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七 硫酸与硝酸的生产 第七章 硫酸与硝酸 本章主要内容 §1 概述 §2 SO2炉气的制造 §3 炉气的净化与干燥 §4 二氧化硫的催化氧化 §5 三氧化硫的吸收 §6 其它原料制硫酸与三废处理 §7 硝酸生产 §1 （硫酸）概述 硫酸工业概况 硝酸 盐酸 一、性质 二、用途 三、生产方法 ★一. 硫酸的 性质 硫酸是指SO3和H2O以任何比例混合而成的物质。 （一）物理性质 1 、按SO3与H2O的摩尔比分类，大于1时称为发烟硫酸，其余称为硫酸。 2、 以其中所含H2SO4的重量百分比来表示，常用有：98%硫酸（98酸）、100%硫酸（无水硫酸）、20%发烟硫酸（105酸）。 3、工业硫酸的结晶点 （二）化学性质 1、与金属及金属氧化物反应 2、与有机物发生磺化反应 3、有吸水能力，工业上常用作干燥剂和浓缩剂 4、用作有机反应的催化剂，如烷基化反应等 二. 用途 硫酸是无机化工、有机化工中用量最大、用途最广的化工产品。 主要用于生产磷肥(在我国占硫酸总量的65-75%);此外还可用于生产无机盐、无机酸、有机酸、化纤、塑料、农药、颜料、染料、硝化纤维、TNT、硝化甘油及中间体等；石油、冶金行业也都大量使用。 我国硫酸的消费情况 被称为工业之母。 工业硫酸 GB/T 534-2002 三. 生产方法(硝化法、接触法)（一）硝化法原理 SO2+N2O3+H2O==H2SO4+2NO 2NO+O2==2NO2 NO +NO2 == N2O3 硝化法也称亚硝基法，可分为： 铅室法和塔式法 (二) 接触法原理 §2 SO2炉气的制造 一、原料及其预处理 二、硫铁矿焙烧理论基础 三、硫铁矿沸腾焙烧 四、热能回收及烧渣利用 一、原料及其预处理 原料：①天然硫磺、②硫铁矿、③硫酸盐及④含H2S或SO2的工业废气等。硫铁矿按晶形分为黄铁矿、白铁矿、磁铁矿。按来源分为普通、浮选、含煤硫铁矿。 配矿应考虑： 1、有害杂质含量在配矿行应符合规定限量 2、含水多矿与含水少矿适当配合 3、保证燃烧稳定性，含煤硫铁矿不宜太多 4、有无足够之供应量，并兼顾其成本 二、硫铁矿焙烧理论基础 （一）焙烧反应 （二）焙烧方法 （三）焙烧过程 （四）反应速度的影响因素 （一） 焙烧反应 （二）焙烧方法 1、常规焙烧 2、磁性焙烧 3、脱砷焙烧 4、硫酸化焙烧 1、常规焙烧 4FeS2+11O2==8SO2+2Fe2O3 3、脱砷焙烧（两个阶段） 热分解 4FeAsS==4FeS+As4 2FeS2==2FeS+S2 4FeAsS+4FeS2==8 FeS+ As4S4 氧化 As4+3O2==2As2O3 1/2 S2+O2== SO2 As4S4+7 O2==2As2O3+4 SO2 3FeS+5 O2 ==Fe3O4+3 SO2 # 在脱砷焙烧中，关键是只能生成磁性氧化铁，避免Fe2O3。因2 Fe2O3+As2O3==4FeO+As2O5使砷留于残渣中。 4、硫酸化焙烧 属冶炼废气制酸，空气过剩系数1.5-2.0，温度600-700℃。 （三）焙烧过程（气-固非均相） 1、气流中氧气向硫铁矿表面扩散 2、吸附在固体表面上的氧与硫铁矿反应 3、生成的二氧化硫穿过氧化铁矿渣层自表面向气流扩散 实验知：对于整个焙烧过程，硫化亚铁与氧反应速度（即2）为控制步骤。 （四）反应速度的影响因素 1、温度 2、矿料粒度 3、氧气浓度 三 硫铁矿的沸腾焙烧 （一）基本原理 （二）沸腾焙烧炉的构造 （三）沸腾焙烧工艺流程 （四）电除尘器 （一）硫铁矿沸腾焙烧基本原理 １、流态化概念 ２、临界流化速度 ３、最大流化速度 ４、沸腾炉的气体操作速度 ５、沸腾焙烧优缺点 （二）沸腾焙烧炉的构造 类型： 直筒型、 扩大型（图1 图2）、 锥型。 扩大型沸腾炉主要包括： 1、 风室 2、分布板 3、沸腾层 4、上部燃烧空间 （三）沸腾焙烧工艺流程示意图 （四）电除尘器 构成：除尘室、高压供电设备。 工作原理： 电除尘器本体的阳极板（收尘板）和阴极线（电晕极）间施加负高压直流电时，便在阳极板和阴极线间产生一高压电场，当施加电压足够高时，阴极线附近产生电晕放电，形成大量的电子、负离子和正离子。 当含尘烟气通过电场时，粉尘吸附离子或电子