第六章－化工工业清洁生产VIP免费

第89页共121页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第89页共121页第六章化工工业及清洁生产第一节硫酸工业及清洁生产一．硫酸工业概述（一）硫酸生产发展概述硫酸是人类发明最早、工业生产最早的一种酸，用途最广，产量大，是基本化学工业重要产品之一。早期的硫酸，是炼金术者干馏绿矾制出的。绿矾在甄中受热分解生成含有三氧化硫和水蒸气的气体，冷凝后而得到浓硫酸。十八世纪中叶以前，硫酸产量很少，主要用于药。随着纺织工业的发展和路布兰法的兴起，硫酸的需用量骤增，促进了硫酸生产方法的发展。1740年英国建立了第一座硫酸厂，将燃烧硫磺与硝石产生的混合气导入玻璃容器内用水吸收制得硫酸。1746年改用铅室，称为铅室法。随后在完善铅室法连续生产的过程中，发现塔的产酸强度大、浓度较高，于是在二十世纪初出现了用塔取代铅室的塔式法。铅室法和塔式法都是利用气体催化剂氮的氧化物作用而使二氧化硫氧化，并进一步生成硫酸：SO2+N2O3+H2O→H2SO4+2NO＋1/2O2铅室法和塔式法总称为硝化法（或亚硝基法）在铅室法渐趋完善连续生产的同时，有人发明了用铂做催化剂加速二氧化硫氧化进而制得硫酸的接触法。但由于铂价昂，且易中毒失效以及别的原因，未能在工业上站稳。直到二十世纪三十年代钒催化剂得到广泛应用后，接触法才在工业上得到迅速发展。接触法生产的硫酸，产品纯、浓度高，生产强度大，并能满足硝化法酸不能满足的许多工业部门的要求。尽管硝化法仍有使用，但新建厂全部采用接触法。（二）硫酸在国民经济中的作用及用途硫酸是化学工业的重要产品之一，也是许多工业生产的重要化工原料。因此，硫酸工业与酸、碱、盐及化肥等工业一样属于基本化学工业。硫酸的年产量和消费量过去曾认为是反映一个国家化学工业水平的重要标志。新中国成立以来，我国的硫酸产量有很大的提高。解放初期，1949年年产硫酸仅约4万吨，1958年发展到74万吨，1978年为517万吨，1998年达到2171万吨，现居世界硫酸产量的第三位。在我国，硫酸消耗量最大的是化肥生产，主要用于制造磷肥，我国生产过磷酸钙所消耗的硫酸约占全部硫酸生产量的一半左右。过磷酸钙又称普通过磷酸钙，简称普钙，它是磷矿粉与硫酸反应生成的，磷矿的主要成份是氟磷酸钙，它与硫酸反应生成磷酸一钙和硫第90页共121页第89页共121页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第90页共121页酸钙，所得混合物即普通过磷酸钙。每生产1吨普钙（以18%P2O5计）需要消耗硫酸360kg，（以100%H2SO4计）。此外，在化肥生产中，每生产1吨硫酸铵需要250kg硫酸，每生产1吨磷酸铵要消耗1.4吨硫酸。在冶金工业中，特别是在轧钢和机械制造等重要部门，都要用硫酸来洗去钢铁表面的氧化铁皮。在钢铁工业中需要酸洗的钢材一般约占钢总产量的5～6%，而每吨钢材的酸洗约消耗硫酸30～50kg。在有色金属的生产过程中，用电解法精制铜、锌、镍时，需要用硫酸制备电解液。在石油工业中，硫酸主要用于原油处理，除去其中的硫化物、不饱和烃和胶质。每吨原油需要硫酸约24kg，精制柴油，润滑油也消耗不少硫酸。在无机化学工业中，用硫酸与其它酸的盐类作用，可以分离出其它的酸类，因此硫酸也广泛用于酸类、硫酸盐、化学药品、无机颜料的制造。在有机合成工业中，硫酸用于磺化反应和硝化反应，在染料、医药和农药工业中有广泛的用途。在化学纤维工业中，每生产1吨粘胶纤维消耗硫酸1.2～1.5吨；用苯酚法生产绵纶单体一己内酰胺，每生产1吨需要1.7吨发烟硫酸，同时副产4～5吨硫酸铵；此外生产聚丙烯腈纤维、维尼纶纤维等，也需要相当量的硫酸。在塑料工业中，生产环氧树脂、聚四氟乙烯、有机玻璃时都需要硫酸。硫酸用于国防工业方面的数量也比较大，主要的炸药和发射药如硝化绵、三硝基甲苯（TNT）、硝化甘油、苦味酸等都需要用到硫酸。在原子能工业上用硫酸提炼铀；钛合金是飞机、火箭、人造卫星等不可缺少的材料，生产钛合金的主要原料是二氧化钛，每生产1吨二氧化钛需要消耗硫酸4.3吨。综上所述，硫酸在各生产部门应用非常广泛，在国民经济中占有极其重要的地位。（三）生产硫酸的原料生产硫酸主要...