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  硫酸是一种无色无味并有极强腐蚀性的油性化合物,硫酸的分子式为H2SO4。硫酸也被称为矾油。

硫酸用途
  硫酸是最重要的工业原料之一。每年硫酸的生产量超过了任何其他化学品的产量;硫酸广泛的被应用于几乎所有的工业加工品中;硫酸主要用途有用于化肥如过磷酸石灰或者硫酸铵的生产。同时硫酸也广泛应用在生产盐酸、硝酸、硫酸盐、合成洗涤剂、染料、颜料、炸药及药品等化学品。在石油炼制领域,硫酸用于去除汽油和其他产品中的杂质。在金属工业中,硫酸也应用于的钢铁产品在涂漆或者镀锡或镀锌前的酸洗。硫酸也能用与制造人造纤维, 以及用做汽车铅酸电池的电解液(电解液硫酸浓度33%, 比重为1.25,通常被叫做电池酸)。

硫酸的历史
  尽管硫酸是一种广泛使用的化学品,但硫酸在16世纪前并不为广为人知。直到1600年约翰范赫蒙特通过硫酸亚铁的破坏性的蒸馏和硫磺燃烧制得硫酸。最早的硫酸工业应用需求来自1790年勒布朗法制取碳酸钠工艺。在德国的诺德豪森地区通过硫酸亚铁为原料制得硫酸,但成本较高。在十七世纪时约翰·格劳伯第一次采用硫磺和硝酸钾燃烧的方法合成硫酸, 这种硫酸合成法在1740年由约书亚沃德在英国实现商用。随后在1746年约翰·罗巴克发明的更先进的铅室法制硫酸很快取代了之前的方法。1830年百富勤 菲利普斯在英国最先开发了接触法制硫酸的方法,接触法制硫酸最初的应用很少,直到对高浓度的硫酸需求增长后,特别是有机合成染料的工艺出现后,接触法制硫酸得到了很大应用。

浓硫酸
  100%浓度的硫酸在在被加热时散发出气体三氧化硫,SO 3,直至被加热到337°C时形成一种含H 2SO 4浓度为98.5%的恒沸溶液或称作共沸物。 浓硫酸是一种弱酸,同时由于在常温下含有较少量的离子,浓硫酸也是一种弱电解液。在低温下,浓硫酸不和铁和铜等常见金属起反应。在高温下,硫酸是一种氧化剂,硫酸在反应时其中的硫被还原,释放出二氧化硫。在加热时,硫酸能和大多数的金属,以及部分非金属物质如硫和碳起反应。由于浓硫酸沸点较高,其可以被用来和盐类化合物反应制取挥发性酸,如和氯化钠(NaCl)和硫酸反应克制去氯化氢即盐酸。
  浓硫酸具有很强的亲水性,浓硫酸可作为干燥剂或用于化合物如碳水化合物的脱水。浓硫酸和蔗糖反应能去除一个蔗糖分子(C 12H 22O 11)中的12个水分子,生成一种黑色海绵状物质和稀硫酸,浓硫酸也和皮肤,纤维细胞和其他动植物物质发生类似反应。浓硫酸与水混合释放的大量热量足够使水沸腾并使酸飞溅。为了达到稀释的效果,浓硫酸应慢慢的加入到冷水中去,同时不断搅拌散热。 硫酸和水反应产生水合物。

稀硫酸
  稀硫酸是一种强酸并且是一种很好的电解液,高度电离,硫酸稀释时,氢离子水合释放出大量热量。稀硫酸具有很多强酸的特性。稀硫酸能使得蓝色石蕊试剂变红,并且能和多种金属反应(如锌)释放出氢气,并形成该金属的硫化物。稀硫酸也能同大多数的氢氧化物和氧化物反应,同时也能和一些碳酸盐和硫化物反应,也能和一些盐类反应。由于稀硫酸是二盐基的(在每个分子上有两个可替换的氢原子),硫酸可形成常见硫酸盐(两个氢原子被取代,如硫酸钠Na 2SO4),和硫酸氢盐,硫酸氢盐也叫做酸式亚硫酸盐,酸式硫酸盐等(只有一个氢被取代,如硫酸氢钠,NaHSO4)

硫酸合成工艺

  通常主要通过两种工艺(铅室法制硫酸和接触法制硫酸), 制取不同品质和浓度的商品级硫酸 。 铅室法工艺是一种较老的制硫酸工艺,主要制取适用于肥料工业的稀浓度(62%–78% H 2SO 4)硫酸产品。 接触法工艺主要用于制取更高纯度和浓度的硫酸产品,但接触法工艺需要使用纯度更高的原料和价格较高的催化剂。在这两种工艺中,二氧化硫都被氧化并接溶于水,二氧化硫的主要来源于硫磺燃烧,硫铁矿的燃烧,或者含硫有色金属矿石冶炼前的焙烧,以及硫化氢气体的燃烧。用于钢铁酸洗产生的硫酸亚铁废液和炼油厂的废酸也可以作为制硫酸产品的原料。
1.铅室法制硫酸工艺
  在铅室法制硫酸工艺中,热二氧化硫气进入格洛弗塔底部后被含硝硫酸(含NO, NO2 等氮氧化物的硫酸)洗涤并且和气态氮氧化物混合;一部分二氧化硫被氧化成三氧化硫并溶解于酸水形成H 2SO 4 浓度78%的塔内酸或称为格洛弗酸。 含二氧化硫、三氧化硫、氮氧化物、氮气、氧气和蒸汽的混合工艺气离开格洛弗塔后被引入到一个内衬铅的容器中和水混合起一系列复杂反应后生成硫酸,容器形式可以为方室形或者是锥形, 硫酸在容器内壁中冷凝后收集在容器的底部。通常设置3到12个连续的反应室。 收集生成的浓度为62%-68%的硫酸称为容器酸或者化肥酸。工艺气通过反应室后又进入到叫做盖吕萨克塔的反应器中,在反应器中工艺气被从格洛弗塔过来的冷却浓缩后的硫酸洗涤;氮氧化物和未反应的二氧化硫在溶解其中形成含硝硫酸(用于格洛弗塔中),剩余的废气通常排放至大气。
2.接触法制硫酸工艺(干法)
  接触法制硫酸工艺中,净化后的二氧化硫和空气混合后被加热到450°C,并且通过催化剂层,二氧化硫被氧化成三氧化硫。该催化剂的组份是以二氧化硅或石棉为载体的铂金属,或者是以二氧化硅为载体的五氧化二矾。 三氧化硫被冷却后依次通过两个塔,在第一个塔中三氧化硫被发烟硫酸洗涤(发烟硫酸为100%浓度的硫酸并且含溶解于其中的三氧化硫),在第二个塔中三氧化硫被97%浓度的硫酸洗涤并在该塔内形成98%浓度的硫酸。废气被排放至大气。可以通过稀释或混合的方法制取不同浓度的硫酸产品。

湿法制硫酸工艺
  湿法制硫酸工艺发明于1930年代,1980年代后得到广泛应用。 湿法制酸是一种高效的从不同的酸性气体或者含硫废物中制取商品级硫酸的工艺, 该工艺同时副产高压蒸汽。湿法制酸工艺的原料可以是含硫化氢的酸性气,含二氧化硫的烟气,废酸或者是其他的含硫废物。 原料首先被燃烧成二氧化硫气体,二氧化硫在湿法专用催化剂的作用下转化为三氧化硫,三氧化硫水合成为硫酸蒸汽并在硫酸冷凝器中冷凝成液态硫酸产品。湿法制硫酸工艺在不同的行业的硫回收中都有应用。和接触法(干法)相比,湿法工艺具有流程简洁,设备少,同时由于热回收效率而副产更多蒸汽。

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