❶ 求工業制硫酸詳解
一、煅燒:將硫黃或黃鐵礦在空氣中燃燒或焙燒,以得到二氧化硫氣體。(國內以黃鐵礦為主)
二、催化氧化:將二氧化硫氧化為三氧化硫是生產硫酸的關鍵,其反應為:2SO2+O2→2SO3
這個反應在室溫和沒有催化劑存在時,實際上不能進行。根據二氧化硫轉化成三氧化硫途徑的不同,製造硫酸的方法可分為接觸法和硝化法。接觸法是用負載在硅藻土上的含氧化鉀或硫酸鉀(助催劑)的五氧化二釩V2O5作催化劑,將二氧化硫轉化成三氧化硫。硝化法是用氮的氧化物作遞氧劑,把二氧化硫氧化成三氧化硫:
SO2+N2O3+H2O→H2SO4+2NO
根據所採用設備的不同,硝化法又分為鉛室法和塔式法,現在鉛室法已被淘汰;塔式法生產的硫酸濃度只有76%;而接觸法可以生產濃度98%以上的硫酸;採用最多。
接觸法生產工藝:接觸法的基本原理是應用固體催化劑,以空氣中的氧直接氧化二氧化硫。其生產過程通常分為二氧化硫的制備、二氧化硫的轉化和三氧化硫的吸收三部分。
二氧化硫的制備和凈化:
以硫鐵礦等其他原料製成的原料氣,含有礦塵、氧化砷、二氧化硒、氟化氫、氯化氫等雜質,需經過凈化,使原料氣質量符合轉化的要求。為此,經回收余熱的原料氣,先通過乾式凈化設備(旋風除塵器、靜電除塵器)除去絕大部分礦塵,然後再由濕法凈化系統進行凈化。
經過凈化的原料氣,被水蒸氣所飽和,通過噴淋93%硫酸的填料乾燥塔,將其中水分含量降至0.1g/m3以下。
二氧化硫的轉化:二氧化硫於轉化器中,在釩催化劑存在下進行催化氧化:
SO2+(1/2)O2 SO3 ΔH=-99.0kJ
釩催化劑是典型的液相負載型催化劑,它以五氧化二釩為主要活性組分,鹼金屬氧化物為助催化劑,硅藻土為催化劑載體,有時還加入某些金屬或非金屬氧化物,以滿足強度和活性的特殊需要。通常製成直徑4~6mm、長5~15mm柱狀顆粒。近年來,丹麥、美國和中國相繼開發了球狀、環狀催化劑,以降低催化床阻力,減少能耗。
釩催化劑須在某一溫度以上才能有效地發揮催化作用,此溫度稱為起燃溫度,通常略高於400℃。近年來,研製成功的低溫活性型釩催化劑,其起燃溫度降低到370℃左右,因而提高了二氧化硫轉化率。轉化器進口的原料氣溫度保持在釩催化劑的起燃溫度之上,通常為410~440℃。
由於原料氣經過濕法凈化系統後降溫至40℃左右,所以必須通過換熱器,以轉化反應後的熱氣體間接加熱至反應所需溫度,再進入轉化器。二氧化硫經氧化反應放出的熱量,使催化劑層溫度升高,二氧化硫平衡轉化率隨之降低,如溫度超過650℃,將使催化劑損壞。為此,將轉化器分成3~5層,層間進行間接或直接冷卻,使每一催化劑層保持適宜反應溫度,以同時獲得較高的轉化率和較快的反應速度。
現代硫酸生產用的兩次轉化工藝,是使經過兩層或三層催化劑的氣體,先進入中間吸收塔,吸收掉生成的三氧化硫,余氣再次加熱後,通過後面的催化劑層,進行第二次轉化,然後進入最終吸收塔再次吸收。由於中間吸收移除了反應生成物,提高了第二次轉化的轉化率,故其總轉化率可達99.5%以上,部分老廠仍採用傳統的一次轉化工藝,即氣體一次通過全部催化劑層,其總轉化率最高僅為98%左右。
三、吸收:三氧化硫的吸收:轉化工序生成的三氧化硫經冷卻後在填料吸收塔中被吸收。吸收反應雖然是三氧化硫與水的結合,即:SO3+H2O→H2SO4 ΔH=-132.5kJ
但不能用水進行吸收,否則將形成大量酸霧。工業上採用98.3%硫酸作吸收劑,因其液面上水、三氧化硫和硫酸的總蒸氣壓最低,故吸收效率最高。出吸收塔的硫酸濃度因吸收三氧化硫而升高,須向98.3%硫酸吸收塔循環槽中加水並在乾燥塔與吸收塔間相互串酸,以保持各塔酸濃度恆定。成品酸由各塔循環系統引出。
吸收塔和乾燥塔頂設有金屬絲網除沫器或玻璃纖維除霧器,以除去氣流中夾帶的硫酸霧沫,保護設備,防止環境污染。兩次轉化工藝的最終吸收塔出口尾氣中的二氧化硫濃度小於500×10-6,尾氣可直接排入大氣;而一次轉化工藝的吸收塔尾氣中的二氧化硫濃度高達2000×10-6~3000×10-6,故須設置尾氣處理工序,以使排氣符合環境保護法規。氨水吸收法是應用最廣的尾氣處理方法。
❷ 98%硫酸如何檢測有沒有具體的檢測方法
1 適用范圍
本方法適用於接觸法、塔式法製取的工業硫酸質量檢驗。符合一級標準的工業 硫酸,可用於火力發電廠,作再生(還原)陽離子交換器使用。
2 引用標准
GB 534 工業硫酸
GB 603 制劑及製品的制備方法
GB 601 標准溶液的制備方法
3 取樣方法及有關安全注意事項
3.1 取樣方法
3.1.1 從裝載硫酸的槽車(船)中取樣,須用細頸鉛制圓桶或加重瓶從各取樣點(對同 一取樣點應從上、中、下部取樣),採取等量的試液混合成均勻試樣,每車(船)取樣 量不得少於500 mL。
3.1.2 從酸壇中取樣,用玻璃管(φ10×300mm)從總數的3%中取樣。小批量時也 不得少於3壇,取樣總體積不得少於500mL。
3.1.3 將所取試樣混合均勻,裝入清潔、乾燥、具磨口塞的玻璃瓶內,瓶上應粘貼 標簽,註明如下項目:產品名稱、生產廠名、槽車(船)字、批號、取樣日期、取樣人 等。
3.2 安全注意事項
由於硫酸是一種具有很強的腐蝕性、燒傷性的強酸,為確保人身和設備的安 全,操作或取樣時必須遵守如下規定。
3.2.1 裝、卸或取樣時必須穿防護服,戴防護眼鏡和防護手套。工作現場應備有應 急水源。
3.2.2 硫酸應避免與有機物、金屬粉末等接觸,用槽車運輸或用金屬罐貯放硫酸時, 禁止在敞口容器附近抽煙,動用明火。
4 硫酸含量的測定
4.1 方法提要
本方法適用於硫酸純度的測定。其原理為,以甲基紅-亞甲基藍為指示劑,用 氫氧化鈉標准溶液進行酸鹼中和滴定測定硫酸含量。
4.2 試劑
4.2.1 c(NaOH)=1.0mol/L氫氧化鈉標准溶液:按GB 601—77《標准溶液制備方法》 配製和標定。
4.2.2 甲基紅-亞甲基藍指示劑:按GB 603—77《制劑及製品的制備方法》配製。
4.3 分析步驟
4.3.1 取10 mL濃硫酸,注入已知質量的稱量瓶內。稱其質量(m),然後將濃硫酸注 入裝有250mL蒸餾水的500mL容量瓶里,用水洗滌稱量瓶數次,冷卻到室溫後, 用蒸餾水稀釋至刻度,此溶液為待測試液。
4.3.2 取待測試液20.00mL(三份),加2~3滴甲基紅-亞甲基藍指示劑(4.2.2),用 c(NaOH)=1.0mol/L氫氧化鈉標准溶液(4.2.1)滴定,溶液由紫紅變成灰綠色即為終 點。
4.4 計算及允許差
4.4.1 硫酸含量x(以質量百分數表示)按(1)式計算:
(1)
式中 c(NaOH)——氫氧化鈉標准溶液的濃度,mol/L;
a(NaOH)——滴定待測試液所消耗氫氧化鈉標准溶液的體積,mL;
——12硫酸的摩爾質量, =49 g/mol;
m——試樣質量,g;
V——滴定時所取待試液的體積,mL;
500——待測試液的總體積,mL。
4.4.2 允許差
硫酸含量平行測定的允許絕對偏差為0.2%。
5 灼燒殘渣的測定
5.1 方法提要
灼燒殘渣代表濃硫酸中所含無機離子和某些不溶物的數量,本法是將試樣蒸發 至干,在800±20℃下灼燒15min,然後稱量殘渣質量進行測定。
5.2 儀器
5.2.1 蒸發皿:石英皿、鉑皿、瓷皿均可使用,容積為60~100 mL。
5.2.2 高溫爐。
5.2.3 乾燥器:硅膠或氯化鈣乾燥器。
5.2.4 砂浴或電熱板。
5.3 分析步驟
5.3.1 將蒸發皿(5.2.1)置於800±20℃的高溫爐(5.2.2)中灼燒15min,放在乾燥器 (5.2.3)冷卻至室溫,稱量其質量(稱准至0.1mg)。
5.3.2 在蒸發皿中加入15~25 mL試樣(約25~40 g),稱量其質量(稱准至0.1 mg)。
5.3.3 在通風櫥內,把蒸發皿放在砂浴或電熱板(5.2.4)上,小心地加熱,使硫酸蒸發 至干,移入高溫爐(5.2.2)內,在800±20℃灼燒15min,放入乾燥器中冷卻至室 溫,稱量其質量(稱准至0.1mg)。
5.4 計算及允許差
5.4.1 灼燒殘渣含量x(以質量百分數表示),按(2)式計算:
(2)
式中 m2——灼燒後蒸發皿和殘渣的質量,g;
m1——蒸發皿的質量,g;
m——試樣的質量,g。
5.4.2 允許差
試樣平行測定的允許相對偏差如下:
殘渣含量,% 允許相對偏差,%
0.02~0.1 10
<0.02 20
6 鐵含量的測定
6.1 方法提要
鐵離子是工業硫酸中最主要的雜質之一,對陽離子樹脂再生質量影響較大。鐵 的測定常用鄰菲羅啉法,其原理為:試樣蒸干後殘渣用鹽酸溶解,然後用鹽酸羥胺 將試樣中的鐵(Ⅲ)還原為鐵(Ⅱ)在pH為4~5的條件下,鐵(Ⅱ)與鄰菲羅啉反應生 成紅色絡合物,可用分光光度法測定其含量。
6.2 儀器
分光光度計。
6.3 試劑
6.3.1 0.1%鄰菲羅啉溶液:稱取0.1g鄰菲羅啉,溶於70mL蒸餾水中,加入鹽酸c (HCl)=1mol/L溶液0.5 mL,用蒸餾水稀釋至100mL。
6.3.2 1%鹽酸羥胺溶液。
6.3.3 pH為4的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液:量取c(CH3COOH)=2mol/L乙酸溶液80mL與c(CH3COONa)=2mol/L乙酸鈉溶液20mL混合即可。
6.3.4 c(HCl)=1mol/L鹽酸溶液。
6.3.5 鐵貯備溶液(1mL含1mgFe):稱取純鐵絲或還原鐵粉(優級純或高純)1g(稱准 至0.1mg),放入400mL燒杯中,用除鹽水潤濕,加20~30mL鹽酸溶液(1+1), 在電爐上徐徐加熱(防止反應過於劇烈,造成濺損),待鐵絲或鐵粉完全溶解後,加 過硫酸銨0.1~0.2g,煮沸3min,冷卻至室溫,移入1L容量瓶,用除鹽水稀釋至 刻度。
6.3.6 鐵工作溶液(1mL含0.01mgFe):吸取鐵貯備溶液(6.3.5)10.00mL,注入1L 容量瓶,用除鹽水稀釋至刻度,此溶液宜使用時配製。
6.3.7 硫酸溶液(1+1)。
6.4 分析步驟
6.4.1 繪制工作曲線
a.根據試樣含鐵量,按表1中的數據吸取鐵工作溶液(6.3.6),注入一組50 mL 容量瓶中,加除鹽水至25mL左右。
表1 鐵工作曲線的製作
b.加2.5mL鹽酸羥胺溶液(6.3.2),5mL乙酸-乙酸鈉緩沖溶液(6.3.3),搖勻( 控制pH在3.8~4.2之間),放置5min,加5mL鄰菲羅啉溶液(6.3.1),用除鹽水稀 釋至刻度。放置15min後於波長510nm下,用表1中規定的比色皿,以空白溶液 作參比,測定各顯色液的吸光度。
c.用帶線性回歸的計算器對吸光度與鐵含量的數據作回歸處理,將鐵含量 作自變數,相應的吸光度值作因變數,輸入計算器,得到吸光度-鐵含量的線性 回歸方程。
6.4.2 試樣的測定
a.吸取試樣5~10mL(V1),注入50mL燒杯中,在通風櫥內將燒杯放在砂浴(或 電熱板)上小心蒸發至干,冷卻至室溫,加2mL鹽酸溶液(6.3.4),25mL除鹽水, 加熱使其溶解,移入100mL容量瓶,用除鹽水稀釋至刻度,搖勻。
b.吸取上述試液V2mL(含鐵10~100μg)注入50mL容量瓶中,稀釋至25mL 左右,按6.4.1條b.進行顯色,並測定吸光度。
c.根據試樣吸光度值,從回歸方程求出相應的鐵含量(W)。
6.5 計算及允許偏差
6.5.1 試樣的鐵含量x(以質量百分數表示)按(3)式計算:
(3)
式中 W——試液鐵含量,g;
V1——試樣體積,mL;
V2——試液體積,mL;
ρ——試樣密度,g/cm3,可根據硫酸含量查出。
6.5.2 允許偏差
兩份試液平行測定的允許偏差如下:
鐵含量,% 允許相對偏差,%
0.005~0.03 10
<0.005 20
7 色度的測定
7.1 方法提要
利用乙酸鉛和硫化鈉反應產生黑色硫化鉛膠體液作為標准,與試樣顏色對照進 行色度測定。
7.2 儀器
比色管:具磨口塞,50 mL比色管。
7.3 試劑
7.3.1 2%氨水(質/容)。
7.3.2 2%硫化鈉溶液(質/容)。
7.3.3 1%明膠溶液(質/容)。
7.3.4 鉛標准溶液(1mL含鉛0.1mg):稱取乙酸鉛0.1831g,用少量除鹽水溶解, 移入1L容量瓶。如有混濁可加數滴濃乙酸,然後加除鹽水至刻度。
7.4 分析步驟
取50mL比色管兩支,其中一支加試樣25mL,另一支加10mL除鹽水、3mL 明膠(7.3.3)、2~3滴氨水(7.3.1)、3mL硫化鈉溶液(7.3.2)以及2mL鉛標准溶液 (7.3.4),用除鹽水稀釋至25mL。目視比較兩比色管的色度,試樣色度不得深於標 准色度為合格。
8 透明度的測定
8.1 方法提要
試樣的透明度與試樣的色度、懸浮物質有關。色度、懸浮物含量越低,試樣的 透明度越高。所以透明度代表了試樣色度和懸浮物的大小。
8.2 儀器
8.2.1 玻璃透視管:見圖1。
8.2.2 方格色板:於40mm×30mm×3mm毛玻璃上,用黑色油漆繪制4mm×4mm 的小方格,見圖2所示。
8.2.3 光源:於160mm×160mm×160mm木匣內裝220V、60W燈泡一隻。上 蓋開口,緊密裝上方格色格,色板與燈泡的距離為10mm。
8.3 分析步驟
把盛滿試樣的透視度管置於光源的方格色板上,從上往下觀察方格的輪廓, 並從排液口小心放出試樣直至能清晰地辨別方格為止,記錄試液高度,透明度大 於50mm為合格。
附 錄 A
一級工業硫酸的技術指標
(參 考 件)
一級工業硫酸應符合下列要求:
硫酸含量 >92.5%或98%
灼燒殘渣 >0.03%
鐵含量 <0.01%
透明度 >50 mm
色 度 <2.0 mg/LPt
摘自GB 534—82《工業硫酸》
❸ 工業中生產硫酸的原料是什麼含有鐵元素,而且是四硫化三鐵,具體的方程式是什麼
工業上以硫鐵礦(FeS2)為原料黃鐵礦
採用接觸法生產硫酸
生產原理:S+O2=SO2 (點燃)
FeS2+HO2=2FeO2O3+8SO2(高溫)
2SO2+O2=2SO3 (催化劑)
SO3+H2O=H2SO4
生產流程
原料-造氣-氧化-成酸-產品
❹ 硫酸有哪些雜質
硫酸中一旦含有雜質顏色變深,甚至發黑,由於制配方法不同,故有可能儒存在的雜質有:礦塵、氧化砷、二氧化硒、氟化氫、氯化氫等雜質
❺ 工業硫酸在生產中為什麼會濁啊
工業制硫酸的化學方程式如下
4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2(反應條件:高溫)
2SO2+O2=2SO3(反應條件:加熱,催化劑作用下)
SO3+H20=H2SO4(反應條件:常溫)
主要是反應過程中S沒有完全被氧化!一少部分硫被氧化成硫單質!混在硫酸中,森塌含所以工業硫酸在生產衫液中會此笑是濁的
❻ 硫酸的成分是什麼
硫酸是純凈物,化學式是H2SO4,純凈的硫酸是無色透明油狀液返毀體,密度比水大
熔點(℃): 10.5
沸點(℃): 330.0
相對密度(水=1): 1.83
化學用來分析的濃硫酸H2SO4濃度約98.3%,有漏飢備微量雜質肢則,如鉛Pb……還有濃度超過100%的發煙硫酸,裡面含有S03
工業硫酸的雜質就比較多。