硫酸三氧化硫和水的化合物,一種用途很廣的強(qiáng)無(wú)機(jī)酸,是硫酸工業(yè)的主產(chǎn)品.無(wú)水硫酸(100％ H2SO4)是無(wú)色、油狀、具有強(qiáng)烈腐蝕性的液體,沸騰時(shí)部分分解,后來(lái)生成含硫酸98.3％、水1.7％的恒沸混合物(圖1). 特性 硫酸能與水或三氧化硫以任何比例混合,生成各種濃度的硫酸或發(fā)煙硫酸.在它們的冰點(diǎn)圖中有 7個(gè)zui低共熔點(diǎn)(圖2),商品硫酸和發(fā)煙硫酸的濃度大致根據(jù)各zui低共熔點(diǎn)的組成來(lái)選擇,以減少貯存和運(yùn)輸時(shí)發(fā)生凍結(jié)的可能性.因此,硫酸品種主要有濃度為75％～78％之間的稀硫酸、濃度為93％和98.3％左右的濃硫酸以及游離三氧化硫濃度為20％和65％的發(fā)煙硫酸.根據(jù)不同用途,對(duì)產(chǎn)品的雜質(zhì)含量均有相應(yīng)的限制. 稀硫酸能與電動(dòng)序中位于氫之前的金屬作用,生成相應(yīng)的硫酸鹽或酸式硫酸鹽并析出氫氣.熱濃硫酸具有氧化性,能與電動(dòng)序中位于氫之后的某些金屬如銅、銀發(fā)生反應(yīng),本身被還原成二氧化硫,并生成相應(yīng)的硫酸鹽.濃硫酸又具有磺化性和強(qiáng)烈的吸水性.硫酸能分解大多數(shù)鹽類. 生產(chǎn)原料 主要有硫磺、硫鐵礦和有色金屬火法冶煉廠的含二氧化硫煙氣；廢氣凈化塔

    此外,有些國(guó)家還利用天然石膏、磷石膏、硫化氫、廢硫酸、硫酸亞鐵等作為原料.以硫磺為原料生產(chǎn)硫酸具有流程短、投資省、污染少、熱能利用率高等優(yōu)點(diǎn).在硫酸生產(chǎn)原料中所占比例較大.1983年世界硫酸工業(yè)的構(gòu)成原料中,硫磺占60.5％,硫鐵礦占21.0％,冶煉煙氣及其他原料占18.5％.中國(guó)的硫酸生產(chǎn)以硫鐵礦為主要原料,其比例一直保持在70％以上. 大部分原料需先制成含二氧化硫的原料氣,才能進(jìn)一步制造硫酸. 接觸法生產(chǎn)工藝 接觸法的基本原理是應(yīng)用固體催化劑,以空氣中的氧直接氧化二氧化硫.其生產(chǎn)過(guò)程通常分為二氧化硫的制備、二氧化硫的轉(zhuǎn)化和三氧化硫的吸收三部分. 二氧化硫的制備和凈化 以不同原料制得的含二氧化硫原料氣(見硫酸原料氣),其雜質(zhì)含量相差懸殊.以硫磺為原料時(shí),因純度高,燃硫所用空氣又先經(jīng)干燥,原料氣潔凈而干燥,通常無(wú)須凈化即可進(jìn)行轉(zhuǎn)化（圖3）. 以硫化氫為原料時(shí),原料氣純凈,但含大量水分,即以濕態(tài)進(jìn)入轉(zhuǎn)化工序. 以硫鐵礦等其他原料制成的原料氣,含有礦塵、氧化砷、二氧化硒、氟化氫、氯化氫等雜質(zhì),需經(jīng)過(guò)凈化,使原料氣質(zhì)量符合轉(zhuǎn)化的要求(圖4).為此,經(jīng)回收余熱的原料氣,先通過(guò)干式凈化設(shè)備（旋風(fēng)除塵器、靜電除塵器）除去絕大部分礦塵,然后再由濕法凈化系統(tǒng)進(jìn)行凈化.濕法凈化工藝有水洗凈化和酸洗凈化.前者是將洗滌水一次通過(guò)凈化設(shè)備,不作循環(huán),原料氣的熱量和所含雜質(zhì)均由排放污水帶出.生產(chǎn)每噸硫酸約排放污水5～20m3,此法易對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害,故使用者漸少.后者雖也以水作原始洗滌液,但洗滌液在系統(tǒng)中循環(huán),不斷吸收原料氣中的三氧化硫而成為稀硫酸.所以此法污酸量少,便于處理或利用,應(yīng)用日益廣泛.酸洗凈化通常設(shè)置兩級(jí)洗滌系統(tǒng),每級(jí)自成循環(huán).Di一級(jí)的功能為原料氣的凈化和絕熱增濕,常用設(shè)備為空塔、文氏管洗滌器.第二級(jí)的主要功能為除熱、除濕和原料氣的進(jìn)一步凈化,常用設(shè)備有填充塔、鼓泡塔（見鼓泡反應(yīng)器）.具有代表性的酸洗凈化流程有二：其一為立式文氏管洗滌器－間接冷凝器－靜電除霧器流程,特點(diǎn)是采用間接冷凝器排除熱量和水分；其二為空塔-填充塔-靜電除霧器流程,它采用稀酸直接洗滌、冷卻原料氣,尾氣吸收塔廠家

    再以稀酸冷卻器間接換熱,移去酸中熱量. 經(jīng)過(guò)凈化的原料氣,被水蒸氣所飽和,通過(guò)噴淋93％硫酸的填料干燥塔,將其中水分含量降至0.1g／m3以下. 二氧化硫的轉(zhuǎn)化 二氧化硫于轉(zhuǎn)化器中,在釩催化劑存在下進(jìn)行催化氧化： SO2+?O2+99.0kJ 釩催化劑是典型的液相負(fù)載型催化劑（見金屬催化劑）,它以五氧化二釩為主要活性組分,堿金屬氧化物為助催化劑,硅藻土為催化劑載體,有時(shí)還加入某些金屬或非金屬氧化物,以滿足強(qiáng)度和活性的特殊需要.通常制成直徑4～6mm、長(zhǎng)5～15mm柱狀顆粒.近年來(lái),丹麥、美國(guó)和中國(guó)相繼開發(fā)了球狀、環(huán)狀催化劑（見催化劑制造）,以降低催化床阻力,減少能耗. 釩催化劑須在某一溫度以上才能有效地發(fā)揮催化作用,此溫度稱為起燃溫度,通常略高于400℃.近年來(lái),研制成功的低溫活性型釩催化劑,其起燃溫度降低到370℃左右,因而提高了二氧化硫轉(zhuǎn)化率.轉(zhuǎn)化器進(jìn)口的原料氣溫度保持在釩催化劑的起燃溫度之上,通常為 410～440℃.在用硫磺或硫化氫為原料的情況下,只需將原料氣在廢熱鍋爐中降溫至上述溫度；噴淋塔