⑴ 冶炼SO2烟气制取硫酸过程中净化工序的稀酸脱气塔是怎样的可以提供图片吗
利用空气将溶解在稀酸中的二氧化硫脱吸出来,回到系统中再利用。就是普通的填料塔,有篦子板支撑、十字格、异鞍环等,塔体可以是塑料或玻璃钢的。
⑵ 发烟硫酸
发烟硫酸
英文名:Oleum; Sulfuric acid, fuming
俗名:105酸
分子式:H2SO4·xSO3
无色或棕色油状稠厚的发烟液体。有强刺激性臭味。吸水性很强,与水可以任何比例混合,并放出大量稀释热,操作时应注酸入水。结晶温度:20%发烟硫酸为2.5℃,65%发烟硫酸为-0.35℃。腐蚀性和氧化性比普通硫酸强。其蒸气对人体有害。
http://www.ep.net.cn/msds/wu8/81006.htm
浅 谈 硫 酸
一、硫酸工业概况
硫酸的生产已有一千多年的历史了。最原始的生产方法是将绿矾(硫酸亚铁)高温煅烧,分解成二氧化硫和三氧化硫,三氧化硫与水蒸汽结合冷凝,便得到硫酸。这种生产方法极为简单,得到 产品粘度很高,外观非常象油,所以当时人们称之为“矾油”。
二、硫酸的制造
1.硫酸的原料
硫酸是由三氧化硫与水化合而成。三氧化硫是二氧化硫在催化剂表面与空气中的氧气化合而成的。由此看出,生产硫酸的主要原料是二氧化硫、空气和水。空气和水在自然界中极为丰富。二氧化硫从何而来呢?在工业生产中,通常以单体硫、各种金属硫化物,还有硫酸盐以及含有硫化氢的工业废气为原料,制造二氧化硫。将含硫的各种矿物原料在空气中焚烧,也可得到二氧化硫。目前世界上生产硫酸 的主要原料有:单体硫、硫铁矿和冶炼有色金属过程中副产的二氧化硫烟气。
硫磺是硫酸生产中最理想的原料。
冶炼烟气。
2.硫酸的生产方法
生产硫酸的方法很多,目前采用的主要有以下两种,即接触法与硝化法。
硝化法分铅室法与塔式法两种。由于铅室法设备庞大,耗铅量多,且成品酸浓度低,所以这种生产方法已被淘汰。塔式法的生产原理,是借助于氮氧化物的氧化传递作用,将二氧化硫氧化成三氧化硫。反应过程是在液相中进行。其流程比较简单,多者9个塔,少者5个塔,一般采用的是7个塔,有吸收塔、氧化塔和脱硝塔三个部分。塔式法的优点是系统不排污水污酸,对原料要求不高,硫的利用率比较高,投资较接触法节约三分之一以上。缺点是成品酸的浓度低(28—76%),用途受到限制,也不便于运输,大部分就地生产普钙;在生产过程中,含硝硫酸对设备腐蚀严重。因此,塔式法生产发展受到了一定限制。目前我国仅有两个塔硫企业在继续生产。
成品酸中含有部分氮氧化物,为补充氮氧化物的损耗,生产过程中要不断补充浓硝酸。
接触法生产硫酸。视原料的不同其工艺也有所不同,主要区别是工艺的前半部分枣原料气体的制务和原料气的净化。目前用接触法生产硫酸采用的原料主要有三种:硫铁矿、硫磺、冶炼烟气。我国生产硫酸所用的原料主要是硫铁矿。下面着重介绍以硫铁矿为原料,采用接触法制酸的主要生产过程:
(1)原料的焙烧。硫铁矿在高温的情况下燃烧氧化生成二氧化硫。
(2)炉气的净化。净化的方法分为干法净化和湿法净化两大类。湿法又分为酸洗和水洗两种流程。
(3)二氧化硫的转化。将净化干燥后的二氧化硫气体加热至400℃,在矾触媒催化剂的作用下,氧化生成三氧化硫。
(4)吸收。吸收工段是把三氧化硫加工制成硫酸。在工业生产中不是采用水来吸收三氧化硫气体,而是使用浓度为98%的浓硫酸作吸收剂,它吸收三氧化硫的效果最好。三氧化硫经浓硫酸吸收后成为高浓度硫酸,用净化工段干燥塔出来的稀酸稀释之,得到浓度为98%或者92.5%的硫酸,也就是工业上所用的成品硫酸。98%的浓硫酸一部分再送至吸收塔作吸收剂循环使用。
如果需要生产发烟硫酸,须在吸收塔前增加一套发烟硫酸吸收塔及酸循环系统装置。
硫磺制酸。由于硫磺纯度很高,不含氟、砷等有害物质,且制得的原料气体基本不夹带粉尘,不需要净化就可直接送去转化,所以硫磺制酸的生产工艺比较简单。硫磺在熔硫池内被蒸汽间接加热熔融,空气经干燥后与液态硫磺一起送进焚硫炉,燃烧生成二氧化硫。二氧化硫的转化 、吸收部分与前面说的相同。
硫酸的品种、规格
当前我国生产的工业硫酸按浓度区分主要有三种,一是塔式硝化法生产的稀硫酸,浓度在75%左右;二是接触法生产的浓硫酸,有98%和92.5%两种规格;三是发烟硫酸,其浓度超过100%,并含有游离的三氧化硫。工业上使用发烟硫酸的规格主要有20%、40%、65%(游离三氧化硫含量)三种。此外,还有一种工业用蓄电池硫酸。这种硫酸,其浓度为92—94%,无色透明,对锰、铁、铝、氯离子以及氧化氮和残渣等含量要求严格。
三、硫酸的基本性质
硫酸是无色透明的油状液体,不易挥发。发烟硫酸为无色或棕色油状稠厚液体,易挥发,放出三氧化硫,有强烈的刺激臭味。
1.比重
硫酸的比重随着硫酸含量的增加而增大,至98.3%时达到最大值。如果硫酸浓度继续增高(至于100%时为止),那么比重反而下降。98.3%硫酸比重为1.834。对于一定浓度的硫酸,比重随着温度的升高而下降。如:20℃时的硫酸比重为1.6105,升高到60℃时比重降为1.5785。
2.沸点和结晶温度
硫酸的沸点。硫酸的沸点随着硫酸浓度的升高而升高,浓度升高到98.3%时达到最大值(为336.5℃)。如果硫酸的浓度再升高,则沸点反而下降,浓度至100%时,只有296.2℃。发烟硫酸的沸点,随着游离三氧化硫的百分含量的增大而下降。浓度在70%以下的硫酸,受热蒸发沸腾时,只有水蒸汽放出;浓度在70—98。3%之间的硫酸,气相中含有部分硫酸,但浓度比液相中的低得多,浓度至98.3%时,气、液相的硫酸浓度一致;浓度再上升时,气相中开始有三氧化硫气体逸出。
硫酸的结晶温度。硫酸的结晶温度随硫酸浓度的变化而有较复杂的变化 。浓度在26—76%之间的硫酸,其结晶温度在-30℃以下;浓度为38%的硫酸,其结晶温度最低,为-74.5℃;100%硫酸的结晶温度是10. 45℃。
几种常用硫酸的结晶温度
硫酸浓度% 75 92 93 98 104.5
结晶温度℃ -41 -25.6 -35.05 +0.1 -11
3.溶解热、稀释热和混合热
在100%或无水硫酸中加入水分,就会有热量发生,加水愈多,放出的热量也愈大。在一克分子的硫酸中陆续加水,直至不放热量为止,放出的热量称为溶解热。一克分子硫酸的溶解热为22千卡。
溶解一克分子硫酸一几克分子水中时,所放出的热量称为释稀热。
当两种不同浓度的硫酸混合时,也会有热量放出,这种热量称为混合热。
当水中加入硫酸时,常有飞溅现象发生。在混酸时,应将硫酸慢慢地加入水中,切勿将水倒入酸中以免发生事故。
4.腐蚀性
硫酸是一种腐蚀性很强的酸,它与很多物质可以发生化学作用,产生硫酸盐。因此,在选择硫酸贮运设备和输酸管道材料时,必须根据硫酸的浓度和温度来确定。浓硫酸在热的情况下,还是一种相当强的氧剂。
5.吸水性
硫酸具有强烈的吸水作用,它可使有机物质,特别是碳水化合物(纤维、糖类等)严重失水,甚至碳化;还可灼伤人体。因此,使用硫酸时要严加小心。
⑶ 硝酸,硫酸,高氯酸,氢氟酸使用的注意事项,专业作答给分,
浓硫酸使用注意事项一、别接触皮肤,减少酸液暴露在空气中的时间,用完后及时盖上盖子,注意通风,有条件在通风厨内进行操作或带空气滤清设备。二、平时要避光,避高温。三、硫酸稀释时是将硫酸沿烧杯壁缓缓加入水中,同时用玻璃棒不断搅拌,溅到皮肤上少量用水洗,大量溅洒水洗同时最好用小苏打清洗,浓硫酸要先用布擦掉一部分。四、酸液不要接触塑料制品,配置混酸后注意酸液温度。 氢氟酸为无色、冒烟的液体,具有高度的腐蚀性。不小心使用,可能会对皮肤、眼睛、呼吸器官或食道造成严重或致命的伤害。在实验室中即使使用非常微量的氢氟酸都必须格外小心。 氢氟酸(HF)不同于其它氨基酸,因为氟离子容易穿透皮肤,造成破坏的深部组织层次,接触HF( 1-50 %)溶液可能包括骨。疼痛会延迟为1-24小时。如果HF不能迅速瓦解氟离子的约束,组织的破坏可能持续几天,导致肢体丧失或死亡。HF类似其它酸,最初的程度烧伤取决于与酸浓度,温度,和持续时间。 浓高氯酸是强氧化剂,与有机物接触或碰撞即易发生爆炸,配制时一是要注意不与纸屑,木屑,有机溶剂(酒精,汽油)接触,二是与水混合时,必须在搅拌下进行,三是配好后,须冷却后才能装入试剂瓶中,而且要用玻璃试剂瓶装.浓硝酸氧化性比稀硝酸强,硝酸越浓氧化性越强,浓硝酸和浓盐酸混合物(物质的量比1:3)叫做王水。它的氧化性更强.所以在使用硝酸的过程中需要避免沾上衣物,如果意外滴落在手上,应该迅速用湿抹布擦去,然后用大量水冲洗!浓硝酸氧化性比稀硝酸强,硝酸越浓氧化性越强,浓硝酸和浓盐酸混合物(物质的量比1:3)叫做王水。它的氧化性更强.所以在使用硝酸的过程中需要避免沾上衣物,如果意外滴落在手上,应该迅速用湿抹布擦去,然后用大量水冲洗!
还有浓度很大的硝酸在常温下见光易分解,受热分解更快见光或受热,比如发烟硝酸容易挥发NO2,对人体有害,用完需要及时盖紧瓶盖!!
⑷ 如何处理固体硫酸
1 废硫酸的回收再用废硫酸中硫酸浓度较高,可经处理后回收再用。处理主要是去除废硫酸中的杂质,同时对硫酸增浓。处理方法有浓缩法、氧化法、萃取法和结晶法等。1.1 浓缩法该法是在加热浓缩废稀硫酸的过程中,使其中的有机物发生氧化、聚合等反应,转变为深色胶状物或悬浮物后过滤除去,从而达到去除杂质、浓缩稀硫酸的双重目的。这类方法应用较广泛,技术较成熟。在普遍应用高温浓缩法的基础上又发展了较为先进的低温浓缩法,下面分别加以介绍。1.1.1 高温浓缩法淄博化工厂三氯乙醛生产过程中有废硫酸产生,其中H2SO4质量分数为65%~75%、三氯乙醛质量分数为1%~3%、其它有机杂质的质量分数为1%。该厂将其沉淀过滤后,用煤直接加热蒸馏,回收的浓硫酸无色透明,H2SO4质量分数大于95%,无三氯乙醛检出,而沉淀物经碱解、蒸馏和过滤后可回收氯仿。该厂废硫酸处理量为4000t/a,回收硫酸创利润55万元/a〔1〕。日本木村-大同化工机械公司的废硫酸浓缩法是用搪玻璃管升膜蒸发和分段真空蒸发相结合,将废硫酸中H2SO4的质量分数从10%~40%浓缩到95%,其工艺可分为3段,前两段采用不透性石墨管加热器蒸发浓缩,后一段采用搪玻璃管升膜蒸发器浓缩,在每一段中H2SO4质量分数渐次升高,分别达到60%、80%和95%。加热过程采用高温热载体,温度为150~220℃,可将有机物转变为不溶性物质,然后过滤除去,该工艺以2t/h的规模进行中试,5a运转良好。该工艺适应能力很强,可用于含多种有机杂质的废硫酸的处理〔2〕。1.1.2 低温浓缩法高温浓缩法的缺点在于:硫酸的强腐蚀性和酸雾对设备和操作人员的危害很大,实际操作非常麻烦。因此,近年来开发出了一种改进的浓缩法,称为汽液分离型非挥发性溶液浓缩法(简称WCG法)
⑸ 废酸的处理方法
硫酸在化工、钢铁等行业广泛应用。在许多生产过程中,硫酸的利用率很低,大量的硫酸随同含酸废水排放出去。这些废水如不经过处理而排放到环境中,不仅会使水体或土壤酸化,对生态环境造成危害,而且浪费大量资源。近年来许多国家已经制定了严格的排放标准,与此同时,先进的治理技术也在世界各地迅速发展起来。废硫酸和硫酸废水除具有酸性外,还含有大量的杂质。根据废酸、废水组成和治理目标的差异,目前国内外采用的治理方法大致可分为3大类:回收再用、综合利用和中和处理。
1 废硫酸的回收再用废硫酸中硫酸浓度较高,可经处理后回收再用。处理主要是去除废硫酸中的杂质,同时对硫酸增浓。处理方法有浓缩法、氧化法、萃取法和结晶法等。
1.1 浓缩法该法是在加热浓缩废稀硫酸的过程中,使其中的有机物发生氧化、聚合等反应,转变为深色胶状物或悬浮物后过滤除去,从而达到去除杂质、浓缩稀硫酸的双重目的。这类方法应用较广泛,技术较成熟。在普遍应用高温浓缩法的基础上又发展了较为先进的低温浓缩法,下面分别加以介绍。
1.1.1 高温浓缩法淄博化工厂三氯乙醛生产过程中有废硫酸产生,其中H2SO4质量分数为65%~75%、三氯乙醛质量分数为1%~3%、其它有机杂质的质量分数为1%。该厂将其沉淀过滤后,用煤直接加热蒸馏,回收的浓硫酸无色透明,H2SO4质量分数大于95%,无三氯乙醛检出,而沉淀物经碱解、蒸馏和过滤后可回收氯仿。该厂废硫酸处理量为4000t/a,回收硫酸创利润55万元/a〔1〕。
日本木村-大同化工机械公司的废硫酸浓缩法是用搪玻璃管升膜蒸发和分段真空蒸发相结合,将废硫酸中H2SO4的质量分数从10%~40%浓缩到95%,其工艺可分为3段,前两段采用不透性石墨管加热器蒸发浓缩,后一段采用搪玻璃管升膜蒸发器浓缩,在每一段中H2SO4质量分数渐次升高,分别达到60%、80%和95%。加热过程采用高温热载体,温度为150~220℃,可将有机物转变为不溶性物质,然后过滤除去,该工艺以2t/h的规模进行中试,5a运转良好。该工艺适应能力很强,可用于含多种有机杂质的废硫酸的处理〔2〕。
1.1.2 低温浓缩法高温浓缩法的缺点在于:硫酸的强腐蚀性和酸雾对设备和操作人员的危害很大,实际操作非常麻烦。因此,近年来开发出了一种改进的浓缩法,称为汽液分离型非挥发性溶液浓缩法(简称WCG法)〔3〕。
WCG法的原理和工艺如下:将废稀硫酸由储槽用耐酸泵打入循环浓缩塔浓缩,然后经换热器加热后进入造雾器和扩散器强迫雾化并进一步强迫汽化,分离后的气体经高度除雾后进入气体净化器,净化后排放。分离后的酸液再度回到循环浓缩塔,经反复循环浓缩蒸馏,达到浓度要求后,用泵打入浓硫酸储罐。浓硫酸可作为生产原料再利用。
WCG法浓缩装置主要由换热器、循环浓缩塔和引风机组成。换热器材质为石墨,浓缩塔材质为复合聚丙烯,泵及引风机均为耐酸设备。
该法与高温浓缩法相比,蒸发温度低(50~60℃),蒸汽消耗量少,费用低(浓缩每吨稀硫酸耗电和蒸汽的费用约为30~60元)。上海染化五厂生产分散深蓝H-GL产生的稀硫酸(H2SO4质量分数为20%),上海染化八厂、武汉染料厂、济宁染料厂生产染料中间体产生的稀硫酸,采用WCG法浓缩,都取得了明显的效果。
用WCG法浓缩稀硫酸应注意以下几点:(1)在浓缩过程中若有固体物析出,会影响传热效果和废酸的分离;(2)该装置非密闭,废酸中若有挥发性物质,会影响工作环境;(3)装置的主体材料为复合聚丙烯,工作温度受主体材料的限制,不能超过80℃;(4)该法仅适用于H2SO4质量分数小于60%的稀硫酸。
1.2 氧化法该法应用已久,原理是用氧化剂在适当的条件下将废硫酸中的有机杂质氧化分解,使其转变为二氧化碳、水、氮的氧化物等从硫酸中分离出去,从而使废硫酸净化回收。常用的氧化剂有过氧化氢、硝酸、高氯酸、次氯酸、硝酸盐、臭氧等。每种氧化剂都有其优点和局限性。
天津染料八厂采用硝酸为氧化剂对蒽醌硝化废酸进行氧化处理〔2,4〕,其操作过程为:将废酸稀释至H2SO4质量分数为30%,使所含的二硝基蒽醌最大限度地析出,经过滤槽真空抽滤后废酸进入升膜列管式蒸发器,在112℃、88.1kPa条件下浓缩,在旋液分离器中分离水蒸气和酸(此时H2SO4质量分数约为70%),废酸再流入铸铁浓缩釜(280~310℃,真空度为6.67~13.34kPa),用喷射泵带出水蒸气,使H2SO4质量分数达到93%,然后流入搪瓷氧化缸,加入浓硝酸(HNO3质量分数为65%)进行氧化处理,至硫酸呈浅黄色。反应中产生的一氧化氮气体用碱液吸收。
硫酸在高浓度(H2SO4质量分数为97%~98%)和高温条件下也具有较强的氧化性,它可以将有机物较为彻底地氧化掉。例如处理苯绕蒽酮废酸、分散蓝废酸及分散黄废酸时,将废酸加热至320~330℃,把有机物氧化掉,部分硫酸被还原成二氧化硫。这种方法由于硫酸浓度和温度太高,有大量的酸雾产生,会造成环境污染,同时还要消耗一定量的硫酸,使硫酸收率降低,因此其应用受到很大限制。
1.3 萃取法萃取法是用有机溶剂与废硫酸充分接触,使废酸中的杂质转移到溶剂中来。对于萃取剂的要求是:(1)对于硫酸是惰性的,不与硫酸起化学反应也不溶于硫酸;(2)废酸中的杂质在萃取剂和硫酸中有很高的分配系数;(3)价格便宜,容易得到;(4)容易和杂质分离,反萃时损失小。
常见的萃取剂有苯类(甲苯、硝基苯、氯苯)、酚类(杂酚油、粗二苯酚)、卤化烃类(三氯乙烷、二氯乙烷)、异丙醚和N-503等。
大连染料八厂用氯苯对含二硝基氯苯和对硝基氯苯的废硫酸进行一级萃取,使废水中的有机物含量由30000~50000 mg/L下降到200~250mg/L〔2〕。济南钢铁厂焦化分厂用廉价的C-I萃取剂和P-I吸附剂处理该厂的再生硫酸也得到了良好的效果〔5〕。该工艺是将再生硫酸经C-I萃取剂萃取分离后再依次用P-I吸附剂和活性炭吸附处理得到纯净的再生硫酸。为防止腐蚀,萃取罐和吸附罐用铅作内衬。该厂废硫酸处理量为500t/a,回收硫酸250t,价值7.5万元。
与其它方法相比,萃取法的技术要求较高,萃取剂要同时满足上述4项要求并不容易,而且运行费用也较高。
1.4 结晶法当废硫酸中含有大量的有机或无机杂质时,根据其特性可考虑选择结晶沉淀的方法除去杂质。
如南京轧钢厂酰洗工序排放的废硫酸中含有大量的硫酸亚铁,可采用浓缩-结晶-过滤的工艺来处理〔6〕。经过滤除去硫酸亚铁后的酸液可返回钢材酸洗工序继续使用。
重庆某化工厂将H2SO4质量分数为17%的钛白废酸在常压下浓缩、析出的结晶熟化后过滤,滤渣经打浆及洗涤后即为回收的硫酸亚铁。滤液再在93.4kPa真空度下浓缩结晶过滤,可得到H2SO4质量分数为80%~85%的浓硫酸,第二次过滤的滤渣也转至打浆工序回收硫酸亚铁〔7〕。
2 废硫酸及含硫酸废水的综合利用
从生产中排出的废硫酸或含硫酸废水,如果在原工序中已无法再直接使用,可以考虑用于对硫酸质量要求不高的其它生产工序中,这样既节约资源,又减少废酸的排放量。另外,一些以硫酸为原料的生产工艺,若对硫酸中的杂质要求不严,也可直接用废硫酸或将废硫酸稍加处理后用作原料。
例如Belenkov.D.A利用硫酸厂含砷5.2g/L的废酸液,分别加入8.78g/L Cr2O3、3.26g/L ZnO、3.00g/L CuCO3制成木材防腐液,该溶液的pH为1.7,松材经该液浸泡后能有效地防止霉菌的生长〔8〕。匈牙利Toth、Andras等人尝试用炼油厂的硫酸废水与褐煤飞灰混合反应,再加入水后与卜兰特水泥混合,生产具有高强度的混凝土,可用于铺路及建筑行业〔9〕。
Shimko,I.G.利用含硫酸的废气洗涤水与粘胶纤维厂排放的含Al(OH)3的污泥反应,生产Al2(SO4)3,用作水处理的混凝剂。该法中硫酸铝的回收率为85%~95%〔10〕。温州染化总厂利用明矾矿渣与废硫酸为原料,生产工业级硫酸铝,此外,许多硫酸盐工业品也可用废硫酸或硫酸废水进行生产。如印度的Mokanty、Bibhupada等人利用洗涤剂厂的含硫酸废水在反应塔中与铜粒和铜屑反应,溶液经结晶过滤后可制得硫酸铜晶体〔12〕。
济宁第二化工厂利用废硫酸(H2SO4质量分数为20%)与菱锰矿或软锰矿反应制取工业级硫酸锰,其工艺流程如下:菱锰矿或软锰矿与废硫酸混合进行酸解,将酸解后的料液压滤。滤渣经打浆和压滤后以废渣的形式排放,洗液返回酸解工序。滤液经去除杂质、过滤、蒸发结晶、离心分离和干燥后即制得产品硫酸锰〔13〕。
用氨中和废硫酸可制取硫酸铵肥料。废酸中的有机杂质一般在制得硫酸铵后除去,脱除杂质的方法主要有萃取法、氧化法、盐析法、凝聚法和离子交换法等。
3 废硫酸及含硫酸废水的中和处理对于硫酸浓度很低,水量较大的废水,由于回收硫酸的价值不高,也难以进行综合利用,可用石灰或废碱进行中和,使其达到排放标准或有利于后续的处理。
以上海硫酸厂为例,该厂每天排放3600t含硫酸的废水,pH为2.6,其中还含有少量的砷、氟等。该厂用电石泥(主要成分为Ca(OH)2)进行中和,以聚丙烯酰胺为混凝剂,以Rs为氧化剂,采用中和-混凝沉淀-氧化工艺治理该废水,既中和了酸,又去除了氟、砷等,出水达到排放标准〔14〕。
除上述几种常用方法外,废硫酸及含硫酸废水的处理还有电解法、冷冻法、热解法、渗析法、气提法等〔16~19〕,但在我国,浓缩回收法及中和处理法目前仍是应用最广的方法。在生产中,应根据废硫酸或含硫酸废水的浓度、所含杂质的组成来选择回收或处理方法。特别是对精细化工行业产生的废硫酸或硫酸废水来说,由于所含的有机杂质成分极为复杂,硫酸的浓度变化很大,而处理量不大,这就更要注意根据具体情况选择投资较小、收效较大的方法。
⑹ 如何制作稀硫酸
(1)接触法(CATALYTIC
PROCESS
CONTACT
PROCESS)主要的原料为燃硫或硫化铁尔来的二氧化硫,及空气中的氧,使二氧化硫氧化而为三氧化硫,吸收于水中,即可得任何浓度的硫酸。惟此氧化,须有某种接触剂存在时始有作用;最常用者为铂及钒之氧化物。二氧化硫自燃硫而得者可直接使其氧化,若自燃硫化铁的燃烧,而得者须先降冷,洗之以酸或由滤过法或由沉淀法使之清洁;灰尘,硫蒸汽,砷,磷及其它物质存于气流中者,必须除去免其害及接触剂,为不纯物质对于氧化矾危害较铂轻。
(2)铅室法:取硫化铁或硫,置于特制炉中烧灼,导其所生之二氧化硫气体,和以水蒸气、空气及氧化氮而入铅室。氧化氮制自氨之氧化成以硫酸分解智利硝石而得。在铅室中之作用,最初一步为二氧化硫、氧化氮、氧气、水蒸气的结合,生成氮,氮氨基酸(NITROSYLSULPHURIC
ACID),因水分的存在,立即分解为硫酸,重新放出氧化氮。二氮化硫所以变为二氧化硫者,乃二氧化硫与氮的各种氧化物作用而来,继即硝基硫酸(nitrosulphurie
acid)及氮氧基硫酸。由此法所得的铅室酸须再用铅,铂,瓮,耐酸饯,熔制石英,耐酸砖等材料所制的器具蒸浓之。
(3)接触法制硫酸的反应原理:燃烧硫或金属硫化物等原料来制取二氧化硫。使二氧化硫在适当的温度后催化剂的作用下氧化成三氧化硫,在使三氧化硫跟水化合生成硫酸。二氧化硫跟氧气在催化剂的表面上接生产过程:以硫铁矿为原料时步骤如下
(a)二氧化硫的制取和净化:硫铁
矿粉碎成细小矿粒在沸腾炉充分燃烧4FeS2+11O2
=====
2Fe2O3+8SO2
从沸腾炉里出来的气体叫炉气,其中含二氧化硫、氧气、氮气、水以及一些杂质,如砷、硒等化合物矿尘等,杂质和矿尘都会使催化剂作用减弱或失去作用。这种现象叫催化剂幅。水蒸气对设备和生产也有不良影响。为此在进行氧化反应前,炉气必须通过除尘洗涤(除去硒、砷等化合物)干燥等净化设备应除去有害杂质,净化后的混合气体主要含二氧化硫,氧气和氮气。
(b)二氧化硫氧化成三氧化硫,二层催化剂中装有一个热交换器,用来把硫酸的工业制法
(c)三氧化硫的吸收和硫酸的生成:为了更可能把三氧化硫吸收干净并在吸收过程中不形成酸雾,工业上是用98.3%的硫酸来吸收三氧化硫,在吸收塔里一氧化硫从塔下部通入98.3%的硫酸从塔顶喷下,成品硫酸从塔底放出98.3%的硫酸。吸收三氧化硫后浓度增大,然后把它用水稀释成稀硫酸,配制成各浓度的硫酸。
(d)尾气中的二氧化硫回收:从吸收塔上部导出的没有起反应的氧气和少量二氧化硫以及不起反应的氮气等气体工业上称尾气,用尾气中含少量二氧化硫放空气中会造成大气污染,尾气中二氧化硫回收常采用氨吸收法
SO2+2NH3+H2O
=====(NH4)2SO3
(NH4)2SO3+SO2+H2O
=====
2NH4HSO3
当吸收液中亚硫酸氢铵达一定浓度后再跟93%的硫酸反应放出二氧化硫气体。放出的二氧化硫可用于制液体二氧化硫,硫酸铵可制成肥料。
可能有些多哦···
⑺ 浓硫酸稀释时产生的气体如何收集 用什么方法收集才能把环境污染降到最低
浓硫酸稀释时的气体主要是SO3等酸性气体吧,通进NaOH稀溶液中尾气吸收,为防止倒吸,可用倒漏斗装置。。。
⑻ 硫酸车间净化稀酸浓度高原因
硫酸生产主要有冶炼烟气制酸、硫磺制酸和硫铁矿制酸,这里面净化酸度高主要是受酸水排放控制的影响,造成净化产生的废酸不断循环利用,造成其酸度偏高。另一方面就是烟气中自身携带的SO3含量有所增加,俗称酸雾增加。
⑼ 如何处理废硫酸水
硫酸在化工、钢铁等行业广泛应用。在许多生产过程中,硫酸的利用率很低,大量的硫酸随同含酸废水排放出去。这些废水如不经过处理而排放到环境中,不仅会使水体或土壤酸化,对生态环境造成危害,而且浪费大量资源。近年来许多国家已经制定了严格的排放标准,与此同时,先进的治理技术也在世界各地迅速发展起来。
废硫酸和硫酸废水除具有酸性外,还含有大量的杂质。根据废酸、废水组成和治理目标的差异,目前国内外采用的治理方法大致可分为3大类:回收再用、综合利用和中和处理。
1 废硫酸的回收再用
废硫酸中硫酸浓度较高,可经处理后回收再用。处理主要是去除废硫酸中的杂质,同时对硫酸增浓。处理方法有浓缩法、氧化法、萃取法和结晶法等。
1.1 浓缩法
该法是在加热浓缩废稀硫酸的过程中,使其中的有机物发生氧化、聚合等反应,转变为深色胶状物或悬浮物后过滤除去,从而达到去除杂质、浓缩稀硫酸的双重目的。这类方法应用较广泛,技术较成熟。在普遍应用高温浓缩法的基础上又发展了较为先进的低温浓缩法,下面分别加以介绍。
1.1.1 高温浓缩法
淄博化工厂三氯乙醛生产过程中有废硫酸产生,其中H2SO4质量分数为65%~75%、三氯乙醛质量分数为1%~3%、其它有机杂质的质量分数为1%。该厂将其沉淀过滤后,用煤直接加热蒸馏,回收的浓硫酸无色透明,H2SO4质量分数大于95%,无三氯乙醛检出,而沉淀物经碱解、蒸馏和过滤后可回收氯仿。该厂废硫酸处理量为4000t/a,回收硫酸创利润55万元/a〔1〕。
日本木村-大同化工机械公司的废硫酸浓缩法是用搪玻璃管升膜蒸发和分段真空蒸发相结合,将废硫酸中H2SO4的质量分数从10%~40%浓缩到95%,其工艺可分为3段,前两段采用不透性石墨管加热器蒸发浓缩,后一段采用搪玻璃管升膜蒸发器浓缩,在每一段中H2SO4质量分数渐次升高,分别达到60%、80%和95%。加热过程采用高温热载体,温度为150~220℃,可将有机物转变为不溶性物质,然后过滤除去,该工艺以2t/h的规模进行中试,5a运转良好。该工艺适应能力很强,可用于含多种有机杂质的废硫酸的处理〔2〕。
1.1.2 低温浓缩法
高温浓缩法的缺点在于:硫酸的强腐蚀性和酸雾对设备和操作人员的危害很大,实际操作非常麻烦。因此,近年来开发出了一种改进的浓缩法,称为汽液分离型非挥发性溶液浓缩法(简称WCG法)〔3〕。
WCG法的原理和工艺如下:将废稀硫酸由储槽用耐酸泵打入循环浓缩塔浓缩,然后经换热器加热后进入造雾器和扩散器强迫雾化并进一步强迫汽化,分离后的气体经高度除雾后进入气体净化器,净化后排放。分离后的酸液再度回到循环浓缩塔,经反复循环浓缩蒸馏,达到浓度要求后,用泵打入浓硫酸储罐。浓硫酸可作为生产原料再利用。其工艺流程见图1。
WCG法浓缩装置主要由换热器、循环浓缩塔和引风机组成。换热器材质为石墨,浓缩塔材质为复合聚丙烯,泵及引风机均为耐酸设备。
该法与高温浓缩法相比,蒸发温度低(50~60℃),蒸汽消耗量少,费用低(浓缩每吨稀硫酸耗电和蒸汽的费用约为30~60元)。上海染化五厂生产分散深蓝H-GL产生的稀硫酸(H2SO4质量分数为20%),上海染化八厂、武汉染料厂、济宁染料厂生产染料中间体产生的稀硫酸,采用WCG法浓缩,都取得了明显的效果。
用WCG法浓缩稀硫酸应注意以下几点:
(1)在浓缩过程中若有固体物析出,会影响传热效果和废酸的分离;
(2)该装置非密闭,废酸中若有挥发性物质,会影响工作环境;
(3)装置的主体材料为复合聚丙烯,工作温度受主体材料的限制,不能超过80℃;
(4)该法仅适用于H2SO4质量分数小于60%的稀硫酸。
1.2 氧化法
该法应用已久,原理是用氧化剂在适当的条件下将废硫酸中的有机杂质氧化分解,使其转变为二氧化碳、水、氮的氧化物等从硫酸中分离出去,从而使废硫酸净化回收。常用的氧化剂有过氧化氢、硝酸、高氯酸、次氯酸、硝酸盐、臭氧等。每种氧化剂都有其优点和局限性。
天津染料八厂采用硝酸为氧化剂对蒽醌硝化废酸进行氧化处理〔2,4〕,其操作过程为:将废酸稀释至H2SO4质量分数为30%,使所含的二硝基蒽醌最大限度地析出,经过滤槽真空抽滤后废酸进入升膜列管式蒸发器,在112℃、88.1kPa条件下浓缩,在旋液分离器中分离水蒸气和酸(此时H2SO4质量分数约为70%),废酸再流入铸铁浓缩釜(280~310℃,真空度为6.67~13.34kPa),用喷射泵带出水蒸气,使H2SO4质量分数达到93%,然后流入搪瓷氧化缸,加入浓硝酸(HNO3质量分数为65%)进行氧化处理,至硫酸呈浅黄色。反应中产生的一氧化氮气体用碱液吸收。
硫酸在高浓度(H2SO4质量分数为97%~98%)和高温条件下也具有较强的氧化性,它可以将有机物较为彻底地氧化掉。例如处理苯绕蒽酮废酸、分散蓝废酸及分散黄废酸时,将废酸加热至320~330℃,把有机物氧化掉,部分硫酸被还原成二氧化硫。这种方法由于硫酸浓度和温度太高,有大量的酸雾产生,会造成环境污染,同时还要消耗一定量的硫酸,使硫酸收率降低,因此其应用受到很大限制。
1.3 萃取法
萃取法是用有机溶剂与废硫酸充分接触,使废酸中的杂质转移到溶剂中来。对于萃取剂的要求是:
(1)对于硫酸是惰性的,不与硫酸起化学反应也不溶于硫酸;
(2)废酸中的杂质在萃取剂和硫酸中有很高的分配系数;
(3)价格便宜,容易得到;
(4)容易和杂质分离,反萃时损失小。
常见的萃取剂有苯类(甲苯、硝基苯、氯苯)、酚类(杂酚油、粗二苯酚)、卤化烃类(三氯乙烷、二氯乙烷)、异丙醚和N-503等。
大连染料八厂用氯苯对含二硝基氯苯和对硝基氯苯的废硫酸进行一级萃取,使废水中的有机物含量由30000~50000 mg/L下降到200~250mg/L〔2〕。济南钢铁厂焦化分厂用廉价的C-I萃取剂和P-I吸附剂处理该厂的再生硫酸也得到了良好的效果〔5〕。该工艺是将再生硫酸经C-I萃取剂萃取分离后再依次用P-I吸附剂和活性炭吸附处理得到纯净的再生硫酸。为防止腐蚀,萃取罐和吸附罐用铅作内衬。该厂废硫酸处理量为500t/a,回收硫酸250t,价值7.5万元。
与其它方法相比,萃取法的技术要求较高,萃取剂要同时满足上述4项要求并不容易,而且运行费用也较高。
1.4 结晶法
当废硫酸中含有大量的有机或无机杂质时,根据其特性可考虑选择结晶沉淀的方法除去杂质。
如南京轧钢厂酰洗工序排放的废硫酸中含有大量的硫酸亚铁,可采用浓缩-结晶-过滤的工艺来处理〔6〕。经过滤除去硫酸亚铁后的酸液可返回钢材酸洗工序继续使用。
重庆某化工厂将H2SO4质量分数为17%的钛白废酸在常压下浓缩、析出的结晶熟化后过滤,滤渣经打浆及洗涤后即为回收的硫酸亚铁。滤液再在93.4kPa真空度下浓缩结晶过滤,可得到H2SO4质量分数为80%~85%的浓硫酸,第二次过滤的滤渣也转至打浆工序回收硫酸亚铁〔7〕。
2 废硫酸及含硫酸废水的综合利用
从生产中排出的废硫酸或含硫酸废水,如果在原工序中已无法再直接使用,可以考虑用于对硫酸质量要求不高的其它生产工序中,这样既节约资源,又减少废酸的排放量。另外,一些以硫酸为原料的生产工艺,若对硫酸中的杂质要求不严,也可直接用废硫酸或将废硫酸稍加处理后用作原料。
例如Belenkov.D.A利用硫酸厂含砷5.2g/L的废酸液,分别加入8.78g/L Cr2O3、3.26g/L ZnO、3.00g/L CuCO3制成木材防腐液,该溶液的pH为1.7,松材经该液浸泡后能有效地防止霉菌的生长〔8〕。匈牙利Toth、Andras等人尝试用炼油厂的硫酸废水与褐煤飞灰混合反应,再加入水后与卜兰特水泥混合,生产具有高强度的混凝土,可用于铺路及建筑行业〔9〕。
Shimko,I.G.利用含硫酸的废气洗涤水与粘胶纤维厂排放的含Al(OH)3的污泥反应,生产Al2(SO4)3,用作水处理的混凝剂。该法中硫酸铝的回收率为85%~95%〔10〕。温州染化总厂利用明矾矿渣与废硫酸为原料,生产工业级硫酸铝,其工艺流程见图2〔11〕。
此外,许多硫酸盐工业品也可用废硫酸或硫酸废水进行生产。如印度的Mokanty、Bibhupada等人利用洗涤剂厂的含硫酸废水在反应塔中与铜粒和铜屑反应,溶液经结晶过滤后可制得硫酸铜晶体〔12〕。
济宁第二化工厂利用废硫酸(H2SO4质量分数为20%)与菱锰矿或软锰矿反应制取工业级硫酸锰,其工艺流程如下:菱锰矿或软锰矿与废硫酸混合进行酸解,将酸解后的料液压滤。滤渣经打浆和压滤后以废渣的形式排放,洗液返回酸解工序。滤液经去除杂质、过滤、蒸发结晶、离心分离和干燥后即制得产品硫酸锰〔13〕。
用氨中和废硫酸可制取硫酸铵肥料。废酸中的有机杂质一般在制得硫酸铵后除去,脱除杂质的方法主要有萃取法、氧化法、盐析法、凝聚法和离子交换法等。
3 废硫酸及含硫酸废水的中和处理
对于硫酸浓度很低,水量较大的废水,由于回收硫酸的价值不高,也难以进行综合利用,可用石灰或废碱进行中和,使其达到排放标准或有利于后续的处理。
以上海硫酸厂为例,该厂每天排放3600t含硫酸的废水,pH为2.6,其中还含有少量的砷、氟等。该厂用电石泥(主要成分为Ca(OH)2)进行中和,以聚丙烯酰胺为混凝剂,以Rs为氧化剂,采用中和-混凝沉淀-氧化工艺治理该废水,既中和了酸,又去除了氟、砷等,出水达到排放标准〔14〕。
4 结束语
除上述几种常用方法外,废硫酸及含硫酸废水的处理还有电解法、冷冻法、热解法、渗析法、气提法等〔16~19〕,但在我国,浓缩回收法及中和处理法目前仍是应用最广的方法。在生产中,应根据废硫酸或含硫酸废水的浓度、所含杂质的组成来选择回收或处理方法。特别是对精细化工行业产生的废硫酸或硫酸废水来说,由于所含的有机杂质成分极为复杂,硫酸的浓度变化很大,而处理量不大,这就更要注意根据具体情况选择投资较小、收效较大的方法。