硫酸工業(yè)sulfuric acid industry
硫酸廣泛用于各個工業(yè)部門，主要有化肥工業(yè)、冶金工業(yè)、石油工業(yè)、機械工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、洗滌劑的生產(chǎn)、軍事工業(yè)、原子能工業(yè)和航天工業(yè)等。還用于生產(chǎn)染料、農(nóng)藥、化學纖維、塑料、涂料，以及各種基本有機和無機化工產(chǎn)品。早期的硫酸工業(yè)都采用硝化法，設備生產(chǎn)強度低，產(chǎn)品濃度只有60％～76％。20世紀以來，硝化法逐漸被接觸法所取代。目前采用硝化法的已為數(shù)不多（見硫酸工業(yè)發(fā)展史）。
生產(chǎn)硫酸的原料有硫磺、硫鐵礦、有色金屬冶煉煙氣、石膏、硫化氫、二氧化硫和廢硫酸等。硫磺、硫鐵礦和冶煉煙氣是三種主要原料。
世界硫酸工業(yè) 硫酸工業(yè)是化學工業(yè)中歷史悠久的工業(yè)部門，近年世界硫酸產(chǎn)量仍逐年增長。1970年世界硫酸產(chǎn)量91152kt，1980年143010kt，1984年147557kt。美國硫酸產(chǎn)量居世界第一位，1984年生產(chǎn)硫酸35863kt，約占世界總產(chǎn)量的24％。其次是蘇聯(lián)， 1984年生產(chǎn)硫酸 25300kt。近年來發(fā)展中國家硫酸產(chǎn)量增長很快。摩洛哥1970年生產(chǎn)硫酸275kt，居世界第28位，1984年硫酸產(chǎn)量增加到4295kt，已躍居世界第6位。巴西和墨西哥的硫酸產(chǎn)量也分別上升到世界第11位和第12位。硫酸的最大消費者在各國均是化肥工業(yè)。從1983年一些國家硫酸消費分配(表1)中，可以看出化肥用酸在硫酸消費總量中所占比例。
?、購娀a(chǎn)，降低投資。以硫磺制酸為例， 進轉化器的二氧化硫濃度已從70年代設計值10.5％提高到12％。轉化器催化劑層的氣體流速從0.36m／s提高到0.45m／s。由于氣體濃度和流速的提高，使生產(chǎn)設備尺寸減小，建設投資降低。
?、诮档拖到y(tǒng)阻力， 節(jié)約動力消耗。傳統(tǒng)的柱狀催化劑改為環(huán)形催化劑，使阻力最大的設備──轉化器壓力降減小一半；對于干燥、吸收塔采用大開孔率的填料支承結構和降低填料層高度；使設備配置緊湊，縮短氣體管線長度。所有這些措施都使生產(chǎn)系統(tǒng)阻力降低，從而節(jié)省了動力的消耗。
?、厶岣哂酂崂眯?。 新建硫酸廠都將含硫原料燃燒熱和轉化反應熱，用來生產(chǎn)中壓過熱蒸汽，并用于發(fā)電。最近，美國孟山都環(huán)境化學公司開發(fā)用三氧化硫吸收反應熱，生產(chǎn)低壓蒸汽的技術，使硫酸工業(yè)余熱利用效率大大提高。對于硫磺制酸，余熱回收效率已達到90％～95％。
④采用耐腐蝕材料， 保證設備可靠運轉。對于易受腐蝕的關鍵部件，廣泛采用不銹鋼和合金制作。例如:已廣泛使用不銹鋼管殼式酸冷卻器、合金板式換熱器或氟塑料酸冷卻器取代老式的鑄鐵排管冷卻濃硫酸；使用不銹鋼制作轉化器、換熱器和開工預熱器等。
?、菹廴?。 廣泛采用兩轉兩吸流程以減少廢氣污染。還開發(fā)了許多種硫酸尾氣處理工藝，可使排入大氣的二氧化硫含量進一步降低到 100ppm或50ppm以下。對于冶煉煙氣制酸和硫鐵礦制酸，采用了分離有害雜質(zhì)和回收凈化工序廢酸的措施，以消除污水污染。
⑥生產(chǎn)設備的大型化和集中化。 目前冶煉煙氣制酸設備的最大單系列生產(chǎn)能力為日產(chǎn)硫酸2.54kt，硫磺制酸為2.81kt。美國新威爾士工廠集中建設了五套大型硫酸生產(chǎn)裝置，總生產(chǎn)能力達每日11.5kt。生產(chǎn)設備的大型化降低了建設投資和生產(chǎn)費用。
⑦采用電子計算機控制生產(chǎn)。 80年代建設的大型硫酸廠，許多都采用電子計算機進行檢測和控制。有的老廠也進行了改造，安裝了電子計算機。使用電子計算機控制生產(chǎn)，可以實現(xiàn)操作的最優(yōu)化，有利于生產(chǎn)的穩(wěn)定和成本的降低。
隨著世界人口增加，糧食需要量的增多，化肥的生產(chǎn)將進一步發(fā)展。硫酸作為生產(chǎn)磷肥的主要原料，其生產(chǎn)也必將得到迅速發(fā)展。發(fā)展中國家硫酸工業(yè)的發(fā)展速度將高于發(fā)達國家。
中國硫酸工業(yè) 生產(chǎn)的主要品種是92.5％和98％濃硫酸，以及含游離三氧化硫20％的發(fā)煙硫酸。少數(shù)硝化法硫酸廠生產(chǎn)75％稀硫酸，也生產(chǎn)65％發(fā)煙硫酸、蓄電池硫酸、液體三氧化硫、液體二氧化硫、亞硫酸銨、亞硫酸氫銨等產(chǎn)品。1983年硫酸產(chǎn)量為8.7Mt，占世界第三位。硫酸的消費主要用于化肥和其他工業(yè)品的生產(chǎn)，總消費量的60％左右用于生產(chǎn)化肥。
硫鐵礦是中國硫酸工業(yè)的主要原料，也使用冶煉廢氣和硫磺生產(chǎn)硫酸。1983年硫酸工業(yè)原料構成為：硫鐵礦72.8％，硫磺16％，冶煉廢氣11.2％。隨著國際市場硫磺價格的升高，已減少了硫磺進口數(shù)量，硫磺制酸所占比例將顯著降低。重點硫酸廠有30家，產(chǎn)量約點總產(chǎn)量的40％。其余60％的硫酸由分布在全國各地的約 400家小型硫酸廠生產(chǎn)，每個廠的生產(chǎn)規(guī)模一般為年產(chǎn)硫酸10～40kt，也有的達到60～80kt。在生產(chǎn)技術方面，開發(fā)了硫鐵礦沸騰焙燒、兩轉兩吸、利用余熱發(fā)電、塑料電除霧器等技術，以及生產(chǎn)環(huán)形釩催化劑和氟塑料酸冷卻器等。其中許多已在工業(yè)中得到廣泛推廣使用。
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