産業用硫酸生産のコアプロセスの重要なステップ（接触方法など）は何ですか？

硫酸産生の「二重変換、二重吸収」プロセスは、依然としてSOを含む尾ガス（通常500-1000mg/m³）を生成します。直接排出は容易に酸性雨を引き起こすため、接触プロセスには尾ガス処理が不可欠です。

硫酸生産の接触プロセスの最初のステップは、原料の前処理であり、その中心的な目標は、触媒中毒、機器の腐食、またはその後のプロセスにおける製品の純度を避けて、原材料から不純物を除去することです。前処理方法は、原材料によって大きく異なります。硫黄が原材料として使用される場合、固体硫黄は最初に融解タンクに送られ、130〜150度の温度で液体硫黄に溶けます。

次に、機械的不純物（堆積物や炭素粒子など）がフィルターを介して除去され、微粒子はさらにサイクロン分離器によって分離され、次のステップに入る硫黄の純度が99.9％以上になるようにします。黄鉄鉱（主成分FES₂）が採用されている場合、まず8〜15mmの均一な粒子に黄鉄鉱を破壊するには、粉砕およびスクリーニングプロセスを経る必要があります。同時に、鉄のファイリングなどの金属の不純物は、磁気分離器によって除去され、その後の焙煎中に生成された鉄酸化物が装備の内壁に接着したり、パイプラインをブロックするのを防ぎます。原材料が煙道ガスを製錬している場合（銅、鉛、亜鉛の製錬プロセスで生成されるSOを含む煙道ガスなど）、最初にほこりを除去する必要があります（静電沈殿装置またはバッグフィルターを使用してほこり粒子を除去する）、脱出（ベンチュリスクラバーを介して水霧を除去する）、重度の金属除去などを使用するなど、重い金属除去などが必要です。キレート樹脂交換法）煙道ガスの不純物が触媒活性に影響を与えるのを防ぐため。原材料の前処理の品質は、後続のプロセスの安定性を直接決定します。たとえば、黄鉄鉱のヒ素含有量が高すぎる場合、その後のバナジウム触媒の永久中毒を引き起こします。したがって、前処理リンクは不純物含有量を厳密に制御する必要があり、通常、原材料のヒ素やセレンなどの有害な要素の含有量が0.05％以下であることが必要です。

二酸化硫黄（SO₂）は、接触プロセスを介した硫酸産生の中間中間原料です。準備リンクでは、原材料の種類に従って対応するプロセスルートを選択して、その後の酸化のニーズを満たすことを確認する必要があります。硫黄を原料として使用すると、精製された液体硫黄が硫黄バーナーに送られ、乾燥した圧縮空気と混合されます（乾燥に濃縮硫酸を使用して、その後の係数1.05-1.1に影響を及ぼす水分を避けるために）。

この反応の変換速度は99.8％を超える可能性があり、生成されたSO₂ガスの濃度は約10％〜12％（体積分率）です。一方、放出された熱は、エネルギー回収のために蒸気を生成するために使用できます。黄鉄鉱が原料として使用される場合、前処理された黄鉄鉱粒子は流動床ロースター（沸騰炉）に送られ、焙煎反応は650-850度の過剰な空気で行われます。焙煎プロセス中、ピライト粒子を沸騰状態に保ち、十分な反応を確保するために、空気流量をファンによって制御する必要があります。生成されたSo₂の濃度は約7％〜9％であり、副産物酸化鉄（スラグ）は鉄製造の原料として回収できます。煙道ガス原材料の製錬のために、前処理された煙道ガスが脱着塔に送られ、煙道ガスの低濃度（通常は1％-5％）が希薄硫酸脱着または熱分解プロセスにより8％-10％に濃縮され、その後の触媒酸化のためのSO濃度の要件を満たします。使用される原料に関係なく、生成されたSOガスは廃熱ボイラー（800-1000度から300〜400度まで）で冷却する必要があり、中程度の圧力蒸気を生成するために熱を回収する必要があります。

二酸化硫黄の触媒酸化は、硫酸産生の接触プロセスのコアリンクです。その本質は、触媒の作用下でSO₂を三酸化硫黄（SO₃）に酸化することであり、この反応の変換速度は硫酸および排気放出指標の出力を直接決定することです。現在、バナジウム触媒（メインコンポーネントv₂o₅、キャリアSio₂、プロモーター、k₂so₄、およびna₂so₄）は、活動、良好な選択性、長いサービス寿命（通常3〜5年）のために、業界で広く使用されています。反応は、「2段階の変換と2段階の吸収」プロセスを使用して、コンバーター（多段階の断熱層反応器）で実行されます。最初の変換中に、冷却されたSO₂ガス（O₂を含む）がコンバーターの最初の触媒床に入り、反応は400-450の温度で発生します。この反応は発熱性であるため、ベッド温度は550〜600度まで上昇し、触媒の最適な活性温度を超えます。したがって、さらなる反応のために2番目の触媒床に入る前に、ガスは中間熱交換器を介して400〜420度まで冷却する必要があります。最初の変換の総変換率は90％〜95％に達する可能性があります。

その後、SO₃を含むガスは最初の吸収塔（98.3％の濃縮硫酸を使用してSOを吸収する）に入り、その後の冷却プロセス中に酸性霧の形成を回避します。未反応のSO₂ガス（濃度は約0.5％〜1％）を熱交換器から約400度まで加熱し、2回目の変換のためにコンバーターの3番目と4番目の触媒床に入り、変換率はさらに99.5％を超えて増加しました。このプロセスは、セグメント化された反応と中間熱交換を介して触媒活性範囲（400〜600度）内の反応温度を効果的に制御しながら、SOが未反応のSO₂とO₂と混合された場合に逆反応を回避します。さらに、触媒の使用には、原材料の不純物含有量の厳格な制御が必要です。ヒ素、セレン、フッ素などの要素は、触媒表面に付着し、活性中心をブロックし、触媒の非活性化を引き起こします。したがって、触媒活性を定期的にテストする必要があり、変換速度が95％を下回る場合、触媒を交換する必要があります。

三酸化硫黄（SO₃）の吸収は、触媒酸化によって生成されたSO₃を硫酸に変換する重要なステップです。その中心的な課題は、SO₃と水の間の直接的な接触を避けて酸性霧を形成することです（SO₃ +H₂O→H₂SO₄₄、この反応は非常に発熱性であり、硫酸蒸気を容易に引き起こします。したがって、98.3％の濃縮硫酸が一般的に産業の吸収剤として使用されます。この硫酸濃度は、SO₃に対して最も吸収効率が最も高く、酸性霧の形成を起こしやすいものではありません。吸収プロセスは、吸収塔（通常は詰め込まれた塔またはバブルキャップタワー）で実行されます。最初の変換が吸収塔の底から入り、タワーの上部から噴霧された98.3％の濃縮硫酸でカウンターカウンターで接触した後、SO₃ガス（温度約150〜200度）。 Soは濃度硫酸に溶解して、より濃縮硫酸（99.5％を超える濃度）または発射硫酸（遊離soを含む硫酸、SOの質量分数、通常20％-65％として発現する濃度）を形成します。

吸収塔では、十分なガス液体接触を確保するために、スプレー密度（通常は15〜25m³/（m²・H））とガス流量（0.5-1.0m/s）を制御する必要があります。同時に、塔に設置されたデミスター（繊維のデリストなど）は、ガスに囲まれた硫酸液滴を除去するために使用され、その後の機器の腐食を避けます。希薄硫酸（金属漬物の70％濃度など）を生成する必要がある場合、吸収によって生成される濃縮硫酸を希釈タンクに送ることができ、攪拌条件下で脱灰色の水をゆっくり添加します（沸騰を防ぐために濃縮硫酸に直接水を加えることは固く禁じられています）。希釈温度は60度を超えないように制御され、濃度はオンライン濃度メーターによってリアルタイムで監視されます。目標値に達した後、完成品の貯蔵タンクに送られます。発煙硫酸の生産のために、吸収塔の後に発火する硫酸生成タワーを追加して、98.3％の濃縮硫酸とさらに接触して、遊離SO₃コンテンツが設計要件を満たすようにする必要があります。吸収リンクの動作パラメーターの制御が重要です。たとえば、吸収性温度が高すぎると、So₃の溶解度が低下します。温度が低すぎると、溶液の粘度が増加し、吸収効率に影響します。したがって、吸収温度は通常、酸クーラーを介して40〜60度で制御されます。同時に、吸収塔の圧力は、わずかな負圧（-50〜 -100pa）で維持する必要があります。

製品精製リンクの中核は、濃度を調整し、下流産業のさまざまなニーズに応じて吸収リンクで生成された硫酸の不純物を除去し、製品が対応する産業基準を満たすことを保証することです。 1つ目は濃度調整です：下流の需要が98％の工業濃縮硫酸（肥料の製造ダイアモニウムリン酸塩などの肥料生産で使用）である場合、吸収によって生成される99.5％濃縮硫酸を濃縮塔に送る必要があります。需要が70％の希釈硫酸（鉄産業の金属漬物で使用されて鋼表面の酸化鉄を除去する）である場合、希釈タンクに比例して脱灰水を比例して追加する必要があります。

2つ目は不純物の除去です。さまざまなアプリケーションシナリオには、硫酸純度の要件が大幅に異なります。たとえば、通常の産業用硫酸は0.01％以下の鉄含有量と0.005％以下のヒ素含有量を必要としますが、バッテリーグレードの硫酸（鉛酸バッテリーの電解質として使用される）は、0.1ppm以下0.1ppm以下の等または等しいか、またはクロリドイオンの含有量未満または等しいか等しいか、または等しい金属（鉛、水銀、カドミウム、カドミウム）含有量を必要とします。通常の産業用硫酸の場合、ろ過は通常、機械的不純物（ポリプロピレンフィルター膜を介したろ過など）を除去するために使用され、過酸化水素（H₂O₂）を加えて硫酸などの還元的不純物（H₂SO₃）を除去します。バッテリーグレード硫酸の場合、深部精製プロセスが必要です。最初に、最初に活性炭吸着を有機不純物を除去するために活性炭素吸着を使用し、次にイオン交換樹脂（陽イオンイオンを除去するための陽イオン交換樹脂などのイオン交換樹脂、塩化塩イオン、塩化塩イオンを除去するための陰イオン交換樹脂、塩化塩、硝酸イオンを除去するために）を使用して、インプティを使用します。バッテリーグレードの基準。さらに、濃度試験（濃度計または滴定法を使用）および不純物含有量テスト（原子吸収分光測定またはイオンクロマトグラフィーを使用）を含む、製品精製リンクで品質試験を実施する必要があります。試験に合格した後、硫酸は、異なる濃度と純度レベル（炭素鋼タンクの98％濃縮硫酸、FRPタンクの希釈硫酸、ステインレス鋼タンクのバッテリーグレード硫酸など）に従って特別な貯蔵タンクに保存する必要があります。

「2段階の変換と2段階の吸収」プロセスが採用されていますが、硫酸生産中にSo₂（通常はSo₂濃度500-1000mg/m³）を含む少量の排気ガスがまだ生成されています。直接排出は大気汚染（酸性雨の形成）を引き起こすため、排気ガス処理リンクは、接触プロセスに不可欠な環境保護ステップです。現在、産業には3つの主流の排気ガス処理技術があります。1つ目は、排気ガスを脱硫タワーに送り、アンモニア水（濃度15％-20％）に対抗するアンモニア脱硫プロセスです。 so₂ +h₂o→2nh₄hso₃。

次に、硫酸アンモニウムを酸化して生成するための反応溶液に空気が導入されます：2nh₄hso₃ +o₂→2（nh₄）₂so₄。硫酸アンモニウムは、汚染物質の資源利用を実現するために窒素肥料として販売できます。このプロセスのSO₂除去率は98％以上に達する可能性があり、排気排出濃度は50mg/m³以下であり、中国の「大気汚染物質の統合排出基準」の要件を満たしています（GB 16297-1996）。 2つ目は、石灰乳の脱硫プロセスです。これは、石灰乳（Ca（OH）懸濁液）を吸収剤として使用して、排気ガスでSo₂と反応して亜硫酸カルシウムを生成します。硫酸カルシウムは酸化されて、石膏（Caso₄.・2H₂O）を生成し、建築材料（石膏ボードなど）の生産に使用できます。

このプロセスは低コストですが、小硫酸生産企業に適した、比較的低いSO₂除去率（約95％）です。 3つ目は、活性炭吸着法を活性炭素吸着方法で通過させます。これは、活性炭吸着タワーを通過します。 So₂が活性炭によって吸着された後、高濃度SO₂ガスは加熱条件下で脱着によって生成され、コンバーターに戻して再び反応に関与し、So₂のリサイクルを実現できます。

このプロセスには二次汚染はありませんが、活性炭交換のコストは高く、厳格な環境要件と高い原材料コストを備えた企業に適しています。採用されたプロセスに関係なく、SO₂排出濃度は、安定したコンプライアンスを確保するために、排気ガス処理後にオンライン監視システムを通じてリアルタイムで監視する必要があります。同時に、治療プロセス中に生成された副産物（硫酸アンモニウムや石膏など）は、二次汚染を避けるために順守して処分する必要があります。たとえば、石膏の重金属含有量はテストする必要があり、建築材料基準を満たした後にのみ使用できます。

さらに、一部の大規模な硫酸生産エンタープライズは、排気ガスの熱（約100〜150度）の熱を使用して熱交換器を介して脱灰水を加熱し、生産のための低圧蒸気を生成し、エネルギー利用効率をさらに改善し、環境保護とエネルギー保護の二重の目標を実現するために、排気ガス廃熱回収技術を採用しています。