硫酸工业的现状及其发展趋势

1、文献综述题目： 硫酸工业的现状及其发展趋势学生姓名： 巫红春班级： 11化学班学号：导老师： 武鹄完成日期： 2014-5-25摘要：本文主要介绍了硫酸的性质，硫酸的制备，脱硫技术，硫酸工业中的余热利用问题，还有硫酸工业所带来的工业污染以及其对人类生活所产生的影响。最后还介绍了我国硫酸工业现状以及它的发展趋势。关键词：硫酸工业，脱硫，余热，污染，现状，发展趋势。Abstract: this article mainly introduced the properties of sulfuric acid, sulfuric acid preparation, desu

2、lfurization technology, waste heat utilization of in sulfuric acid industry, and industrial pollution brought by the sulfuric acid industry and their effects on human life. Finally this paper introduces the present situation of sulfuric acid industry in China and its development trend.Keywords: sulp

3、huric acid industry, desulphurization, waste heat, pollution and the present situation and development trend.1绪言22硫酸的性质23烟气制酸231冶炼烟气制酸特点23.1.1操作弹性大23.1.2操作系统复杂23.1.3烟气净化要求高332冶炼烟气制酸的发展及趋势34硫酸工业尾气脱硫技术341超重力技术342动力波逆喷洗涤脱硫技术343富士康可再生系统444过氧化氢法脱硫44.4.1过氧化氢法脱硫特点45.硫酸工业中余热的利用45.1硫酸装置废热利用率的提高措施45.2热管技术在余热利

4、用方面的应用55.2.1热管换热器的特点56硫酸工业污染561硫酸工业大气污染物及其影响56.1.1 二氧化硫56.1.2 硫酸雾66.1.3 颗粒物662硫酸工业水污染物及其影响66.2.1 氟66.2.2 砷66.2.3 铅76.2.4 铜76.2.5 锌763酸性污水减排技术76.3.1 石灰法76.3.2 石灰一氧化法76.3.3 石灰一铁盐法86.3.4 硫化法86.3.5 电絮凝法864我国硫酸工业污染物减排需解决的问题87我国硫酸工业的现状及发展趋势97.1 我国硫酸工业的现状97.2 我国硫酸工业的发展趋势108. 结语10硫酸工业的现状及其发展趋势1绪言硫酸是重要的基本化工原

5、料，在国民经济各个部门有着广泛用途。在农业中，磷、复肥的生产，除草剂等的制造需要硫酸。在工业中，炼焦时需要用硫酸会哦手焦炉气中的氨，钢材加工及其成品的酸洗需要硫酸，有色金属的冶炼也需要一定量的硫酸。在化学工业中，硫酸是生产硫酸盐和其他酸的原料，也是合成染料的原料。此外，在国防工业、原子能工业、火箭工业等行业中也需要用到硫酸。因此，在历史上硫酸曾有“化学工业之母”的美称。2硫酸的性质硫酸是三氧化硫和水的化合物。化学上把一个分子的三氧化硫与一分子的水相结合的物质称为无水硫酸，又称纯硫酸，密度为1.8269gcm。工业上用的硫酸，则是指三氧化硫与水以任何比例化合的物质。三氧化硫和水的物质的量之比小于

6、1时，称为硫酸水溶液；三氧化硫与水的物质的量之比大于1时，称为发烟硫酸。发烟硫酸因其三氧化硫蒸汽压较大，暴露在空气中能释放出三氧化硫，易与空气中的水蒸气迅速结合并凝聚成白色烟雾而得名。习惯上把质量分数大于或等于75%的硫酸称为浓硫酸，而把质量分数小于75%的硫酸称为稀硫酸。硫酸是最强的无机酸之一，不仅具有强酸的一切通性，还具有一些特性，如浓硫酸具有脱水、氧化、磺化等性质。3烟气制酸冶炼烟气制酸是硫酸工业的重要组成部分。用冶炼烟气制酸，既保护环境，又是资源的综合利用，在经济和社会效益上具有较大的优势。当前我国冶炼烟气制酸的总体水平已取得长足的发展，工艺技术和单系列规模基本与世界先进水平同步。并且

7、已经具备开发研究新工艺、新设备、新材料的能力，已形成科研、设计、设备制造、施工安装、生产的完整体系，所以我国的冶炼烟气制酸将会得到更好的发展。31冶炼烟气制酸特点3.1.1操作弹性大大多数熔炼系统的操作都具有一定的间歇性，造成冶炼烟气的SO浓度和烟气量都有较大幅度的波动，这就要求与之配套的烟气制酸装置能适应冶炼系统不同烟气浓度和不同烟气量的所有工况，并始终处于较好的工作状态，以保证不同冶炼过程的制酸尾气都能达标排放。3.1.2操作系统复杂为了适应烟气量及so浓度的波动并始终处于较好的工作状态，冶炼烟气制酸装置就必须设置许多调节副线进行自动调节。与此同时，冶炼烟气制酸装置通常还需设置与冶炼系统相

8、关的安全及控制连锁3.1.3烟气净化要求高与硫磺制酸及硫铁矿制酸不同，冶炼烟气中对制酸不利的杂质成分含量通常都较高。为保证成品酸的质量及装置的稳定运行，制酸装置的烟气净化系统通常还需针对性的提高对某种杂质的脱除率，技术要求较高。与相同产量的硫铁矿制酸及硫磺制酸相比，冶炼烟气制酸装置具有流程复杂、设备规格较大、建设投资较高的特点。32冶炼烟气制酸的发展及趋势我国目前正面临着严峻的发展和环境问题，必须实施可持续发展战略，走循环经济发展道路。循环经济就是要大力降低原材料和能源的消耗，实现少投入、高产出、低污染，推行资源的综合利用，建设工业生态圈等。发展循环经济就是最大限度地废物减量化、资源化和无害化

9、，解决能源供求矛盾、创建节约型社会。近十几年来，我国冶炼烟气制酸技术取得了长足的发展，冶炼烟气制酸单系列装置的规模越来越大，技术和装备越来越先进；大型冶炼烟气制酸工程的设计都不同程度地应用了当今国内外先进技术和装备，大大改变和提升了我国冶炼烟气制酸的技术状况。就工艺而言，大中型企业已进本淘汰了水洗、热浓酸洗和单接触流程，取而代之的是稀酸洗和双接触工艺，广泛采用的两转两吸工艺减少了废气污染，开发的多种硫酸尾气处理工艺，可使排入大气的二氧化硫含量进一步降低到100ppm或50ppm以下。对于冶炼烟气制酸，采用了分离有害杂质和回收净化工序废酸的措施，以消除对环境的污染。在技术、设备和材料方面，今年引

10、进了一些新技术和新设备。例如，1995年金隆铜业公司率先引进美国孟山都环境化学公司的动力波烟气净化洗涤技术和关键设备，效果明显，随后江西铜业公司贵溪冶炼厂、株洲冶炼集团公司株洲冶炼厂和大冶有色金属公司大冶冶炼厂先后采用了此项技术，带动了有色金属冶炼企业的技术进步。以上技术、设备和材料的采用，提高了制酸装置的连续稳定性，为整个系统的正常运行提供了有力的保证，大大提高了我国冶炼烟气制酸装置的整体装备水平。4硫酸工业尾气脱硫技术41超重力技术超重力技术是借助高速旋转的离心力，在比地球重力加速度大得多的超重力的条件下，参与反应的介质传递、分子混合、调控快速反应对过程进行强化，它的强度较一般反应高l一3

11、个数量级，从而显著缩小反应器和分离器的体积，简化流程，实现高效和节能。过程的强化是在带有高速旋转装置形成超重力的容器中进行，这种强化的反应器称为超重力机。超重力技术是北京化工大学于上世纪末开发的，现已在化工、石油、电力等部门应用于脱硫、除尘、脱硫化氢、捕集CO2、锅炉给水脱氧、油田注水脱氧等，并移植到硫酸工业尾气脱硫，已在巨化公司硫酸厂一转一吸尾气脱硫实现工业化应用。42动力波逆喷洗涤脱硫技术孟莫克公司的动力波逆喷洗涤脱硫技术，继应用于烟气净化后移植到烟气脱硫。本世纪初铜陵有色公司第一冶炼厂硫酸装置，是国内率先在硫酸工业尾气脱硫中应用动力波装备和技术。该装置以电石渣乳液中的氢氧化钙吸收尾气中的

12、S02，生成亚硫酸钙、亚硫酸氢钙，经氧化后产生的副产品为硫酸钙(石膏)。此后，国内相继有几个企业的硫酸装置，采用了动力波逆喷洗涤脱硫技术于尾气脱硫。43富士康可再生系统富士康可再生系统(包括工艺技术和装备)，在国内有色、冶金、电力等行业已有使用的先例。因为这些行业所产生的烟气成分复杂，并含有烟尘，所以需要预洗涤，将烟气中那些杂志净化除去后，以胺吸收剂吸收S02。胺吸收剂吸收S02后送人再生系统，加热释放出S02，再循环回用作吸收剂。净化产生的污水，经处理后排放或循环使用。可再生系统用于硫酸行业尾气脱硫，在美国有几个案例，因不需对尾气净化处理，所以工艺过程较为简单。可再生系统脱硫，效果较好。44

13、过氧化氢法脱硫通过近一年的生产实践，过氧化氢法脱除硫酸工业尾气中二氧化硫、回收硫酸工艺技术在威海恒邦化工有限公司冶炼烟气制酸系统得到了成功运用，确保尾气达标排放，取得了很好的环境效益和经济效益，为国内硫酸行业和有色冶炼烟气制酸行业等尾气脱硫开辟了一条新途径，具有较高的应用和推广价值。4.4.1过氧化氢法脱硫特点（1）流程简短，投资省采用单塔设计，吸收反应和副产品的回收均在一个塔内，配套设备少而精，流程简短，控制简便，可操作性强，无需额外增加操作人员，有效节约投资成本、运行成本和占地空间。（2）脱硫效率高。脱硫装置高效、方便，过氧化氢尾气脱硫活性强、反应速率快，二氧化硫的排放限值P(SO2)20

14、mg/ m3 ，远低于国家标准GB261322010规定的限值：现有装置P(SO2)860mg/ m3 2013年10月1日后执行P(SO2)200mg/L且不含重金属离子的高砷酸性污水。石灰一氧化法的优点是工艺简单、处理费用较低、外排污水As5+毒性小。与石灰法和石灰一铁盐法一样，最大缺点是废渣量大，砷难以资源化再利用。由于石灰一氧化法产生的砷酸钙溶解度仍偏高，处理后污水较难达标排放，因此石灰一氧化法在硫酸行业已较少使用。6.3.3 石灰一铁盐法石灰一铁盐法是目前硫铁矿制酸常用的酸性污水处理工艺。该工艺通过加入硫酸亚铁与砷发生絮凝沉淀，生成溶解度较小的砷酸钙铁或亚砷酸铁沉淀，从而除去污水中含

15、量较高的砷。石灰一铁盐法通常适合处理P(As)40200mg/L的酸性污水，处理后污水基本可以达标排放或回用。石灰一铁盐法的缺点是含铁盐石膏渣量大，废渣中砷难以回收利用。6.3.4 硫化法硫化法是冶炼烟气制酸含重金属酸性污水常用的处理工艺，适合处理P(As)200 mgL且含重金属离子的高砷酸性污水。硫化法对污水酸度要求较为苛刻，通常先用石灰中和调节污水酸度指标，然后加入硫化剂(通常为硫化钠)脱除砷及重金属离子，再用石灰中和硫酸并除去残余的杂质。硫化法的优点主要有：(1)可以通过调控pH值和ORP值实现砷和重金属离子的分步硫化，从而有选择性地回收有价金属；(2)砷及重金属脱除效率高，生成的硫化

16、物渣量少，砷及重金属在硫化物渣中得到高度富集，可以进一步深加工利用；(3)经硫化法处理后再用石灰法或石灰一铁盐法处理所产生的废石膏量相对较少，且有害杂质含量较低，可用作建筑材料。硫化法的缺点是工艺流程复杂、操作难度较高、运行成本高，并且存在硫化氢气体逃逸危险。6.3.5 电絮凝法电絮凝法是近年开发的一项新技术，利用阳极(通常为铝或铁)在直流电作用下溶蚀产生A13+、Fe2+等离子，再经过水解、聚合及氧化反应，生成各种羟基络合物及氢氧化物，使污水中的悬浮杂质、砷及重金属离子凝聚沉淀而除去。与传统石灰一铁盐法相比，电絮凝法具有操作简单、重金属离子回收率高、运行成本低、污泥渣量少等优点。该工艺在水口

17、山有色金属集团有限公司锌冶炼装置170m3/h废水处理系统成功应用，重金属离子脱除效率在97以上，出水达标排放。64我国硫酸工业污染物减排需解决的问题（1）改进冶炼和制酸工艺、提高装置效率，减少尾气SO2排放加快闪速炉熔炼、氧气底吹炼铅等先进冶炼工艺推广，提高烟气SO2浓度，推进低浓度SO2制酸技术的发展，优化转化温度制度、采用高性能催化剂以提高SO2转化率，这样可以从源头上减少尾气SO2排放。冶炼烟气制酸、硫化氢制酸、石膏制酸和废硫酸再生制酸装置本身就属于污染物减排装置，技术和装备水平相对较高，应着力于提高装置运行的长期稳定性。（2）加快可资源化烟气脱硫技术的推广，提高硫资源利用率国外一些硫

18、酸装置在环保性能设计上更具有前瞻性，以明确提出能够满足将来更加严格的环保标准作为设计目标。除了采用含铯催化剂外，采用一转一吸制酸工艺加可资源化尾气脱硫系统已成为一种发展趋势。国内成熟的可资源化烟气脱硫技术有氨一酸法、氧化锌法、活性焦法、再生胺法、离子液循环吸收法，将这些技术与现有硫酸装置相结合，既可以应付今后更加严格的S02排放标准(有可能292mg/m3以下)，又可以回收利用硫资源。（3）继续加大酸性废水的综合治理和循环利用的力度，实现真正意义上的废水。零一排放一方面提高除尘效率和优化操作参数，使净化工序酸性废水排放量下降到0.8t/t，从源头上减少酸性废水产生量；另一方面加强酸性废水循环利

19、用。除了在提高传统铁盐法、硫化法的脱除效率、降低成本方面继续深入研究外，需加快吸附法、萃取法、膜过滤法等新技术脱除酸性废水中砷及重金属离子的工业化应用，最大限度地回收利用稀酸和水资源。（4）加强废渣资源化利用，严格控制废渣中有毒、有害杂质对环境的二次污染从国家危险废物标准(GB5085.62007)角度来看，对于砷、氟、镉、汞、铅等有毒、有害杂质首先应考虑将其富集到废渣中，以便集中管理或处置。其次根据水泥等建筑材料对有毒、有害杂质容纳限度，对含少量有毒、有害杂质的废渣进行资源化利用。应按循环经济模式处理废渣，做到固体废物不轻易排放。（5）寻求国家政策扶持，推进全行业减排发展硫酸工业实现污染物减

20、排离不开国家政策的扶持和相关法律法规的保障，切实加强污染物减排法规的建设，例如在税收方面，国家应加快制定和完善鼓励污染物减排的税收政策，允许将免征增值税的循环经济产品所耗原料的进项税额作为非循环经济产品的销项税额。在环保方面，国家应改变现行的征收排污费政策，加快排污权有偿获取和交易制度的实施，建立生态环境补偿机制，使硫酸企业由被动治污向主动治污转变。在金融政策方面，应逐步建立政府引导、企业为主和社会参与的污染物减排投入机制，按照“谁污染、谁治理、谁投资、谁受益的原则促进企业污染物减排的实施。（6）企业的社会责任与经济效益。硫酸企业在追求经济效益最大化的同时，更应该负有社会责任感，“三废”治理是

21、一个高投入、低回报甚至是亏损的措施，一个环境友好的硫酸企业可能会牺牲当前的一定经济效益，从长远发展来看，随着国家环保标准日益严格、执法力度不断加强，那些“三废”治理做的好的企业才能继续生存。硫酸生产“三废”治理难度不大且工艺技术成熟，关键是看企业是否舍得投入、严格管理运行“三废”治理设施，除了国家环保法规的强制保证外，最关键还是靠企业的社会责任感。7我国硫酸工业的现状及发展趋势7.1 我国硫酸工业的现状在工艺方面，无论是以硫铁矿、硫磺还是冶炼烟气为原料(除少量低浓度冶炼烟气制酸外)，我国硫酸生产目前基本上都是采用两转两吸工艺，转化工序大多采用“3+1”或“3+2”两次转化流程。为减少污水排放，

22、硫铁矿和冶炼烟气制酸装置净化工序基本采用稀酸洗净化工艺，并配有污水或废酸处理系统，大型冶炼烟气制酸装置还设有专门过滤设备回收酸泥中的有价金属。在装置设备方面，我国已基本具备大型硫酸装置国产化的能力，能够制造大型硫铁矿沸腾炉、焚硫炉、液硫过滤机、废热锅炉、电除尘(雾)器、高效洗涤器、不锈钢转化器、高效换热器、阳极保护浓硫酸冷却器、干吸塔、二氧化硫鼓风机、泵等硫酸装置关键设备。在耐腐蚀材料的开发方面，也开发了如XDS、Ds高硅奥氏体不锈钢、耐酸玻璃钢、氟塑料、衬塑复合材料等一系列耐浓硫酸、稀硫酸腐蚀的合金和有机材料。此外，我国自行开发了用于硫铁矿沸腾焙烧控制的氧表、各种酸浓分析仪、二氧化硫气体分析

23、仪及各种控制回路，以及DCS系统。在钒催化剂生产方面，我国目前已能够生产柱状、环状、三叶状、菊形等形状的各种中温、低温钒催化剂产品。国产含铯催化剂也有开发、应用。在废热利用方面，我国硫酸装置的高、中温位热能基本上得到了回收利用。尤其是新建大型装置，回收热能产生的利润在其总利润中占有重要份额。热能大多用于生产中压蒸汽或发电，以中压蒸汽计的热能回收水平为每吨酸1.2万t以上。7.2 我国硫酸工业的发展趋势经过几十年的发展，尤其是改革开放以来，由于产业结构、原料结构的优化及装置规模的提高，大量国外先迸技术和设备的引入，我国硫酸工业取得了令人瞩目的成就。但是，我国仍然只是一个硫酸生产大国，而不是硫酸生

24、产强国。从技术方面来看，其工艺设计、设备制造、催化剂性能、废热回收率等与国外先进水平仍有一定的差距。因此，坚持与时俱进、坚持技术创新，是我国硫酸工业实现可持续发展的唯一途径。8. 结语能源资源是人类社会生存和发展的重要物质基础，也是我们全面建设小康社会、加快推进社会主义现代化的重要物质基础。坚持节约资源，加快建设资源节约型、环境友好型社会，促进经济发展与人口、资源、环境旧协调，是贯彻实施科学发展观必然要求，是实现可持续发展、保障经济安全的必然要求。我国当前正处于工业化与城市化快速推进的段，能源需求正以前所未有的速度增长。在某种程度上可以说，我国是能源资源总量丰富的国度，但是，由于我国口众多，从人均能源资源占有量看，我国又是世界上能源较为贫乏的国家，能源资源禀赋条件并不优越。为了满足能源需求，我国能源生产不断扩大。即使如此，我国能源供需矛盾仍然没有根本解决。过度的能源消耗，加