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硫酸处理

回收、纯化、浓缩或稀释硫酸的工艺
Sulfuric Acid Treatment

概述

 

硫酸是世界范围内应用最广的化学品之一,有多种应用,如制造肥料、爆炸物和塑料(如,聚氨酯)、酯化中间体,还可用于燃料和钢铁业。现在采用的方法是用硫磺制出 SO2,称为“接触法”。然后在多向催化剂的作用下——接触五氧化二钒——用氧气氧化 SO2,生成 SO3,然后用 ~98,5%wt 的硫酸吸收,制成发烟硫酸,然后再次用水稀释成 98.5%wt。因此,这种工艺一般会生成浓度为 98.5% w/w 或更高的硫酸,即无烟硫酸。

其中一些使用硫酸的工艺和应用需要更弱些的酸。因此,一般都需要稀释设备,以便满足这种较弱酸的要求。

另一方面,在多数化学工艺中,会发生硫酸污染和稀释,产生巨大的污染废硫酸流。其中一个示例是,废硫酸被硝酸和部分硝化甲苯污染时,产生二硝基甲苯。另一个示例是用浓硫酸干燥氯、溴、氯化氢或氯甲烷等气体,产生浓度低于 80%w/w 的硫酸。

循环利用这种废硫酸是以盈利为目的地运行这种工艺的前提或者是显著节约原材料和废水处理成本的前提。我们在全世界范围内建造了现代化洁净厂房,用于生产可循环使用而不污染环境的酸。

以下工艺示例证实您可以利用我们在过去 50 年间积累的广泛知识和丰富经验:

  • 预浓缩至 70 wt%
  • 高度浓缩至 98 wt%
  • 用硫酸进行氯干燥,包括硫酸的再浓缩
  • 利用硫酸对高于恒沸点的硝酸进行浓缩
  • 利用硫酸对高于恒沸点的盐酸进行浓缩 
  • 脱硝、浓缩和回收利用各种硝化工艺等方法产生的硫酸
  • 稀释硫酸

系统硫酸/水

 

对于所有上述工艺,了解硫酸/水的二元混合物的特性很重要。硫酸/水的汽液平衡数据如下所示。可以看到,液相硫酸浓度达到 70wt% 时,几乎不含任何汽相的硫酸。浓度大于 85wt% 时,硫酸的蒸汽压力显著增大。浓度略高于 98.5%wt 时,在环境压力下形成最大恒沸物。要想得到浓度更高的硫酸,仅可通过加入三氧化硫或发烟硫酸实现。

硫酸/水的汽液平衡数据

Water-Sulfuric acid boiling curve

下图显示,环境气压下的沸腾温度非常高,例如,到达恒沸点时为 338°C。这种高沸点的硫酸腐蚀性极强,几乎可以腐蚀任何结构材料。这种温度下的蒸汽或油具有与加热介质一样的经济合理性。因此,再浓缩硫酸的旧式途径是罐式或鼓式浓缩器,即,将酸装在硅铁罐中用燃烧器煮沸,或者将酸与燃烧气体一起注射到衬砖鼓中。这些高温操作的环境影响是会产生废气,其中含有燃烧产物而且往往含有大量的硫酸酸雾。

全浓度范围内 3 种不同压力下的沸点

Boiling point of sulphuric acid

为了克服环境和腐蚀问题,我们开发了在真空条件下浓缩硫酸的工艺。通过这种工艺,可以在低于 210°C 时将硫酸浓缩至 98wt%,利用蒸汽作为加热介质,搪玻璃钢、硼硅玻璃 3.3、钽和 PTFE 作为结构材料。锅炉中操作压力(真空下)的下限受到冷却介质温度的限制,因为冷却介质在这种低压下必须能使蒸发水冷凝。

蒸汽压力与不同浓度的硫酸的温度相关

Vapour pressure of sulfuric acid-water

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硫酸回收设备

Sulfuric acid recovery plant

我们提供高效、环保的工艺设备,可以安全可靠地回收、纯化、浓缩或稀释不超过 98wt% 的硫酸。

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