硫酸及硫酸生产原理

硫酸生产工艺第一篇2024/3/14硫酸生产工艺2024/3/14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。第一章概述2024/3/14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(specificgravity)。相对密度一般是把水在4℃的时候的密度当作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。2024/3/14

硫酸浓度是以所含H2SO4重量的百分数表示。如98％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，其变化过程是不规则的，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：

2024/3/14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。湖泊里水的表面，当冬季气温下降时，若水温在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达到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，冰在冷却时与一般物质相同，也是缩小的。受热则膨胀，只有在0℃到4℃的范围内的水才显示出反常膨胀的现象来。2024/3/14

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98％H2SO4具有脱水、氧化、吸水等性能。2024/3/142024/3/14

可以任何比例溶解于水，伴随大量的热产生。纯净的硫酸是清澈、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。

⑴

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%时达到最大值，当酸浓在98.3%至100%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，过后则逐渐减小。

2024/3/142024/3/142024/3/142024/3/14

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。

⒈

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应，放出氢气，所以它对金属具有强烈的腐蚀性。2024/3/14

Fe

+

H2SO4

=

FeSO4

+

3H2↑

b、与金属氧化物作用，生成硫酸盐。Fe2O3

+

3H2SO4

=

Fe2（SO4）3+

3H2O⒉

浓硫酸具有强的氧化性。Cu

+

2H2SO4（浓）=

CuSO4

+

SO2↑

+

2H2O2024/3/14⒊

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干燥剂，如硫酸生产中用其干燥湿的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。2024/3/14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—O—O—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—O—O—键，称过氧一硫酸、过氧二硫酸。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：2024/3/142024/3/14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2024/3/14

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(H2SO4·nH2O),并放出大量热,所以浓硫酸通常用作干燥剂.

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.

2024/3/14

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,而浓硫酸本身还原成SO2.

2024/3/14

钝化：常温下，浓硫酸能使某些金属（如铁、铝等）表面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应，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2024/3/14第三节生产硫酸用的原料

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，以及冶炼烟气等。一、硫铁矿

主要成分为FeS2

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。2024/3/14（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）及已知的大多数元素化合。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：244～266℃。2024/3/14雄磺

化学成分：As70.1%,S29.9%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，可用竹刀取其熟透部分，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。2024/3/14

当硫磺粉尘在空气中的含量≥35g/m­­­­­3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27.36×104Pa。长期在硫粉尘环境中工作的人员，必须穿戴好防护用品，否则将引起呼吸系统疾病，经常接触硫的人，也会引起皮炎等症。2024/3/14

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：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。2024/3/14

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，达到一定的浓度遇火源才会发生爆炸。2024/3/14粉尘爆炸2024/3/14火山口的硫磺2024/3/142024/3/142024/3/14二、硫的熔点

硫的温度达到熔点时，硫将熔融成具有流动性质的液体硫。硫的熔点：110～120℃。

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98.35～115.207℃间稳定，115.207℃以上则变为液体，熔化热为53.59J/h，堆积密度1.96g/ml。2024/3/14（三）硫的粘度熔融硫的粘度随温度而变化，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，硫的粘度达到极大值，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。2024/3/14（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%。2024/3/14四、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（SO2）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应生成三氧化硫（SO3），其反应方程式为：

2SO2

（g）+O2

（g）2SO3

（g）+Q此反应有三个特点：放热反应、可逆反应、体积缩小的反应2024/3/14另一类是亚硝基法（又称硝化法）

硝化法：SO2+N2O3+H2O=H2SO4+2NO2NO+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。2024/3/14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、为了便于液体硫磺的输送，温度为什么控制在135℃到145℃之间？2024/3/14

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。2024/3/14第二章硫酸生产的基本原理第一节硫的燃烧硫磺在空气中燃烧，产生有刺激性气味气体，放出热量，发出明亮的蓝紫色火焰，生成二氧化硫物质，硫磺的燃烧反应通常可以用下式表示:S+O2=SO2。硫磺燃烧气体中还有SO3，其量约相当SO2的1～5％

2024/3/14

发生燃烧必须具备三个基本条件：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。2024/3/14第二节转化工艺操作条件

转化工艺操作条件主要有:转化反应的操作温度、转化反应的进气浓度及转化器的通气量

一、转化反应的操作温度二氧化硫气体在触媒里反应放出的热量,既没有移走,也没有损失,全部用于加热触媒和反应气体本身,这个过程一般称为绝热反应过程

2024/3/14SO­2浓度/％4.05.06.07.08.09.010.0

转化率变化1％的温升值/℃1.171.451.732.002.262.522.78例:第一段触媒层,进气二氧化硫浓度为8.0％，进口温度为430℃，出口温度为580℃，求该段转化率是多少？2024/3/14上面介绍了知道温差如何求转化率的方法。反过来，如果知道转化率就可求出温差数。知道了温差数，再给出一段出口温度（不得超过600℃的界限），就可算出一段进口的最高允许温度，这对生产控制来说是很有实用价值的。解:查表得温升值为2.26：则转化率＝580－4302.26×1%＝66.4%2024/3/14在使用温度(400~600℃)下，载体表面上的V2O5—K2SO4组分处于熔融状态，催化反应实际上是在熔融液层中进行触媒的失活及再生

1、失活的原因（1）、水酸雾和矿尘的影响

单纯的水蒸汽对催化剂影响不大,但若与SO3。结合,生成酸雾,再与矿尘作用,会生成硫酸铁而结皮,增加通气阻力。水和酸雾还可能使催化剂组分中碱金属钾盐作用析出,生成一种低熔点混合物,也会出现结块现象,导致系统阻力增加,影响转化效率。水份、酸雾净化指标应按原化工部的规定,即进转化：水份<0.1克/

m3；酸雾<0.005克/m3

(二级电雾流程)或0.03

克/

m3(一级电雾或文氏管除雾流程)；矿尘净化指标建议控制在不超过1毫克/

m3

2024/3/14（2）、砷、氟的影响

炉气中砷含量高,可使催化剂中毒,活性下降。炉气中氟含量高,会使催化剂粉化,破坏机械强度,同时氟会腐蚀设备,降低设备使用寿命。砷净化指标,建议控制在1毫克/

m3以下；氟净化指标,建议控制在不超过5毫克/

m32、催化剂再生

硫酸工业生产中所用的钒催化剂在转化器中，经过一定时间的运行，饱受水份及SO2气体的冲击，其强度逐渐降低，以至碎裂，导致床层阻力逐渐加大，转化率下降，终于难以维持生产，必须更换新催化剂。而弃掉的催化剂中据化学分析，除了活性组分V2O5；含量减少外(仍含V2O5，3～5%)，其它重要成分K2SO4和SiO2含量基本符台要求，如能通过重新制造出再生钒催化剂，并达到同新催化剂基本相同的效果，则每吨废催化荆可回收利用载体硅藻土近1吨和V205

40公斤左右，可大大降低硫酸生产成本。而且废钒催化剂再生利用不仅有环境效益，同时也有明显的经济效益。再生钒催化剂生产工艺流程与新钒催化剂生产工艺流程基本相似。但需增加废钒催化剂预处理操作(筛选、粉碎及焙烧等)，2024/3/14仍以上述的一段为例，某段进口的最高允许温度为：t1=t-(t升×χ0)式中：t1­----某段进口的最高允许温度t----某段出口的最高允许温度t升----温差值χ0----触媒层转化率t1=600-(2.26×66.4)=450℃运用此法，在一段出口温度不准超过600℃情况下，不同二氧化硫的进气浓度，以平衡时的转化率算得一段进口的最高允许温度列于表二。表二:不同二氧化硫浓度下转化器一段进口的最高允许温度2024/3/14从表二看出,当进气浓度高时,进口温度应低些,否则一段出口就有超过600℃的危险。2024/3/14二、转化反应的进气浓度

进入转化器的二氧化硫浓度，是控制转化操作中的最重要的条件之一，它的波动将引起转化温度、转化率和系统生产能力的变化。在一定触媒用量和一定通气量下，转化反应能否最有效地进行，主要是取决于二氧化硫浓度的平稳性。2024/3/14

转化反应的温升随着进气浓度增高而增大。因此，采用较高的进气浓度操作时，第一层触媒往往会超过600℃而过热，比其它各段触媒容易失去活性。尤其是气体分布不匀的转化器，触媒层局部过热现象更加严重。反过来，如采用较低的进气浓度操作时，因发热量少，温度低，会使整个转化系统的温度条件不能维持，轻者是末端或后两段不反应、转化率低，重者连一段温度条件也难维持，无法进行生产。2024/3/14看颜色想原因闻气味强烈的刺激性气味有毒做比较溶解性沸点无色气体比空气密度大容易液化易溶于水能引发呼吸道疾病、浓度高时会令人死亡和空气的相对平均分子量对比沸点为－10０Ｃ1体积的水大约可以溶解40体积的二氧化硫二氧化硫是一种无色、有刺激性气味、有毒、比空气重、容易液化、易溶于水的气体。二氧化硫的物理性质2024/3/14“黄”银耳是怎样“长”成“白里透红”的呢？2024/3/14酸雨pH值＜5.6SO2的来源：化石燃料的燃烧，含硫矿石的冶炼和硫酸生产的工业废气。或二、酸雨的形成、危害与防治1、酸雨的形成途径2024/3/142024/3/142024/3/142024/3/142024/3/142024/3/14三、转化器的通气量

进入转化器的气量多少，不仅直接影响转化温度、二氧化硫浓度和转化率的变化，而且决定着硫酸产量。硫酸产量与通气量的关系:硫酸产量愈多需要通气量就越大。2024/3/14进入转化器的气量多少，不仅直接影响转化温度、二氧化硫浓度和转化率的变化，而且决定着硫酸产量。硫酸产量与通气量的关系:硫酸产量愈多需要通气量就越大，可根据下式进行计算：式中:G---硫酸产量,kg/h;

Xr---最终转化率,％;η吸---吸收率,％;C进------转化器进口二氧化硫浓度,％;V标---标准状况下的通气量,m3/h;2024/3/14鼓风机出口压力的变化与通气量的关系:鼓风机出口压力的大小，是表示在一定风量下鼓风机出口以后的所有设备、管道阀门所表现出来的阻力情况，在生产设备中、管道、阀门等阻力的大小是随气速而变化的，也就是鼓风机出口压力的大小是随通气量而变化的。具体变化数值可用下式来计算：

式中：V1---在出口压力为H1时的通气量，m3/h;V2---在出口压力为H2时的通气量，m3/h;H1---通气量为V1时的出口压力，kPa；

H2---通气量为V2时的出口压力，kPa；2024/3/14例:某硫酸厂鼓风机通气量是25000m3/h。出口压力是11.77kPa,因任务需要增产20％硫酸,问这时鼓风机出口压力应开大到多少?解:根据公式,出口压力应开大到:2024/3/14

鼓风机出口压力的大小，是表示在一定风量下鼓风机出口以后的所有设备、管道阀门所表现出来的阻力情况，在生产设备中、管道、阀门等阻力的大小是随气速而变化的，也就是鼓风机出口压力的大小是随通气量而变化的。

理想气体状态方程（又称理想气体定律、普适气体定律）是描述理想气体在处于平衡态时，压强、体积、物质的量、温度间关系的状态方程。其方程为pV=nRT。这个方程有4个变量：p是指理想气体的压强，V为理想气体的体积，n表示气体物质的量，而T则表示理想气体的热力学温度；还有一个常量：R为理想气体常数。PV=nRT2024/3/14国产触媒国产三种主要触媒的装填。Ｓ101型可装于转化器的任何一段，Ｓ102型应装入转化器前数段，不要装入最后的一段，Ｓ107型及其它型号的低温触媒应装在第一段的上部和最后一段。用过的旧触媒，经过筛分，钒含量>6%，颜色正常，都可再用。进口触媒有VK38装在1.2.4段、VK48装在3段，主要是根据SO2和SO3的浓度进行装填，高装VK48。2024/3/14

触媒在制造过程中虽已经过二氧化硫预饱和，用于工业生产上不会因氧化钾和三氧化硫作用生成硫酸钾而产生大量的中和热。但是在转化开车时，当温度达到400℃以上，通入二氧化硫气体时，触媒层温度总是要突跃一下。这主要是由于二氧化硫、氧分子在触媒表面被吸附时放出的大量吸附热，和生成一部分焦硫酸盐的反应热。因此在开车升温中，刚通入二氧化硫气体时，要注意二氧化硫浓度应低一些，气量要小一些，以免发生热量过大而使触媒层超温，烧坏触媒。根据一般经验，在新触媒升温过程中转化器通入二氧化硫气体时，其二氧化硫浓度控制在4%左右、气量控制在正常气量的60%以下为宜，原则是使一段出口温度最高不要超过620℃（指触媒层底部温度）。如通二氧化硫气体后，温度已上升到550℃并仍有很快上升的趋势，这时可减少气体通入量，若是单系列沸腾炉供气，气量不好再减少时，此时应立即停下沸腾炉，停止通气，待触媒层温度下降到600℃以下，或时隔约半小时左右，再行开车即可。正常生产中调节气量、温度、浓度不要操作过急、动作过大，要分阶段逐步地进行2024/3/14第三节三氧化硫的吸收一、三氧化硫吸收的原理和反应（一）吸收过程的原理当气体与液体接触时，混合气体中某种易溶性气体组分选择性地溶解于液体中，并与剩余气体分离的单元操作过程，人们将这种过程叫做气体吸收，简称吸收。气体吸收分为：物理吸收和化学吸收2024/3/141.物理吸收吸收过程不发生化学变化，为单纯的物理过程。2.化学吸收吸收过程伴随有化学反应的发生。用硫酸水溶液或水吸收三氧化硫生成硫酸的过程就属于化学吸收。在生产硫酸的吸收操作中，这两种吸收过程都存在，几乎是同时发生的。习惯上统称为三氧化硫的吸收。2024/3/14在气体吸收中，如果气体中被吸收气体组分含量越多，它的分压越高、就越容易被液体吸收（碳酸饮料）。吸收过程一般可用双膜理论来近似地描述。什么是双膜理论？简单说来，在气液两相接触时其间存在着界面、界面双方又分别存在着一层稳定的气膜和液膜，一切质量和热量的传递必须克服气膜和液膜阻力后才可进行，这就是我们所称的双膜理论。2024/3/142024/3/142024/3/14

大多数硫酸厂都是使用硫酸来吸收转化后气体中的三氧化硫。三氧化硫被吸收后与其中的水化合成硫酸，其反应式如下：

nSO3+H2O→H2SO4+(n-1)SO3由此反应可知，随着SO3与水量比例的改变，可以生成各种浓度的硫酸。若使n﹥1，生成发烟硫酸；n=1，生成无水硫酸；n﹤1时，则生成含水硫酸。（二）三氧化硫吸收过程和反应2024/3/14（二）三氧化硫吸收过程和反应

硫酸吸收SO3气体的过程，大体按下述五个步骤进行：1.气体中的三氧化硫从气相主体中向界面扩散。2.穿过界面的三氧化硫在液相中向反应区扩散。3.与三氧化硫起反应的水分,在液相主体中向反应区扩散。4.三氧化硫和水在反应区进行化学反应。5.生成的硫酸向液相主体扩散。2024/3/14事实上，气体中的三氧化硫不可能百分之百被吸收，只吸收气体中超过与硫酸相平衡的那一部分三氧化硫，超过的越多，吸收过程的推动力就越大，吸收速度就越快。一般把被吸收的三氧化硫数量与原来气体中三氧化硫总数量之百分比称为吸收率。2024/3/14式中：η---吸收率，%a---进吸收装置的三氧化硫数量，mol;b---出吸收装置的三氧化硫数量，mol;2024/3/14二、硫酸吸收SO3的影响因素

影响三氧化硫吸收效率的主要因素有：用作吸收剂的硫酸浓度、吸收温度、循环酸量、设备结构和气速、气温。p8

2024/3/14（一）硫酸浓度的影响

从三氧化硫吸收反应方程式中可以看出，吸收三氧化硫似乎可以用水，同时三氧化硫又能溶解在任何浓度的硫酸水溶液中。因此，从单纯完成化学反应的角度来看，水和任意浓度的硫酸，都可以作为三氧化硫的吸收剂，但从生产角度来看，却不能这样。生产上要求对三氧化硫的吸收要快，要完全，不生成或尽量少生成酸雾，还要保证能够得到一定浓度的硫酸成品。所以，使用水或稀硫酸显然是不适宜的。只有用浓硫酸吸收三氧化硫，才能达到上述要求，而且以98.3%为最好，当浓度超过或低于98.3%时，吸收效率都是逐步下降的，只有当浓度为98.3%时，吸收率最高。2024/3/14

吸收酸浓度过高或过低引起的吸收率下降，在实际生产上可直接从尾气颜色的变化上加以判断，经验告诉我们，99.9%的吸收率在尾气中残余的SO3放空后所形成的酸雾量为99.95%吸收率的5倍，故吸收率一旦降低肉眼是不难观察出来的。如果尾气出烟囱口时颜色较暗，随着与烟囱口距离的增大逐步变白、变淡而消失，通常是由于吸收酸浓度过高引起的。若尾气出烟囱口时呈白色，随着与烟囱口距离的增大而变淡消失，往往是吸收酸浓度过低引起的。2024/3/14（二）吸收温度的影响

影响吸收温度的主要因素是酸温和气温p9。任何浓度的硫酸，随着酸温的升高，液面上的三氧化硫、水蒸气、硫酸蒸气的平衡分压都相应增加。对吸收过程来说，在进塔气体条件不变的情况下，随着酸温的不断升高，推动力越来越小，吸收率越来越低。2024/3/14

影响吸收温度的另一个因素是进塔气温。从气体吸收的情况来看，进塔气温控制得低一些对吸收率有利。但对三氧化硫来讲，它是有限度的，进塔气温不能太低，原因有两点：1.需增大气体冷却设备和动力消耗，若转化部分用省煤器或低压余热锅炉，温度过低会加快腐蚀及增大换热面。2.低于露点温度时会产生酸雾，引起吸收率下降并造成设备腐蚀。2024/3/14气温过高，会带来吸收酸温偏高，气相三氧化硫分压偏大，影响吸收速度和吸收效率。总的说来,为了达到较高的吸收率，必须在操作上对影响吸收温度的因素实行控制。通常的办法是：1.调节进塔气体温度；2.调节进塔酸温；3.调节喷淋酸量。2024/3/14（三）循环酸量的影响

为了较完全地吸收三氧化硫，必须有足够数量的循环酸做吸收剂。数量过多、过少都是不适宜的。若酸量不足，在吸收过程中，酸的浓度、温度增长的幅度就会很大，当超过规定指标后，使吸收率下降。循环酸量过多同样对提高吸收率无益，而且还会增加流体阻力，增大动力消耗。2024/3/14（四）气流速度的影响

所谓气流速度，是指在单位时间内，气体通过塔截面的速度，单位为m/s，又称此为空塔气速也称操作气速。在正常生产条件下，不要超过规定的操作气速范围。若是超过了，除引起夹带雾沫增大动力消耗外，还会造成吸收率下降，严重时还会造成气体大量带液。当然，气速过小也是不妥的，气速低会使吸收率大大下降，排放尾气浓烟滚滚。因此，要防止气速过低或过高。2024/3/14三、酸雾的产生当用含硫高的燃料时，燃烧后形成的SO2有一部分会进一步被氧化成SO3，且与烟气中的水蒸汽结合成硫酸蒸汽。烟气中硫酸蒸汽的凝结温度称为酸露点，它比水露点要高很多。烟气SO3(或者说硫酸蒸汽)含量愈多，酸露点就愈高，烟气中的酸露点可达140～160℃，甚至更高。2024/3/14第四节尾气SO2的吸收以氨为碱性脱硫剂，SO2+XNH3+H2O=(NH4)XH2-XSO3x=1.0-2.0。当x=1.0，相当于1分子氨结合1分子SO2，形成亚硫酸氢氨；当x=2.0，相当于2分子氨结合1分子SO2，形成亚硫酸铵。在气相中，SO2和NH3主要按下述反应进行：SO2＋NH3＋H2O＝NH4HSO3也就是说，在气相中，不会生成(NH4)2SO3，只生成NH4HSO3。2024/3/14第五节影响循环水质的原因硫酸生产用循环水系统，由于冷却水长时间循环使用，并在冷却塔中与空气充分接触，进行物质和热量传递；使空气中的氧能较好的溶于水中，直到水中的氧接近平衡溶解度。循环水经过换热设备，由于吸收热量，温度升高，降低了氧的溶解度，使水中的溶解氧在局部地区达到过饱和，造成溶解氧去极化作用而使设备腐蚀。经过凉水塔的循环水与含二氧化碳较低的空气（只占0.03-0.1%）接触，水中的CO2被空气带出而进入空气中，使水中的重碳酸盐类几乎全部转变为碳酸盐类，使生成碳酸盐垢的趋势增强。2024/3/14什么叫极化作用、去极化作用?

金属在腐蚀过程中，电流在阳极部位向阴极部位流动，这说明阳极部位和阴极部位之间有电位差。电位差越高，金属的腐蚀过程就越快。

但是当反应产物或其他物质覆盖在阴极表面时，会引起这种电位差产生变化，就会阻止或减少这种电流的流动。这种引起电位发生变化的过程，称为极化作用。

极化作用可以抑制腐蚀过程的