文 献 综 述

1 硫酸简介

硫酸是用途极广的基本无机化工产品，它的产量是反映国民经济发展水平的重要标志之一。凡化肥、无机酸、无机盐、炸药、石油、冶金、塑料、制革、洗涤剂、制药、染料、颜料等行业均要使用， 因此硫酸曾被誉为”工业之母”^[1]。

纯硫酸为无色透明的油状液体，有腐蚀性，是一种高沸点难挥发的强酸，能以任意比例与水混合。英文名称为Sulfuric acid，分子式H₂SO₄。分子量98.08，密度1834kg/m³，熔点10.5℃，沸点338℃，折射率（n20D）1.429^[2]。工业生产的硫酸是指三氧化硫和水以一定比例组成的溶液，而发烟硫酸是其中三氧化硫和水的摩尔比超过1的溶液。硫酸产品规格主要有：93％（质量分数）和98％的浓硫酸，游离三氧化硫浓度为20％和65％的发烟硫酸^[3]。

2 国内外生产硫酸的方法

2.1 硫铁矿制硫酸

生产硫酸的传统方法是采用硫铁矿制酸，其工艺大致分为四个步骤：硫铁矿的焙烧，炉气的净化，SO₂的催化氧化和SO₃的吸收。焙烧采用硫铁矿沸腾焙烧技术。由于硫铁矿的成分比较复杂，焙烧产生的炉气除含有SO₂气体外，还含有矿尘、SO₃、水分和其他有害物质。因此，必须对炉气净化。净化过程按洗涤剂的不同分为水洗流程和酸洗流程。为了提高SO₂的转化率和减少尾气中SO₂的排放量，SO₂的转化流程由”一转一吸”革新成”两转两吸”。该工艺设备投资较大，易产生废渣、废水和粉尘^[3~5]。

2.2 硫化氢制硫酸

用工业废气中的H₂S作原料生产硫酸一般有两条路线^[6]：1）先将H₂S制成硫磺，然后用通常的硫磺制酸装置生产硫酸。该技术是国内外应用极为普遍的技术，且中国的工艺技术也已基本成熟，除部分关键设备外均可实现国产化。H₂S制取硫磺典型的方法有克劳斯法和选择性氧化法^[7]。2）H₂S直接制硫酸工艺分干法与湿法2种。所谓的干接触法是将H₂S气体燃烧成SO₂后，采用与传统的硫铁矿制酸工艺相似的方法洗涤、干燥、催化转化、吸收。湿接触法则是无需洗涤、干燥，在水蒸气存在下将二氧化硫催化转化成三氧化硫并直接凝结成酸。可见，湿法技术更为简单，有利于系统热量的回收。最有代表性的技术为丹麦托普索公司的湿法硫酸工艺、德国鲁奇公司的低温冷凝工艺和康开特工艺^[8]。

2.3 磷石膏制硫酸