一、 概述
1. 硫酸的性质和用途
硫酸（H2SO4），外观为无透明的油状液体，工业生产的硫酸系指SO3和H2O以摩尔比≤1混合的溶液，发烟硫酸是其中SO3和H2O摩尔比大于1的溶液。发烟硫酸由于SO3蒸气压较大，暴露在空气中能释放出SO3和空气中的水蒸气迅速结合聚成酸雾，因而得名。硫酸是强酸之一，具有酸的通性，相对密度大，沸点高，有氧化、脱水和磺化的特性。 硫酸用途广泛，硫酸是基本化学工业中重要产品之一。它不仅作为许多化工产品的原料，而且还广泛地应用于其他的国民经济部门。它的应用范围日益扩大，需要数量日益增加。在以前，是以硫酸的年产量来衡量一个国家的化工工业水平的。在农业生产中，用来生产化学肥料。生产硫酸铵（俗称硫铵或肥田粉）和过磷酸钙（俗称过磷酸石灰或普钙），配制农药时也以硫酸做原料；在化学工业中，硫酸是生产硫酸盐的主要原料；在石油工业中，用以除去石油中不饱和烃和硫化物等；在冶金工业中，用以钢材的酸洗，电解法炼铜。
2. 发展简史
①8世纪左右，阿拉伯人干馏绿矾得到一种腐蚀性液体
②1740年，J.沃德利用硫磺和硝石制成了硫酸
③20世纪开始用塔式法制硫酸
④1831年，P.菲利普斯创造出接触法制硫酸
3.接触法制酸基本过程
①4FeS2+11O2=2Fe2捕蟹笼O3+8SO2
②SO2+1/2O2=SO3
③nSO3+H2O=H2SO4+(n-1)SO3
对硫铁矿进行破碎、筛分、配矿再脱水烘干，接下来就是反应过程。硫铁矿的焙烧过程属于气固相非催化反应，过程分为两步①2FeS2==2FeS+S2（g）在不同温度段分解产物不同，FeS2狐臭膏→FeS（1+x）+1/2（1-X）S2 ②S2（g）+2O2==2SO2 三.炉气的净化与干燥
焙烧硫铁矿产生的SO2炉气含有一定量的有害杂质，不能直接送入转化工序，为此设置了这个辅助工序——炉气的净化与干燥。其目的就是向SO2催化转化工序提供有害杂质含量低于规定、比较纯净的原料气体。
炉气中的矿尘不仅会堵塞设备与管道，而且会造成后序工序催化剂失活。砷和硒则是催化剂的毒物；炉气中的水分及二氧化硫极易形成酸雾，不仅对设备产生严重腐蚀，而且很难被吸收除去。因此，在炉气送去转化之前，必须先对炉气进行净化。 1.炉气的净化原理与方法
首先要清除矿尘，以免妨碍对其它杂质的去除，炉气出焙烧后需经过一系列除尘设备。分离砷、硒、氟化合物采用湿法净化法。当温度降至50℃时，气体的砷、硒氧化物已降至规
定指标以下。凝固成固相的砷、硒氧化物一部分被洗涤液带走，其余呈固体微粒悬浮在气相中成为酸雾冷凝中心。对于酸雾，当温度降到一定程度，硫酸蒸气就会达到饱和，直至过饱和。当过饱和度等于或大于过饱和度的临界值时，硫酸蒸气就会在气相中冷凝，形成在气相中悬浮的微小液滴，称之为酸雾，酸雾的清除，通常采用电除雾器来完成。
2.炉气净化工艺流程
炉气净化流程有湿法和干法两种，目前采用湿法。湿法中又有酸洗和水洗两种，酸洗为主。酸洗过程：炉气进入洗涤塔，水含量提高，液粒粒径增大、酸含量下降；炉气进入管壳式间接冷凝器，降温到40℃下；炉气进入串联的两级电除雾器，使酸雾含量降到0.005g/m3，残存的极其微量矿尘几乎被完全除尽。
3. 炉气的干燥
当除去矿尘、砷、硒、氟化合物后，还要除去水分，水分在炉气中以气态存在，应采用吸收方式进行清除。浓硫酸具有强烈的吸水性，常用于气体干燥。炉气的干燥是将气体与浓硫酸接触来实现的。炉气中的水蒸气分压大于硫酸液面上的水蒸气分压时，炉气即被干燥。
干燥酸以93%-95%的H2SO4为宜，溶解的SO2也随之增多，另外，干燥塔酸温度控制在40-50℃。为维持干燥酸浓度，必须将吸收系统98% H2SO桥架接头4引入酸贮槽中。
四.SO2氧化制SO3
1.基本原理
①热效应及Kp
反应：遥控器外壳SO2+1/2O2⇋SO3+Qp，其平衡常数为Kp=Pso3/(Pso2.Po20.5)
②反应速率
炉气的起始浓度对反应速率也有影响，炉气中SO2起始浓度增大，氧的起始浓度则相应地降低，反应速率则随之减慢。为保持一定的反应速率，则希望炉气中SO2起始浓度不要太高。该反应是一个气固相催化反应，扩散过程对反应速率也有一定影响，特别当温度较高，表面反应速率较大时，扩散的影响就更不可忽视。
③工艺选择
反应温度应在420～580℃的范围。各段温度的分布情况，随催化氧化流程的不同有所不同。对于二氧化硫的起始浓度，以硫铁矿为原料的两转两吸流程，SO2最佳浓度可提高到9％～10％，最终转化率仍能达99.5％。
④主要工艺流程
二氧化硫氧化的工艺流程，根据转化次数来分有一次转化、一次吸收流程(简称“—转一吸”流程)和二次转化、二次吸收流程(简称“两转两吸”流程合成氨催化剂)。两转两吸能够处理SO2含量高的炉气最终转化率比一次转化高，可达99.5％～99.9％。因此，尾气中二氧化硫含量可低达0.01％～0.02％，比“一转一吸”尾气中二氧化硫含量降低5～10倍，减少了尾气危害。其缺点是由于增设中间吸收塔，转化气温度由高到低，再到高，整个系统热量损失较大。气体两次从70℃左右升高到420℃，换热面积较一次转化大。而且炉气中SO2含量超低，换热面积增加得越多。
五.SO3的吸收
1.基本原理
SO3（g）+H2O（l）==H2SO4+134.2KJ
2.影响吸收过程的主要因素
①H2SO4含量
一般吸收酸中H2SO4含量越低，温度越高，酸雾形成量越大，相应的SO3损失也越多。
②吸收酸温度
吸收酸温度对SO3吸收率的影响较为明显。在其它条件相同的情况下，吸收酸温度升高，SO3局部镀锡、H2O、H2SO4的蒸气压升高，SO3的吸收率降低。因此，从吸收率角度考虑，酸温低好。
③进塔气温：
在一般的吸收过程中，气体温度低有利于提高吸收率和减小吸收设备体积。但在吸收转化
气中SO3时，为避免生成酸雾，气体温度不能太低。尤其在转化气中水含量较高时，提高吸收塔的进气温度，能有效地减少酸雾的生成。
④循环酸量
若酸量不足，酸在塔的进出口浓度、温度增长幅度较大，当超过规定指标后，吸收率下降。吸收设备为填料塔时，酸量不足，填料的润湿率降低，传质面积减少，吸收率降低；相反，循环酸量亦不能过多，过多对提高吸收率无益，还会增加气体阻力，增加动力消耗，严重时还会造成气体夹带酸沫和液泛。
3.吸收工艺
①一转一吸干--吸系统工艺
②两转两吸干--吸系统工艺
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