工业制硫酸的第一阶段是含硫矿物燃烧产生二氧化硫(SO2)。主要的含硫矿物原料包括硫磺和黄铁矿(FeS2)。在沸腾炉中,这些矿物被充分粉碎并预热,然后从炉顶投入。热空气以特定流速从设备底部通入,将矿粉吹起并翻腾,从而增加空气与矿粉的接触面积,提高反应速率及原料转化率。
第二阶段涉及SO2的催化氧化生成三氧化硫(SO3)。这个反应具有可逆性和放热特性,反应速率较慢且转化率较低。通过热交换,可以将反应过程中释放的热量带走,一方面通过降低温度使平衡向正方向移动,提高原料的转化率;另一方面,这些热量可以预热进入的原料气体,进一步提升反应速率。因此,这一阶段的设备不需要额外提供热量。
第三阶段是吸收SO3生成硫酸。SO3被吸收至硫酸溶液中,通过一系列化学反应,最终转化为浓度较高的硫酸。这一过程需要精确控制温度和压力,以确保SO3的有效吸收,进而提高最终产品的质量。
在整个制硫酸过程中,各阶段的优化和控制对于提高生产效率和产品质量至关重要。通过精细的操作和管理,可以确保整个流程的高效运行,满足市场需求。