硫酸工業
正文
基本無機化工之一。主要產品有濃硫酸、稀硫酸、發煙硫酸、液體三氧化硫、蓄電池硫酸等，也生產高濃度發煙硫酸、液體二氧化硫、亞硫酸銨等產品。硫酸廣泛用於各個工業部門，主要有化肥工業、冶金工業、石油工業、機械工業、醫藥工業、洗滌劑的生產、軍事工業、原子能工業和航天工業等。還用於生產染料、農藥、化學纖維、塑膠、塗料，以及各種基本有機和無機化工產品。早期的硫酸工業都採用硝化法，設備生產強度低，產品濃度只有60％～76％。20世紀以來，硝化法逐漸被接觸法所取代。目前採用硝化法的已為數不多（見硫酸工業發展史）。
生產硫酸的原料有硫磺、硫鐵礦、有色金屬冶煉煙氣、石膏、硫化氫、二氧化硫和廢硫酸等。硫磺、硫鐵礦和冶煉煙氣是三種主要原料。
世界硫酸工業 硫酸工業是化學工業中歷史悠久的工業部門，近年世界硫酸產量仍逐年增長。1970年世界硫酸產量91152kt，1980年143010kt，1984年147557kt。美國硫酸產量居世界第一位，1984年生產硫酸35863kt，約占世界總產量的24％。其次是蘇聯, 1984年生產硫酸 25300kt。近年來開發中國家硫酸產量增長很快。摩洛哥1970年生產硫酸275kt，居世界第28位,1984年硫酸產量增加到4295kt,已躍居世界第6位。巴西和墨西哥的硫酸產量也分別上升到世界第11位和第12位。硫酸的最大消費者在各國均是化肥工業。從1983年一些國家硫酸消費分配(表1)中，可以看出化肥用酸在硫酸消費總量中所占比例。
硫酸工業
硫酸工業①強化生產，降低投資。以硫磺制酸為例, 進轉化器的二氧化硫濃度已從70年代設計值10.5％提高到12％。轉化器催化劑層的氣體流速從0.36m／s提高到0.45m／s。由於氣體濃度和流速的提高，使生產設備尺寸減小，建設投資降低。
②降低系統阻力, 節約動力消耗。傳統的柱狀催化劑改為環形催化劑，使阻力最大的設備──轉化器壓力降減小一半；對於乾燥、吸收塔採用大開孔率的填料支承結構和降低填料層高度；使設備配置緊湊，縮短氣體管線長度。所有這些措施都使生產系統阻力降低，從而節省了動力的消耗。
③提高餘熱利用效率。 新建硫酸廠都將含硫原料燃燒熱和轉化反應熱，用來生產中壓過熱蒸汽，並用於發電。最近，美國孟山都環境化學公司開發用三氧化硫吸收反應熱,生產低壓蒸汽的技術,使硫酸工業餘熱利用效率大大提高。對於硫磺制酸，餘熱回收效率已達到90％～95％。
④採用耐腐蝕材料, 保證設備可靠運轉。對於易受腐蝕的關鍵部件,廣泛採用不鏽鋼和合金製作。例如:已廣泛使用不鏽鋼管殼式酸冷卻器、合金板式換熱器或氟塑膠酸冷卻器取代老式的鑄鐵排管冷卻濃硫酸；使用不鏽鋼製作轉化器、換熱器和開工預熱器等。
⑤消除污染。 廣泛採用兩轉兩吸流程以減少廢氣污染。還開發了許多種硫酸尾氣處理工藝，可使排入大氣的二氧化硫含量進一步降低到 100ppm或50ppm以下。對於冶煉煙氣制酸和硫鐵礦制酸，採用了分離有害雜質和回收淨化工序廢酸的措施，以消除污水污染。
⑥生產設備的大型化和集中化。 目前冶煉煙氣制酸設備的最大單系列生產能力為日產硫酸2.54kt，硫磺制酸為2.81kt。美國新威爾斯工廠集中建設了五套大型硫酸生產裝置，總生產能力達每日11.5kt。生產設備的大型化降低了建設投資和生產費用。
⑦採用電子計算機控制生產。 80年代建設的大型硫酸廠，許多都採用電子計算機進行檢測和控制。有的老廠也進行了改造，安裝了電子計算機。使用電子計算機控制生產，可以實現操作的最最佳化，有利於生產的穩定和成本的降低。
隨著世界人口增加，糧食需要量的增多，化肥的生產將進一步發展。硫酸作為生產磷肥的主要原料，其生產也必將得到迅速發展。開發中國家硫酸工業的發展速度將高於已開發國家。
中國硫酸工業 生產的主要品種是92.5％和98％濃硫酸，以及含游離三氧化硫20％的發煙硫酸。少數硝化法硫酸廠生產75％稀硫酸，也生產65％發煙硫酸、蓄電池硫酸、液體三氧化硫、液體二氧化硫、亞硫酸銨、亞硫酸氫銨等產品。1983年硫酸產量為8.7Mt,占世界第三位。硫酸的消費主要用於化肥和其他工業品的生產，總消費量的60％左右用於生產化肥。
硫鐵礦是中國硫酸工業的主要原料，也使用冶煉廢氣和硫磺生產硫酸。1983年硫酸工業原料構成為：硫鐵礦72.8％，硫磺16％，冶煉廢氣11.2％。隨著國際市場硫磺價格的升高，已減少了硫磺進口數量，硫磺制酸所占比例將顯著降低。重點硫酸廠有30家，產量約點總產量的40％。其餘60％的硫酸由分布在全國各地的約 400家小型硫酸廠生產，每個廠的生產規模一般為年產硫酸10～40kt，也有的達到60～80kt。在生產技術方面，開發了硫鐵礦沸騰焙燒、兩轉兩吸、利用餘熱發電、塑膠電除霧器等技術，以及生產環形釩催化劑和氟塑膠酸冷卻器等。其中許多已在工業中得到廣泛推廣使用。
