硫酸及硫酸生产原理培训课件.pptx
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- 硫酸 生产 原理 培训 课件
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1、硫酸生产工艺硫酸生产工艺2022-11-272022-11-27第一节 硫酸的性质 硫酸是指三氧化硫SO3和水H2O以任何比例化合的物质。纯硫酸H2SO4是一种无色透明的油状液体,相对密度为1.8269,分子量为98.08。工业生产的硫酸系指SO3和H2O以一定比例化合的溶液,而发烟硫酸是其中SO3和H2O摩尔比大于1的溶液。第一章第一章 概述概述2022-11-27相对密度是指物质的密度与参考物质的密度在各自规定的条件下之比。一般参考物质为空气或水。当以水作为参考密度时,即1g/cm3作为参考密度(水4时的密度)时,过去称为比重(specific gravity)。相对密度一般是把水在4的时
2、候的密度当作1来使用,另一种物质的密度跟它相除得到的。相对密度只是没有单位而已,数值上与实际密度是相同的。根据某些物质的相对密度,可推测其某种消防特性,采取相应消防措施。如相对密度1的易燃和可燃液体发生火灾不应用水扑救,因为它会浮在水面上,非但救不灭,反而随水流散,扩大了损失。因此应使用泡沫、干粉灭火。又如相对密度1的易燃气体和蒸气,容易扩散和空气形成爆炸性混合物,容易沿地面、沟渠远距离流动,如遇明火,会发生返燃。在确定车间、库房通风口位置时,比空气轻的气体,通风口应设在空间的上方;比空气重的气体,通风口应设在空间的下方。2022-11-27 硫酸浓度是以所含H2SO4重量的百分数表示。如98
3、硫酸,就是指其中含有98的硫酸和2重量的水。习惯上把浓度75的硫酸叫浓硫酸,而把75以下的硫酸叫稀硫酸。硫酸的结晶温度特性:硫酸从液体转变为固体时的温度称为结晶温度,它随浓度不同而变化,其变化过程是不规那么的,但是,知道几种常见的结晶温度,对搞好硫酸生产、储存、运输等是很有帮助的:2022-11-27水的反常膨胀现象一般物质由于温度影响,其体积为热胀冷缩。但也有少数热缩冷胀的物质,如水、锑、铋、液态铁等,在某种条件下恰好与上面的情况相反。实验证明,对0的水加热到4时,其体积不但不增大,反而缩小。当水的温度高于4时,它的体积才会随着温度的升高而膨胀。因此,水在4时的体积最小,密度最大。湖泊里水的
4、外表,当冬季气温下降时,假设水温在4以上时,上层的水冷却,体积缩小,密度变大,于是下沉到底部,而下层的暖水就升到上层来。这样,上层的冷水跟下层的暖水不断地交换位置,整个的水温逐渐降低。这种热的对流现象只能进行到所有水的温度都到达4时为止。当水温降到4以下时,上层的水反而膨胀,密度减小,于是冷水层停留在上面继续冷却,一直到温度下降到0时,上面的冷水层结成了冰为止。以上阶段热的交换主要形式是对流。当冰封水面之后,水的冷却就完全依靠水的热传导方式来进行热传递。由于水的导热性能很差,因此湖底的水温仍保持在4左右。这种水的反常膨胀特性,保证了水中的动植物,能在寒冷季节内生存下来。这里还应注意到,冰在冷却
5、时与一般物质相同,也是缩小的。受热那么膨胀,只有在0到4的范围内的水才显示出反常膨胀的现象来。2022-11-27 93%:-27 98.5%:1.8 100%:10.371 硫酸是强酸之一,不仅具有强酸的通性,而且还有它的特性,例如98H2SO4具有脱水、氧化、吸水等性能。2022-11-272022-11-27 可以任何比例溶解于水,伴随大量的热产生。纯洁的硫酸是清澈、无色透明的油状液体,但不纯时为棕色或灰白色液体,无气味但有明显的酸味。硫酸的密度 随着浓度和温度的变化而不同。当酸浓小于98.3%时硫酸的水溶液的密度随着硫酸浓度的增加而增大,于98.3%时到达最大值,当酸浓在98.3%至1
6、00%时随着酸浓增大而下降。发烟硫酸随着其中游离的SO3含量增加而增大,游离SO3 62%时为最大值,过后那么逐渐减小。2022-11-27 2022-11-272022-11-272022-11-27 硫酸是最重要的无机强酸之一,浓硫酸具有强酸性、强氧化性、强的吸水性等。当加热到30以上放出蒸气,加热到200以上,散发出三氧化硫。硫酸是一种强酸,具有酸的特性,它的化学性质非常活泼,根据硫酸的浓度和温度及金属的种类不同,而生成H2、H2S、SO2、S及金属的硫化物和硫酸盐。a、稀硫酸能与金属直接反响,放出氢气,所以它对金属具有强烈的腐蚀性。2022-11-27 Fe+H2SO4=FeSO4+3
7、H2 b、与金属氧化物作用,生成硫酸盐。Fe2O3+3H2SO4=Fe2SO43+3H2O 浓硫酸具有强的氧化性。Cu+2H2SO4浓=CuSO4+SO2+2H2O2022-11-27 浓硫酸具有强的吸水性。浓硫酸对水有大的亲和力,吸收大气水分,从有机物中提取水份导致碳化。利用其这一性质可用来作枯燥剂,如硫酸生产中用其枯燥湿的SO2炉气。浓硫酸不仅能够吸收游离水份,而且可以把碳水化合物中的氢和氧按2:1的比例以水的形式脱下,这是硫酸伤人的主要途径。2022-11-27通常指其水溶液具有酸味,使紫色石蕊变红,能与碱作用生成盐,能溶解许多金属的物质。分类和命名 根据酸在水溶液中电离度的大小,分为强
8、酸和弱酸;根据酸中可电离氢离子的数目,分为一元酸(如HCl、CHCOOH)、二元酸(如HCO、HSO)和三元酸(如HPO)等;根据酸中含氧与否,分为含氧酸和无氧酸。无氧酸称氢某酸,其中除氢氯酸HCl(盐酸)、氢溴酸HBr和氢碘酸HI外都是弱酸,如氢氟酸HF和氢硫酸H2S等。含氧酸的命名:对於分子中只含一个成酸元素的简单含氧酸,将 其较为常见的一种称某酸,其他含氧酸按成酸元素的氧化数较某酸高、低或有无过氧OO结构而命名。例如氯酸HClO(氯的氧化数为5)、高氯酸HClO(氧化数7)、亚氯酸HClO(氧化数为3)、次氯酸 HClO(氧化数1);又如HSO、HSO8中含有OO键,称过氧一硫酸、过氧二
9、硫酸。两个简单含氧酸缩去一分子水后生成的酸称焦酸(或称一缩某酸),例如:2022-11-272022-11-27第二节硫酸的用途 硫酸用量最大的是生产化学肥料,主要是用于生产磷铵、重过磷酸钙、硫铵等。在化学工业中,硫酸的三大特性:吸水性、脱水性、氧化性得到充分的利用 2022-11-27 浓硫酸的性质三大特性 a、吸水性 浓H2SO4吸收水形成水合硫酸分子(H2SO4nH2O),并放出大量热,所以浓硫酸通常用作枯燥剂.b、脱水性 浓硫酸可将有机化合物中的氢原子和氧原子按水分子的构成(H:O=2:1)夺取而使有机物脱水碳化.纸,木柴,衣服等遇浓硫酸变黑,这就是因为浓硫酸的脱水性使其碳化的缘故.2
10、022-11-27 思考:如果不慎在皮肤上沾上了浓硫酸,应该怎么办?C、强氧化性 在浓硫酸溶液中大量存在的是H2SO4分子而不是H+,H2SO4分子具强氧化性.浓硫酸可使金属活动性顺序表氢后面的一些金属溶解,可将C,S等非金属单质氧化,而浓硫酸本身复原成SO2.2022-11-27 钝化:常温下,浓硫酸能使某些金属如铁、铝等外表生成一层致密的氧化物保护膜,从而阻止内部的金属继续跟硫酸起反响,此现象称为“钝化。所以可以用铁制的或是铝制的容器来盛装浓硫酸2022-11-27第三节生产硫酸用的原料生产硫酸用的原料 制酸原料,是指能够产生二氧化硫的含硫物质。如硫化物矿、硫磺、硫酸盐、含硫化氢的工业废气
11、,以及冶炼烟气等。一、硫铁矿一、硫铁矿 主要成分为FeS2 二、硫磺二、硫磺 硫磺是制造硫酸使用最早且又最好的原料,硫在通常情况下为固体。硫是活泼的化学元素之一,除了铂、金和惰性气体外,硫几乎与其他的化学元素化合组成化合物。2022-11-27一硫磺的物化特性 硫磺在通常情况下为固体。硫几乎不溶于水,但少量的溶于汽油、甲苯、丙酮等有机溶剂及二氧化碳。为淡黄色晶体。化学性质比较活泼,能与氧、金属、氢气、卤素除碘外及的大多数元素化合。它存在正氧化态,也存在负氧化态,可形成离子化合物、共价化合成物和配位共价化合物。硫的燃点:244266。2022-11-27雄磺化学成分:As 70.1%,S 29.
12、9%中国的湖南石门,世界最大的雄黄矿。美国的内华达州红德堡区、犹它州图尔区、加利福尼亚州克恩区、华盛顿;瑞士的比内索;罗马尼亚 药用价值编辑药物 为矿物雄黄的矿石。产于甘肃、陕西、湖南、贵州、云南、四川等地。全年可采,雄黄在矿中质软如泥,见空气即变坚硬,可用竹刀取其熟透局部,除去杂质泥土,精选后碾细,生用。药化 含硫化砷As4S4,杂有少量镁、铁等盐类。药理 1有抗肿瘤作用,能抑制移植性小鼠肉瘤S-180的生长,并对细胞有腐蚀作用。2022-11-27 当硫磺粉尘在空气中的含量35g/m-3时,接触到火源能引起爆炸。最小引燃能量为15mJ,最大爆炸压力为27.36104Pa。长期在硫粉尘环境中
13、工作的人员,必须穿戴好防护用品,否那么将引起呼吸系统疾病,经常接触硫的人,也会引起皮炎等症。2022-11-27 粉尘是指分散的固体物质。粉尘爆炸是指悬浮于空气中的可燃粉尘触及明火或 电火花等火源时发生的爆炸现象。条件:条件:可燃粉尘爆炸应具备三个条件,即粉尘本身具有爆炸性,粉尘必须悬浮在空气 中并与空气混合到爆炸浓度,有足以引起粉尘爆炸的火源。2022-11-27 什么样的粉尘有可能发生爆炸?最常见的粉尘爆炸有煤粉、淀粉、面粉、茶叶、木粉、糖粉、可可粉尘,玉米粉、土豆粉、干奶粉、铝粉、锌粉、镁粉、硫磺粉、硬橡胶粉、中药材加工厂的锯屑、药材粉尘,谷物加工厂和粮食仓库的粮食粉尘等。这粉尘必须呈悬
14、浮状态。这些粉尘与空气混合后,就如同可燃气体或易燃液体的蒸气与空气混合一样,到达一定的浓 度遇火源才会发生爆炸。2022-11-27粉尘爆炸2022-11-27火山口的硫磺2022-11-272022-11-272022-11-27二、硫的熔点 硫的温度到达熔点时,硫将熔融成具有流动性质的液体硫。硫的熔点:110120。正交晶系硫在98.35以下稳定,98.4转变为单斜晶系硫,转变热为12.53J/g,堆积密度2.07g/ml。单斜硫在98.35115.207间稳定,115.207以上那么变为液体,熔化热为53.59J/h,堆积密度1.96g/ml。2022-11-27三硫的粘度 熔融硫的粘度
15、随温度而变化,一般是初熔时的粘度随温度升高而下降,当温度超过159后,粘度随温度升高而急剧增大。当继续提高温度达190时,硫的粘度到达极大值,当温度超过190后,粘度又恢复到初熔时的特性。当温度升高到250以后,又引起硫的粘度急剧下降。2022-11-27四硫磺的组成及常见的杂质1.可熔性的杂质:有机烃类物质、砷、硒、碲等。2.不可熔性的杂质:泥土、灰渣、硫铁矿、磷矿等。3.液体硫磺中的水份0.1%、酸度(0.005%)。4.硫磺的纯度:99.5%。2022-11-27四、硫酸的生产方法四、硫酸的生产方法按二氧化硫的氧化方法不同,可把硫酸生产分成两类。一类是接触法。10.5%左右的二氧化硫SO
16、2进入转化器,在钒触媒V2O5的催化氧化作用下与氧气在一定温度下反响生成三氧化硫SO3,其反响方程式为:2SO2 g+O2 g 2SO3 g+Q此反响有三个特点:放热反响、可逆反响、体积缩小的反响 2022-11-27另一类是亚硝基法又称硝化法硝化法:SO2+N2O3+H2O=H2SO4+2NO 2NO+1/2O2=N2O3 我国目前接触法制酸,主要有硫铁矿制酸、硫磺制酸、冶炼烟气制酸、硫化氢制酸。开磷合资及矿肥公司现都是采用硫磺生产硫酸。2022-11-27作业:1、硫酸有哪三大特性?2、掌握硫酸的结晶温度对硫酸的生产有什么作用?3、如果不慎在皮肤上沾上了浓硫酸,应该怎样做?4、为了便于液体
17、硫磺的输送,温度为什么控制在135到145 之间?2022-11-27 如果你只被滴了一滴或少量硫酸在手上,灼烧面积不会太大,迅速用大量的水冲洗,可减少硫酸灼烧的时间,能有效地去除浓硫酸,且浓硫酸稀释放出的热量会很快被水带走,不会造成更严重的灼烧。但是如果是大面积灼烧,不能立即用水冲洗。应用干布擦拭再用大量水冲,再涂少量碳酸氢钠。这取决于浓硫酸稀释过程中放出的热量的散去程度。2022-11-27第二章第二章 硫酸生产的根本原理硫酸生产的根本原理第一节第一节 硫的燃烧硫的燃烧 硫磺在空气中燃烧,产生有刺激性气硫磺在空气中燃烧,产生有刺激性气味气体,放出热量,发出明亮的蓝紫色味气体,放出热量,发出
18、明亮的蓝紫色火焰,生成二氧化硫物质,硫磺的燃烧火焰,生成二氧化硫物质,硫磺的燃烧反响通常可以用下式表示反响通常可以用下式表示:S+O2=SO2。硫。硫磺燃烧气体中还有磺燃烧气体中还有SO3,其量约相当,其量约相当SO2的的15 2022-11-27 发生燃烧必须具备三个根本条件:一是要有可燃物,二是要有助燃物质;三是要有一定温度,称为燃烧三要素,当这三个要素同时具备并相互作用时就会产生燃烧。2022-11-27第二节第二节 转化工艺操作条件转化工艺操作条件 转化工艺操作条件主要有:转化反响的操作温度、转化反响的进气浓度及转化器的通气量 一、转化反响的操作温度 二氧化硫气体在触媒里反响放出的热量
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