層溫度,降低負荷維持生產(chǎn),在高氧氣量的情況下,系統(tǒng)運行5h。2004年9月由于連綿的雨水,使蒸汽溫度降低到205e,入爐煤氣溫度不足260e,床層溫度只有340e,裝置仍然能滿足后續(xù)工段的滿負荷運行。開停車方便

B113催化劑的開停車非常方便。短期的停車只需蒸汽保溫,當床層溫度不低于290e時,開車只需要1~2h,出口一氧化碳可達到規(guī)定指標。長期停車如果不檢查變換爐內(nèi)部,催化劑不必氧化,簡單隔離即可,但與空氣和工藝氣體不能接觸。盡管溫度降低到露點以下時蒸汽會在催化劑上冷凝成水,但對催化劑無損害。如果床層溫度降到常溫,則需要進行升溫操作,升溫介質(zhì)可用轉(zhuǎn)化工藝氣、過熱蒸汽、氮氣。從常溫升溫到開車10h即可完成。參考文獻:

[1] 武希彥.中國硫酸工業(yè)的現(xiàn)狀及展望[J].磷肥與復

肥,2003,(5):1-2.[2] 黃 新.促進我國硫鐵礦制酸的發(fā)展[J].硫酸工業(yè),2004,(5):15-19.[3] 郭景芝.國外硫酸工藝技術(shù)進展[J].化工生產(chǎn)與技

術(shù),2003,(10):25-28

[4] 武利平,徐其勝.ICI71-1和B113型變換催化劑的升

溫還原及生產(chǎn)使用[J].化肥設(shè)計,1999,(37):48-50.

第二篇：硫酸工業(yè) 第一節(jié) 接觸法制硫酸

[硫酸工業(yè) 第一節(jié) 接觸法制硫酸]

“硫酸的工業(yè)制法——接觸法”教學設(shè)計【教學目標】（1）能準確表述接觸法制硫酸的三個重要階段、反應原理及主要設(shè)備的名稱、構(gòu)造和作用，硫酸工業(yè) 第一節(jié) 接觸法制硫酸。（2）能說明黃鐵礦鍛燒前粉碎的原因，通入強大空氣流的目的、爐氣凈化的原因和方法。（3）能說明熱交換器怎樣進行熱交換，吸收塔怎樣吸收三氧化硫的。（4）能解釋和說明加快和充分吸收三氧化硫的措施。（5）能說出二氧化硫在大氣中的危害、酸雨的成因及大氣污染的主要來源。（6）能說出環(huán)境污染的主要方面及防止污染的一些措施，增強環(huán)境意識作環(huán)境保護的宣傳者、行動者。（7）能通過本節(jié)的學習，說明工業(yè)生產(chǎn)中加快反應，提高原料利用率，節(jié)約能源及環(huán)境保護的一些措施和方法。（8）掌握多步反應計算題的簡單解法即關(guān)系式法。【教學重點】接觸法制硫酸的化學反應原理，環(huán)境污染的危害及環(huán)境保護的重要性?！窘虒W難點】主要設(shè)備的構(gòu)造和物料流動的方式、有關(guān)的化工生產(chǎn)原理?！窘虒W過程】[投影]學習目標即教學目標[敘述引入]同學們，我們初中學習過硫酸的知識，硫酸是化學工業(yè)中最重要的產(chǎn)品之一。它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學實驗和國防建設(shè)中，具有十分廣泛的用途。[投影]硫酸可以用來制化肥，如磷肥、氮肥等?？梢栽诮饘偌庸ず徒饘僦破冯婂円郧?，除去金屬表面的氧化物膜，可以制取許多有實用價值的硫酸鹽，如硫酸銅、硫酸亞鐵等，還可用于精煉石油，制造炸藥、農(nóng)藥、染料等，實驗室中常用作干燥劑。[設(shè)疑引入]硫酸有那么多用途，工業(yè)上是如何生產(chǎn)的呢？請同學們根據(jù)所學過的硫及其氧化物知識，討論生產(chǎn)硫酸的原理。[說明]許多同學想到用硫燃燒生成二氧化硫，這固然是一種方法，但根據(jù)我國資源情況，實際生產(chǎn)中通常用燃燒黃鐵礦的方法來制取二氧化硫，二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫，是在接觸室內(nèi)進行的，因此，稱為接觸法制硫酸。[投影板書]課題、標題及原理[銜接過渡]接觸法制硫酸分三個階段，第一階段是二氧化硫的制取和凈化，第二階段是二氧化硫氧化成三氧化硫，第三階段是三氧化硫的吸收和硫酸的生成，我們看到一階段。[投影板書]第一階段及反應原理[講述]分析講述黃鐵礦燃燒反應的方程式，交代配平方法（奇偶法）[出示模型]講解沸騰爐的構(gòu)造。[動畫顯示]沸騰爐內(nèi)物料進出方式[投影]思考討論1．焙燒黃鐵礦的爐子為什么叫沸騰爐？黃鐵礦為什么要粉碎？為什么通入強大的空氣流？燃燒黃鐵礦為什么不要多加燃料？2．為什么通入接觸室的混全氣體必須凈化？怎樣凈化？凈化后氣體成分是什么？[強調(diào)講述]黃鐵礦燃燒反應是放熱的，故燃燒的黃鐵礦不需要多加燃料，擴大反應物的接觸面，通入強大的空氣流可以加快反應，提高原料利用率，這種方法常用于工業(yè)生產(chǎn)中。[銜接過渡]被凈化后的爐氣主要成分是二氧化硫、氧氣和氮氣，常溫下較難轉(zhuǎn)化為三氧化硫，加熱到400~500℃，在催化劑的作用下，能較快地轉(zhuǎn)化為三氧化硫，請寫出反應方程式，說明反應特點。[投影板書]第二階段及有關(guān)反應原理[反饋矯正]根據(jù)學生討論情況，說明書寫方程式，注意事項，交代清楚反應的特點，說明高溫和使用催化劑可以加快反應，縮短生產(chǎn)時間，提高效率。[動畫顯示]氣體流向。[投影]填空3．接觸室中熱交換氣的作用是_______________________________________________4．從接觸室出來的氣體成分是_________，原因是_____________________________[強調(diào)講述]熱交換氣中冷熱氣體的流向是相反的，冷的氣體（SO2、O2、N2）被預熱，而熱的氣體（SO3、SO2、O2、N2）被冷卻，這種方式能夠節(jié)約能源，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用。二氧化硫與氧氣生成三氧化硫的反應是可逆反應，因此從接觸室出來的氣體為三氧化硫、二氧化硫、氧氣和氮氣的混合氣。[銜接過渡]從接觸室內(nèi)出來的混合氣體，通入吸收塔內(nèi)，三氧化硫被吸收轉(zhuǎn)化為硫酸，該階段稱為三氧化硫的吸收和硫酸的生成。[投影板書]第三階段及反應原理[投影]5．吸收三氧化硫為什么不用水和稀硫酸而用98.3%的濃硫酸？濃硫酸為什么必須從塔頂噴下？[講解]三氧化硫與水反應，放出大量的熱，用水或稀硫酸吸收三氧化硫易形成酸霧，酸霧的形成不利于氣體三氧化硫被進一步吸收，吸收速度慢，且吸收不完全，98.3%的濃硫酸從塔頂淋下，氣體由下往上，流向相反，充分接觸，吸收更完全，由此看來工業(yè)生產(chǎn)上特別重視生產(chǎn)的速度及原料的利用率。[出示模型]講解吸收塔構(gòu)造。[動畫顯示]三氧化硫的吸收過程。[總結(jié)歸納、動畫顯示]設(shè)備流程、生產(chǎn)流程。[投影]6．接觸法制硫酸分幾個階段？有幾個重要反應？幾種典型設(shè)備？幾種凈化方式？幾個地方運用逆流原理？幾個地方采用了加快反應的措施？幾個地方采用了充分利用原料的措施？[歸納講述]同學們，我們通過接觸法制硫酸的學習，了解了工業(yè)制硫酸的原理，但這還是不夠的，工業(yè)生產(chǎn)中還有很多問題要處理，例如，如何提高原料的利用率，如何加快反應的進程，如何節(jié)約能源降低成本，如何保護環(huán)境，防止污染等等，這些都是工業(yè)生產(chǎn)中的實際問題，應該引起同學們的注意，化學教案《硫酸工業(yè) 第一節(jié) 接觸法制硫酸》[投影]練習題：燃燒1噸含二硫化亞鐵90%的黃鐵礦，在理論上能生產(chǎn)多噸98%的硫酸（設(shè)有1.5%的硫留在爐渣里）？[試題分析]本題考查化學運算技能，同學們常用的方法是分步計算法，根據(jù)方程式先求出二氧化亞鐵的質(zhì)量，再求二氧化硫和三氧化硫的質(zhì)量，最后求出硫酸的質(zhì)量，但這種方法要求的量太多、太麻煩，題目中只要求求出硫酸的質(zhì)量，因此可以直接找到起始物質(zhì)與最終產(chǎn)物硫酸的關(guān)系式求解。解析：由工業(yè)生產(chǎn)硫酸的反應方程式可得下列關(guān)系式：設(shè)：能生成98%的硫酸x噸 FeS2 → 2SO2 → 2SO3 → 2H2SO4 120 2×981t×90%×(1-1.5%)xt×98% x=1.478這種計算方法叫關(guān)系式法，即根據(jù)多個有聯(lián)系的方程式計算時，可以依據(jù)方程式式找到各物質(zhì)之間量的關(guān)系式，直接計算求解。[設(shè)疑過渡]從吸收塔出來的氣體叫尾氣，其成分是什么？能否直接排入大氣？另外，黃鐵礦燃燒后的礦渣能否棄置，這是我們研究的另一重點內(nèi)容，即環(huán)境保護。[分析講述]礦渣棄置堆放既占地又污染環(huán)境，還會造成資源的浪費，礦渣的主要成分是三氧化二鐵，可以用來煉鐵，變廢為寶，吸收塔出來的氣體是氧氣、氮氣和少量的二氧化硫，直接排入大氣會造成環(huán)境污染，必需凈化處理，通常用堿液吸收。[設(shè)疑深入]二氧化硫污染環(huán)境到底會造成什么樣的危害呢？[投影]7．二氧化硫?qū)Νh(huán)境造成什么危害？酸雨怎樣形成的？有何危害？大氣污染的主要來源是什么？如何消除大氣污染？8．環(huán)境污染分為哪幾類？工業(yè)三廢包含哪幾方面？防止和消除環(huán)境污染的根本途徑是什么？[投影]環(huán)境污染的分類 環(huán)境污染 大氣 水 工業(yè)三廢（廢氣、廢水、廢渣）土壤 農(nóng)藥、化肥及生活用品 食品 自然資源的不合理開發(fā)利用 ??[播音]錄音資料1：環(huán)境污染的危害 錄音資料2：環(huán)境政策 錄音資料3：環(huán)境的治理及保護[播放] 錄像資料1：環(huán)境污染的危害 錄像資料2：環(huán)境的治理及保護[強調(diào)指出]我們每位同學都要做環(huán)境的堅定保護者，從我做起，從小事做起，從現(xiàn)在做起，注意環(huán)境保護的宣傳，堅信，環(huán)境問題必將隨著科學技術(shù)的進一步發(fā)展，而得到人類有效的解決，那時，祖國的天空會更藍，河流會更清。[布置作業(yè)]書面作業(yè)：1．教材78頁數(shù)題 2．教材87頁3題 課外作業(yè)：調(diào)查我們周圍的環(huán)境污染狀況 硫酸工業(yè) 第一節(jié) 接觸法制硫酸

第三篇：硫酸 硝酸工業(yè)三廢處理

硫酸工業(yè)三廢處理

硫酸生產(chǎn)中的“三廢”處理硫酸廠的尾氣必須進行處理，因為煙道氣里含有大量的二氧化硫氣體，如果不加利用而排空會嚴重污染空氣。

1)尾氣吸收①用氨水吸收，再用H2SO4處理：SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2↑+H2O ②用Na2SO3溶液吸收：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3

③用NaOH溶液吸收，再用熟石灰和O2處理；（此方法反應復雜，還可能發(fā)生其他反應）

SO2+ NaOH = NaHSO3

NaOH +NaHSO3= Na2SO3+ H2O Na2SO3+Ca(OH)2= CaSO3↓+ 2NaOH 2 CaSO3 + O2= 2CaSO4 或者一是進行第二次氧化，即直接將尾氣再次通入接觸室讓其反應；二是兩次氧化后的氣體加以凈化回收處理

2)污水處理硫酸廠廢水中含硫酸，排放入江河會造成水體污染。通常用消石灰處理：Ca(OH)2+ H2SO4=CaSO4+2H2O。生成的硫酸鈣可制建材用的石膏板。

3)廢熱利用硫酸工業(yè)三個生產(chǎn)階段的反應都是放熱反應，應當充分利用放出的熱量，減少能耗。第一階段黃鐵礦燃燒放出大量的熱，通常在沸騰爐處設(shè)廢熱鍋爐，產(chǎn)生的過熱蒸汽可用于發(fā)電，產(chǎn)生的電能再供應硫酸生產(chǎn)使用（如礦石粉碎、運輸，氣流、液流等動力用電）。第二階段二氧化硫氧化放熱可用于預熱原料氣，生產(chǎn)設(shè)備叫熱交換器，原料氣又將三氧化硫降溫，再送入吸收塔。

4）廢渣的利用黃鐵礦的礦渣的主要成分是Fe2O3和SiO2，可作為制造水泥的原料或用于制磚。含鐵量高的礦渣可以煉鐵。工業(yè)上在治理“三廢”的過程中，遵循變“廢”為寶的原則，充分利用資源，以達到保護環(huán)境的目的。

硝酸工業(yè)廢氣物治理

硝酸裝置最大的污染就是尾氣排放，俗稱“黃龍”，其主要有害成分是氮氧化物(N0)，如NO，N0：硝酸生產(chǎn)排放的氮氧化物等有害物質(zhì)與硝酸生產(chǎn)的方法及吸收操作條件的選擇有密切關(guān)系，稀硝酸吸收法

利用NO，NO 在硝酸中的溶解度比在水中大的原理，可用稀硝酸對NO 非其進行吸收。從吸收塔出來的尾氣進入尾氣吸收塔底部與稀硝酸逆流接觸，經(jīng)過凈化的尾氣進入尾氣透平，回收能量后放空。吸收了NO 后的稀硝酸，返回吸收塔頂部流下，作為吸收部分液與工藝氣逆流接觸，在吸收塔底部有二次空氣引入與下流的酸逆流接觸，脫 除其中的NO ．2 堿液吸收法

用堿液等溫吸收NO 制亞硝酸鈉處理硝酸尾氣，反應機理如下： No+ NO2+ H2O — — 2HNO2 2HNO2+ Na2CO3— 2NaNO2+ H2O+ CO2 2NO2+ Na2CO3一NaNO2+ NaNO3+ CO2 此方法用堿液吸收NO 時無NO放出，吸收速度快，反應較完全，當NO氧化度小于50 時，只產(chǎn)生亞硝酸鹽。而亞硝酸鹽在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品等方面都有著廣泛的用途。在常壓法生產(chǎn)硝酸的工藝此法被廣泛用于尾氣處理。但是此法生產(chǎn)的亞硝酸鈉質(zhì)量較低，產(chǎn)量也受到硝酸產(chǎn)量的影響。選擇性催化還原法

選擇性催化還原法通常利用氨為選擇性催化還原劑，氨在鉑催化劑上只是將尾氣中氮氧化物還原，基本上不與氧反應。反應如下： 4NH3+ 6NO一5N2+ 6 H2O8NH3十6NO2-7N2+ 12H2O 此反應的適宜溫度要控制在220~260。C為宜，因為溫度過高會發(fā)生其他副反應，且隨著溫度升高副反應會明顯增強。用氨作選擇性催化還原劑，轉(zhuǎn)化率可達9O 以上，但從經(jīng)濟上來看，該法將NOz還原為N。，浪費了寶貴的NO 資源。

非選擇性催化還原法

含NO 的氣體，在一定溫度和催化劑作用下，與還原劑發(fā)生反應，其中NO：還原為Nz，同時還原劑與氣體中的氧反應生成水和CO。還原劑有氫、甲烷、CO等。金屬鉑、鈀可作為非選擇性催化還原的催化劑。

2H2+2NO 一2H2 O+N22H2+ O2— — 2H2O4H2+ 2NOz— — N2+ 4H2o CH4+2o2一CO2十2H2o CH4 +4NO— CO + 2N2+ 2H2O CH4 +2NO2一CO2+ N2+ 2H2O

第四篇：電鍍工業(yè)電鍍冷水機的發(fā)展史

電鍍工業(yè)電鍍冷水機的發(fā)展史

我們都知道電鍍工業(yè)電鍍冷水機的發(fā)展歷史很悠久，從國外傳到中國，經(jīng)歷著無數(shù)次的改革和創(chuàng)新。接下來我們一起來了解它的發(fā)展史。

1839年，英國和俄羅斯科學家獨立地設(shè)計了金屬電沉積工藝，這種工藝類似Brugnatelli的發(fā)明，用于印刷電路板的鍍銅。不久之后，英國伯明翰的John Wright發(fā)現(xiàn)氰化鉀是一個合適電鍍黃金和白銀的電解液，1840年，Wright的同事，喬治埃爾金頓和亨利埃爾金頓被授予第一個電鍍專利。

隨著電化學科學的成熟，其與螺桿冷水機過程的關(guān)系漸漸被人們理解，其他類型的非裝飾金屬電鍍工藝被開發(fā)出來。到十九世紀五十年代，商業(yè)電鍍鎳，銅，錫和鋅也相繼被開發(fā)出來。在兩位埃爾金頓的發(fā)明專利基礎(chǔ)上，電鍍槽及其它裝備被擴大到可以電鍍許多大型物體和特定工件。

在19世紀后期，受益于發(fā)電機的廣泛應用，電鍍工業(yè)螺桿式冷凍機的得到了蓬勃發(fā)展。隨著發(fā)電機電流控制程度的提高，使許多需要提高耐磨和耐蝕性能的金屬機械部件、五金件及汽車零部件得到處理，并可以批量處理。同時零部件的外觀也得到了改善。

兩次世界大戰(zhàn)和不斷增長的航空業(yè)推動了電鍍的進一步發(fā)展和完善，包括鍍硬鉻，銅合金電鍍，氨基磺酸鍍鎳，以及其他許多電鍍過程。電鍍設(shè)備也從以前的手動操作的瀝青內(nèi)襯木制槽進步到現(xiàn)在的全自動化設(shè)備，每小時能處理成千上萬公斤的零部件。

總之，電鍍冷水機的發(fā)展史受到多方面的牽制和不斷變革，我們要銘記它悠遠的歷史文化，讓它的未來發(fā)展的更好。

以上信息由凱德利冷水機整理，轉(zhuǎn)載請注明

第五篇：關(guān)于硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟效益的討論

第二節(jié) 關(guān)于硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟效益的討論

●教學目標

1.使學生常識性地了解化學科學實驗與化工生產(chǎn)的區(qū)別。

2.使學生對于如何提高化工生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益有一個常識性的認識。3.通過課堂討論培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。●教學重點

以硫酸工業(yè)為例對化工生產(chǎn)中如何提高經(jīng)濟效益的討論?！窠虒W難點

關(guān)于選擇硫酸廠廠址的課堂討論?！窠虒W方法

討論、自學、講解等?！裾n時安排 共一課時 教具準備 投影儀、膠片 ●教學過程

［引言］前一節(jié)我們學習了硫酸生產(chǎn)的原料、流程和典型設(shè)備，并著重討論了二氧化硫接觸氧化反應的最佳工藝條件。確切地說，這僅僅是模擬化工生產(chǎn)。要想真正將化學實驗結(jié)果應用到實際生產(chǎn)，必須在遵循科學原理的基礎(chǔ)上著重考慮綜合效益，即要求最大限度地提高勞動生產(chǎn)率、降低成本、保護生態(tài)環(huán)境，為國民經(jīng)濟部門提供質(zhì)優(yōu)價廉的化工產(chǎn)品。這同科學實驗是不同的，在科學實驗中，為了探索某個重要的原理或?qū)崿F(xiàn)某個重要反應，有時可以不惜花費大量的時間和資金。下面，我們就以硫酸工業(yè)為例討論在化工生產(chǎn)中的綜合經(jīng)濟效益問題。

［板書］第二節(jié) 關(guān)于硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟效益的討論

［講解］根據(jù)綠色化學和可持續(xù)發(fā)展的要求，一個現(xiàn)代化的化工企業(yè)，應該朝著無廢物排出的“封閉式生產(chǎn)”的方向努力。那么工業(yè)生產(chǎn)上如何實現(xiàn)上述要求呢？這是工業(yè)生產(chǎn)需要考慮的第一個問題。

［板書］

一、環(huán)境保護與綜合利用原料

［講解］在化工生產(chǎn)中某一生產(chǎn)部門產(chǎn)生的三廢，即廢氣、廢液、廢渣，往往可能是其他生產(chǎn)部門有用的原料。

［提問］硫酸工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生哪些廢物？這些廢物又如何處理呢？ ［學生回答］

［教師小結(jié)］硫酸生產(chǎn)的第三階段，即三氧化硫的吸收階段從吸收塔中排出含少量二氧化硫的廢氣。黃鐵礦礦粉在沸騰爐中燃燒后產(chǎn)生大量廢渣。爐氣的凈化、干燥過程中產(chǎn)生廢液。

［講解］這些廢物若隨意排放，不僅會造成嚴重的環(huán)境污染，影響人民身體健康，破壞生態(tài)平衡，不符合綠色化學和可持續(xù)發(fā)展的要求，而且還會造成某些原料的浪費，不利于降低生產(chǎn)成本，也不利于節(jié)約資源的要求。因此，在建設(shè)硫酸生產(chǎn)車間時，必須同步建設(shè)處理“三廢”的設(shè)施，盡可能地將三廢變成有用的副產(chǎn)品，實行綜合利用。同時使“三廢”的排放符合國家標準。

［引導］我們首先來看一下硫酸生產(chǎn)中“廢氣”的處理。［投影］硫酸生產(chǎn)中尾氣的處理

［講解］硫酸生產(chǎn)中尾氣的處理有多種方法，具體采用哪種處理方法，取決于副產(chǎn)品的市場需求、成本核算等實際情況。

［過渡］請同學們完成上述化學方程式。［教師巡視］

［學生口述化學反應，教師板書］ ［板書］1.廢氣處理

①氨水吸收，再用硫酸處理 SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3

(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O ②用Na2SO3溶液吸收，然后加熱吸收液 SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3

2NaHSO3????Na2SO3＋SO2↑＋H2O ③用NaOH溶液吸收，再用石灰乳和O2處理 SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O Na2SO3＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋2NaOH 2CaSO3＋O2===2CaSO4

［講解］沸騰爐中產(chǎn)生的廢渣一般可作為制造水泥的輔料或用于制磚。若礦渣中含鐵品位高，經(jīng)處理后作為鐵礦煉鐵，則可獲得更大的經(jīng)濟效益。

［板書］ ?

［講解］生產(chǎn)中產(chǎn)生的含有硫酸的廢液，經(jīng)處理后可作為劣質(zhì)硫酸出售，也可用石灰乳中和制得副產(chǎn)品石膏。

［板書］

Ca(OH)2＋H2SO4===CaSO4＋2H2O ［轉(zhuǎn)引］許多化學反應是放熱反應，化工生產(chǎn)中若能充分利用反應熱，這對降低生產(chǎn)成本具有重要的意義。

［板書］

二、能量的充分利用

［過渡］硫酸工業(yè)生產(chǎn)中如何充分利用能量呢？

［師］下面是硫酸生產(chǎn)過程中所涉及的三步反應的熱化學方程式。［投影］

1.S(s)＋O2(g)===SO2(g);ΔH=－297 kJ/mol 高溫111FeS2(s)＋O2(g)?????Fe2O3(s)＋2SO2(g);ΔH=－853 kJ/mol 423.SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l);ΔH=－130.3 kJ/mol ［師］很明顯，上述反應均為典型的放熱反應，假如我們能把這些熱量充分利用，有什么重要的意義呢？

請大家看以下投影資料。

［投影并講解］硫酸生產(chǎn)過程中要消耗大量的能量。例如，開動機器設(shè)備(礦石粉碎機、運輸裝置、鼓風機、泵等)需要電能，維持接觸氧化適宜的溫度(400℃～500℃)需要熱能。由于硫酸生產(chǎn)過程中三個化學反應都是放熱反應，可以充分利用這些反應放出的熱能以降低生產(chǎn)成本。例如，在沸騰爐旁設(shè)置“廢熱”鍋爐，產(chǎn)生蒸氣來發(fā)電；在接觸室中設(shè)熱交換裝置，利用SO2氧化為SO3時放出的熱來預熱即將參加反應的SO2和O2，使其達到適宜的反應溫度。據(jù)測算，生產(chǎn)1 t硫酸約需消耗100 kW·h的電能，而相應量反應物在 生產(chǎn)過程中放出的反應熱相當于200 kW·h的電能。

［講解］以上資料顯示：硫酸生產(chǎn)中如能充分利用“廢熱”，則不僅不需要由外界向硫酸廠供應能量，而且還可以由硫酸廠向外界輸送大量的能量。

［板書］若充分利用“廢熱”，則不僅不需要由外界向工廠供能，而且還可以由工廠向外界供能。

［過渡］以上我們實際上是從物質(zhì)和能量的充分利用討論了工業(yè)生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益問題。下面我們討論硫酸生產(chǎn)規(guī)模和廠址的選擇問題。

［板書］

三、生產(chǎn)規(guī)模和廠址選擇

［講解］現(xiàn)代化工生產(chǎn)一般要求有較大的規(guī)模。因為大型化生產(chǎn)可以降低單位產(chǎn)量投資，便于熱能的綜合利用和提高勞動生產(chǎn)率，因而總的經(jīng)濟效益較大。

［投影］據(jù)報道，國外一套年產(chǎn)40萬噸的硫磺制硫酸裝置比年產(chǎn)20萬噸的裝置成本降低14%；我國一套年產(chǎn)10萬噸的黃鐵礦制酸裝置比年產(chǎn)3萬噸的裝置成本降低23%。

［小結(jié)］考慮我國的實際情況，有關(guān)部門主張，在一般情況下，應發(fā)展年產(chǎn)4萬噸以上的制硫酸裝置。

［板書］1.生產(chǎn)規(guī)?！戤a(chǎn)4萬噸以上。

［過渡］化工廠廠址選擇是一個復雜的問題，它涉及原料、水源、能源、土地供應、市場需求、交通運輸和環(huán)境保護等諸多因素。

［投影］影響化工廠選址的部分因素：

［過渡］為什么要考慮上述那么多的因素呢？請大家以硫酸廠廠址選擇為例予以說明。

［提示大家閱讀課本最后兩個自然段進行回答］

［學生閱讀完有關(guān)內(nèi)容后回答］硫酸是一種腐蝕性液體，不能像普通固體化工產(chǎn)品那樣可以較多地貯存，需要隨產(chǎn)隨銷。硫酸的運輸費用比較高。據(jù)估算1 t H2SO4的運價約為同質(zhì)量黃鐵礦礦石的三倍。這樣就決定了硫酸廠靠近消費中心比靠近原料產(chǎn)地更為有利。因此，考慮到綜合經(jīng)濟效益，硫酸廠廠址離硫酸消費中心不能太遠。在決定建廠規(guī)模時，可以考慮在消費中心建廠規(guī)模大些，在邊遠或硫酸用量不多的地區(qū)，建廠規(guī)模小些。

環(huán)保問題是硫酸廠選址的另一個重要因素。硫酸廠對環(huán)境的污染是比較嚴重的。限于當前的技術(shù)水平，即使十分注意“三廢”處理，也難以達到較高的環(huán)保要求。因此，硫酸廠不應建在人口稠密的居民區(qū)和環(huán)保要求高的地區(qū)。

［教師總結(jié)板書］2.廠址選擇——原料、水源、能源、交通、土地供應、市場需求等。

［過渡］運用我們剛才學過的知識討論兩個問題。［投影］

1.在以下條件下，你認為A城市該不該建硫酸廠？

(1)A城市郊區(qū)有豐富的黃鐵礦資源，水源、能源充足，交通方便。

(2)A城市需使用硫酸的工業(yè)不多，而離它遠的B城市卻是一個消耗硫酸甚多的工業(yè)城市。(3)A城市是一個風光秀麗的旅游城市，對環(huán)境保護的要求甚高，而且土地價格較貴，土地供應緊張。

［學生討論回答］

［講解］我們對三個條件要全面分析：第一個條件有利于在A城市建硫酸廠；第二個條件從市場需求和運輸成本考慮，在A城市建廠不如在B城市建廠；第三個條件從根本上否定了在A城市建廠的設(shè)想。因為一個風光秀麗的旅游城市，對環(huán)保的要求一定很高。而且該地的土地價格也較貴。如果在該地建污染比較嚴重的硫酸廠，必然破壞旅游資源，得不償失。所以應該在B城市建硫酸廠，再運輸少量硫酸到A城市供應生產(chǎn)的需要，這樣的資源配置比較合理。

［投影］

2.有人建議在C地建一個大型磷肥廠，并配套建一個大型硫酸廠。分析以下情況，判斷此建議是否合理。

(1)C地是重要的農(nóng)業(yè)區(qū)，需消耗大量的肥料。

(2)C地有豐富的磷灰石礦藏，水源、能源充足，土地價格較低，土地供應充足，交通方便。

(3)磷肥是由磷灰石［有效成分是Ca3(PO4)2］與H2SO4作用制得的，制造磷肥需消耗大量的硫酸。

(4)C地無磷肥廠和硫酸廠，在相鄰的D地有豐富的黃鐵礦資源。［學生討論回答］

［講解］題設(shè)有四個條件。第一個條件說明C地對于肥料有很大的市場需求。第二個條件指出C地有豐富的磷礦資源，而且其他條件也很優(yōu)越，適于建大型磷肥廠。第三個條件指出制造磷肥需消耗大量硫酸，暗示建磷肥廠必須配套建硫酸廠。第四個條件指出該地無硫酸廠，而鄰近的D地有豐富的黃鐵礦資源，通過運輸黃鐵礦的方式在C地建硫酸廠是可行的。所以在C地建一個大型磷肥廠，并配套建一個大型硫酸廠的建議是正確的。

［布置作業(yè)］習題

一、2、3

二、1 ●板書設(shè)計

第二節(jié) 關(guān)于硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟效益的討論

一、環(huán)境保護與綜合利用原料 1.廢氣處理

①氨水吸收，再用硫酸處理 SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3

(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O ②用Na2SO3溶液吸收，然后加熱吸收液 SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3

2NaHSO3????Na2SO3＋SO2↑＋H2O ③用NaOH溶液吸收，再用石灰乳和O2處理 SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O Na2SO3＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋2NaOH 2CaSO3＋O2===2CaSO4 ?

Ca(OH)2＋H2SO4===CaSO4＋2H2O

二、能量的充分利用

若能充分利用“廢熱”，則不僅不需要由外界向工廠供能，而且還可以由工廠向外界供能。

三、生產(chǎn)規(guī)模和廠址選擇 1.生產(chǎn)規(guī)?！戤a(chǎn)4萬噸以上

2.廠址選擇——原料、水源、能源、交通、土地供應、市場需求等。●教學說明

過去課本中關(guān)于化工生產(chǎn)的知識，只研究它的化學原理和簡單生產(chǎn)流程，不研究經(jīng)濟效益問題，學生對化工生產(chǎn)的認識也就是片面的，本節(jié)內(nèi)容對化工生產(chǎn)中的一些經(jīng)濟問題，作了常識性介紹。目的使學生對這些問題有一個初步的，概括的認識。

教學中以硫酸工業(yè)為例，從環(huán)境保護和綜合利用原料，合理利用能量以及化工生產(chǎn)的規(guī)模和廠址選擇三個方面展開討論，將化工生產(chǎn)知識與工業(yè)經(jīng)濟觀念密切結(jié)合起來，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，這對于他們今后參加社會主義建設(shè)極為有用。

在教學策略上本課盡可能采用資料、投影多媒體等教學手段，以激發(fā)學生學習興趣。通過閱讀、討論、講解等教學方法，訓練學生思維和閱讀能力，同時增進師生之間，學生之間的交流與合作。