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硫酸的生产方法:首先,硫或黄铁矿在空气中燃烧或焙烧以获得气体。氧化为是硫酸生产的关键。反应为:2SO2+O2→ 在没有催化剂的情况下,该反应实际上不能在室温下进行。根据转化为的不同方式,制备硫酸的方法可分为接触法和硝化法。接触法使用负载在含有氧化钾或硫酸钾(助催化剂)的硅藻土上的V2O5作为催化剂,将转化为。硝化法使用氮氧化物作为氧转移剂,将氧化成:
+二氧化氮+→ H2SO4+2个。根据所用设备的不同,硝化法可分为铅室法和塔法。现在已经取消了铅室法;塔法生产的硫酸浓度仅为76%;接触法可生产浓度大于98的硫酸;使用了更多。
接触法生产工艺:接触法的基本原理是使用固体催化剂,用空气中的氧气直接氧化。生产过程一般分为三个部分:的制备、的转化和的吸收。
的制备和净化:由黄铁矿等原料制成的原料气中含有矿尘等杂质,应进行净化,使原料气的质量满足转化要求。因此,回收余热的原料气将首先通过干式净化设备(旋风除尘器、静电除尘器)去除大部分矿物粉尘,然后通过湿式净化系统进行净化。
净化后的原料气被水蒸气饱和,通过喷洒93%硫酸的填料干燥塔将其含水量降至0.1g/m3以下。
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纯硫酸一般为无色油状液体,密度1.84 g/cm3,工业硫酸批发,沸点337℃,能与水以任意比例互溶,工业硫酸在哪里可以买到,同时放出大量的热,使水沸腾。加热到290℃时开始释放出,Z终变成为98.54%的水溶液,在317℃时沸腾而成为共沸混合物。硫酸的沸点及粘度较高,是因为其分子内部的氢键较强的缘故。由于硫酸的介电常数较高,因此它是电解质的良好溶剂,而作为非电解质的溶剂则不太理想。硫酸的熔点是10.371℃,加水或加均会使凝固点下降。
化学性质:
纯硫酸加热至290℃分解放出部分,直至酸的浓度降到98.3%为止,这时硫酸为恒沸溶液,沸点为338°C。体现酸性是给出质子的能力,纯硫酸仍然具有很强的酸性,98%硫酸与纯硫酸的酸性基本上没有差别,而溶解的是一种超酸体系,酸性强于纯硫酸,但是广泛存在一种误区,即稀硫酸的酸性强于浓硫酸,这种想法是错误的。的确,稀硫酸步电离完全,产生大量的水合氢离子H3O+;但是浓硫酸和水一样,自身自偶电离会产生一部分硫酸合氢离子H3SO4+,正是这一部分硫酸合质子,导致纯硫酸具有非常强的酸性,虽然少,但是酸性却要比水合质子强得多,所以纯硫酸的哈米特酸度函数高达-12.0。
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工业硫酸制造商对的转化:在转化器中,催化氧化在钒催化剂存在下进行:SO2+(1/2)O2 SO3ΔH=-99.0kJ
钒催化剂是典型的液相负载催化剂。它以为主要活性组分,碱金属氧化物为助催化剂,硅藻土为催化剂载体,有时还加入一些金属或非金属氧化物以满足强度和活性的特殊需要。通常制成直径4~6mm、长度5~15mm的柱状颗粒。近年来,丹麦、美国和中国相继开发了球形和环形催化剂,以降低催化床的阻力,降低能耗。
钒催化剂只能在高于起燃温度(通常略高于400℃)的温度下发挥催化作用。近年来,低温活性钒催化剂得到了成功开发。其起燃温度已降至370℃左右,从而提高了的转化率。转炉入口的原料气温度保持在钒催化剂的点火温度以上,通常为410~440℃。
由于原料气在通过湿式净化系统后被冷却至约40℃,工业硫酸销售厂家,因此在进入转化器之前,必须通过热交换器将其间接加热至与转化后的热气体反应所需的温度。氧化反应释放的热量将提高催化剂层的温度并降低平衡转化率。如果温度超过650℃,催化剂将损坏。为此,将转化器分为3~5层,在层之间进行间接或直接冷却,以保持每个催化剂层处于适当的反应温度,从而同时获得更高的转化率和更快的反应速度。
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