突发奇想,改进硫酸厂!
3705965212011/07/08化学 IP:浙江
上次看了一个帖子(https://www.kechuang.org/t/30284),里面说可以用二氧化氮氧化二氧化硫,生成三氧化硫和一氧化氮,一氧化氮在和氧气反应,重新生成二氧化氮,因此二氧化氮就是催化剂,总反应就是二氧化硫和氧气反应,生成三氧化硫!
相关化学方程式:
NO₂+SO₂==== SO₃+ NO
2NO +O₂==== 2NO₂
总方程式2SO₂+ O₂==NO₂== 2SO₃
刚才突发奇想,这个反应应该不是可逆反应,所以时间够的话,是可以提高二氧化硫的转化率的!所以设计了如下的硫酸生产线!
其实没什么变化,就是将接触室换成氧化室(自己命名的,因为不知道叫什么好);还有,为了减小沸腾炉中的杂质,我将空气换成了纯氧,生产纯氧的设备还可以生产液氮,也作为产品出售!
这是整个流水线的样图!
778_6b811310115975e4ccd3170d6f959.jpg
单单氧化室的设计,当然,初步设计,有待改进!
778_a04f13101160037f2a406a63c866a.jpg
分离空气得到的氧气一般是液氧,液氧在常压下的温度为-186℃,三氧化硫的熔点16.83℃,沸点44.8℃,所以我打算直接用液氧做冷却剂保持氧化室后部的温度不超过40℃,但不低于20℃,这样未反应的二氧化硫、二氧化氮、氧气和一氧化氮均为气体,只有三氧化硫为液体,这样就可以从那个斜面上汇集,从导管分离出去!当然我也考虑过,直接用液氧冷却,可能会造成瞬间局部低温,使三氧化硫变成固体,二氧化氮和一氧化氮变成四氧化二氮或三氧化二氮,从而降低转化率!因此可能要用刚刚变为气态的低温纯氧来冷却!
总之就是为了提高二氧化硫的转化率,然后分离方法类似分馏!
因为只是设想,也没做过实验,所以希望大家能提提意见![s:313]
+50  科创币    科创网    2011/07/10 希望楼主改进下马车。
来自:数理化 / 化学
32
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~~空空如也
370596521 作者
12年10个月前 IP:未同步
305861
必要的话,那个炉渣还可以拿去炼铁!
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trample
12年10个月前 IP:未同步
305867
想法挺不错。
关于产品中氮氧化物如何除去,这个方面突破一下
极有可能投入实际生产当中,并且大赚一笔。
需注意,工业生产与实验室制备是有很大区别的。
要考虑到很多问题,比如原料价格、生产工艺、设备的腐蚀等。
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370596521作者
12年10个月前 IP:未同步
305873
回 2楼(trample) 的帖子
氮氧化物的去除我已经说了,用类似分馏的方法,那个氧化室的结构如图 778_a04f13101160037f2a406a63c866a.jpg
首先,二氧化硫进入氧化室,与二氧化氮反应,生成三氧化硫和一氧化氮,然后低温氧气进入氧化室,氧气与一氧化氮反应的同时,也降低了生成物的温度,使三氧化硫在斜面液化并从斜面流下,因为温度还不足以让一氧化氮、二氧化氮和二氧化硫液化,所以它们还是气体,继续留在氧化室中!
如果想进一步提纯,可以在三氧化硫流出的导管处加装分离设备,将分馏出的氮氧化物重新后送到氧化室中!
至于成本,我觉得,改造、实验成本会高一些(这是必然结果),但是一旦投入生产,可以大大的降低成本,因为二氧化氮比五氧化二钒或铂铑合金的价格要低得多,副产品的价值也要高一些,如液氮、液氧、液氩、液氦、干冰等等,甚至炉渣也可以拿去炼铁!还有,如果哪里需要加热,就用电热,不但相对环保,还可以节约成本,因为烧煤可是个无底洞!
+50
科创币
dennis
2011-07-08
非常好!终于把我们讨论过无数次的东西贴出来了…
+50
科创币
布布卡
2011-07-08
-1
科创币
hambaby
2011-07-09
残留的NOx,作为铅蓄电池电解液的杂质是致命的……
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布布卡
12年10个月前 IP:未同步
305876
这设备好 可以炼铁 制硫酸 还可以用氮气制硝酸 氮气 氮肥 炸药 [s:312]
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370596521作者
12年10个月前 IP:未同步
305878
回 4楼(布布卡) 的帖子
反正我最在乎的就是实际意义、利用率和最后的效益!
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拔刀斋
12年10个月前 IP:未同步
305881
古老的铅室法,鉴定完毕。
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370596521作者
12年10个月前 IP:未同步
305892
回 6楼(拔刀斋) 的帖子
。。能提些有用的意见嘛?
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布布卡
12年10个月前 IP:未同步
305906
铅室法很早就淘汰了[s:312] 不是打击你  制得的硫酸不纯 混有硝酸。。
我在家里用铅室法制得了少量三氧化硫 小量制取还是很有趣的
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370596521作者
12年10个月前 IP:未同步
305911
我打算这两天试试这个方法!
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370596521作者
12年10个月前 IP:未同步
305933
哎,最近买了手机,都没钱做试验了!
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zhaokenb
12年10个月前 IP:未同步
305973
最简单的制取方法就是买焦硫酸钾,加热分解得到三氧化硫,国药的焦硫酸钾也只要17块
买不到焦硫酸钾就用硫酸氢钠在300℃条件下,制备焦硫酸钠,然后加强热也可以得到三氧化硫
LZ这个方法实在太古老了........
看样子LZ高三赚钱的方法找到了——卖硫酸[s:333]
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370596521作者
12年10个月前 IP:未同步
306005
回 11楼(zhaokenb) 的帖子
。。
买自制硫酸能赚多少钱啊,又不批量生产,一瓶成本至少4、50!60多一瓶的硫酸,纯度还不敢保证,你买啊?
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hambaby
12年10个月前 IP:未同步
306044
特大喜讯!
天朝已经超鹰赶镁,提前彻底消灭了以煤为燃料的火力发电厂!

引用第3楼370596521于2011-07-08 18:34发表的 回 2楼(trample) 的帖子 :
氮氧化物的去除我已经说了,用类似分馏的方法,那个氧化室的结构如图 778_a04f13101160037f2a406a63c866a.jpg
首先,二氧化硫进入氧化室,与二氧化氮反应,生成三氧化硫和一氧化氮,然后低温氧气进入氧化室,氧气与一氧化氮反应的同时,也降低了生成物的温度,使三氧化硫在斜面液化并从斜面流下,因为温度还不足以让一氧化氮、二氧化氮和二氧化硫液化,所以它们还是气体,继续留在氧化室中!
如果想进一步提纯,可以在三氧化硫流出的导管处加装分离设备,将分馏出的氮氧化物重新后送到氧化室中!
至于成本,我觉得,改造、实验成本会高一些(这是必然结果),但是一旦投入生产,可以大大的降低成本,因为二氧化氮比五氧化二钒或铂铑合金的价格要低得多,副产品的价值也要高一些,如液氮、液氧、液氩、液氦、干冰等等,甚至炉渣也可以拿去炼铁!还有,如果哪里需要加热,就用电热,不但相对环保,还可以节约成本,因为烧煤可是个无底洞
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冥灵
12年10个月前 IP:未同步
306050
回 13楼(hambaby) 的帖子
呵呵,最后这句话说的很雷人。。。
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baozuyi
12年10个月前 IP:未同步
306053
气体没法约束吧?NO2最后会扩散到整个体系?NO2就需要补充?
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370596521作者
12年10个月前 IP:未同步
306070
回 15楼(baozuyi) 的帖子
因为密度以及状态,二氧化氮应该很难进入出口,即使进取了也不怕,可以在出口处设置一个分馏塔或分馏器,这样,三氧化硫和二氧化氮就想汽油和柴油一样,分开了!
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370596521作者
12年10个月前 IP:未同步
306071
回 14楼(冥灵) 的帖子
[s:247]有吗,这是发自肺腑的话,电热本来就很好啊,还容易控温,烧煤的话,点火和熄火太麻烦了!
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370596521作者
12年10个月前 IP:未同步
306075
回 13楼(hambaby) 的帖子
还有,你敢保证接触法制硫酸使,一点氮氧化物都没有吗?现在,沸腾炉里通入的是高压空气,空气里绝大部分是氮气,反应又至少7、800度,燃料又是矿石,里面一定含有硝酸盐,这样的高温高压下,氮气和氧气反应、硝酸盐的分解等等,产生的氮氧化物也不会太少的!保守估计,至少占炉气的7、8%,虽然后面有净化装置,但也不能百分百去处,得到的一样是含氮氧化物的硫酸,虽然含量少!
我改进的第一步就是将空气换成纯氧,虽然成本也提高了,但是液氮、液氧、液氩、氦气以及干冰都可以最为副产品出售,抵消了部分成本!同时,炉气中的氮氧化物也减少了,最关键的是,节约了能源,因为直接通入空气,参加反应的只有氧气,谁剩下的氮气、二氧化碳等等,相当于是冷却气体一样,只吸收热量,不释放能量!
因为氧化室是利用沸点不同分离三氧化硫的,也就是蒸馏分离出来的,所以也许比接触法得到的三氧化硫还纯!
+50
科创币
科创网
2011-07-18
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燈爺
12年10个月前 IP:未同步
306083
我想如果lz能親身做N次實驗
能把各種參數各種情況用數據說明一下更加能使人信服
不過搞一次這實驗我想要耗費不少時間和金錢和精力吧……
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370596521作者
12年10个月前 IP:未同步
306102
只要能制出三氧化硫就算成功了!然后验纯!
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samhrc
12年10个月前 IP:未同步
306214
回 6楼(拔刀斋) 的帖子
用分馏酸酐的方法脱硝应该比传统的分压脱硝更有效, 同时酸酐反应也解决了铅室法中大量稀硫酸的腐蚀问题。肯定是可行的。算是现代升级版铅室法吧~


但是这样的工业装置难度非常大:

1、So2 发生装置,如果用沸腾炉在纯氧下操作必定存在高温氧化的问题。(耐火砖可耐氧化环境,但不耐磨,金属耐磨但不抗氧化)如果用固定床燃烧炉,虽然可避免磨损问题,但是气体介质流量大大减小燃烧热量更集中,炉渣和原料可能有熔化软化问题,固定床炉可能无法操作。

2、低温液氧引入氧化反应器设计难度非常高,内件流通设计不好很容易导致局部冻结,估计造价也不会低。建议不要直接引入液氧,而是将液氧逐步换热,引入适当温度的气体氧,还可以回收冷源。
+50
科创币
科创网
2011-07-18
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370596521作者
12年10个月前 IP:未同步
306215
。。想破脑袋,也就得到个现代铅室的称号!
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samhrc
12年10个月前 IP:未同步
306218
引用第22楼370596521于2011-07-09 20:55发表的  :
。。想破脑袋,也就得到个现代铅室的称号!


腐蚀问题解决了应该不需要铅室了,取名间接氧化法得了。
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370596521作者
12年10个月前 IP:未同步
306223
回 23楼(samhrc) 的帖子
那倒是,腐蚀问题是个大问题!
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370596521作者
12年10个月前 IP:未同步
306224
玻璃或者有机玻璃做内壁,外面用金属包上?这样行不?
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zhaokenb
12年10个月前 IP:未同步
306226
回 25楼(370596521) 的帖子
使用硅胶塞和硅胶管,耐腐蚀的,只是价格贵点(硅胶塞只能用来做塞子,上面那个孔如果查东西的话疑似很容易漏气),导气需要带具支管的玻璃仪器结合硅胶管
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370596521作者
12年10个月前 IP:未同步
306238
回 26楼(zhaokenb) 的帖子
那个耐腐蚀?没觉得,我的塞子被二氧化氮烧的不成样子!
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samhrc
12年10个月前 IP:未同步
306256
Re:回 26楼(zhaokenb) 的帖子
引用第27楼370596521于2011-07-10 00:00发表的 回 26楼(zhaokenb) 的帖子 :
那个耐腐蚀?没觉得,我的塞子被二氧化氮烧的不成样子!


要用磨口玻璃塞。
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370596521作者
12年10个月前 IP:未同步
306260
对啊,现在我用的几乎都是玻璃产品!
我记得橡胶的、硅胶的都不能接触酸性和强氧化性物质的!
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370596521作者
12年10个月前 IP:未同步
307389
前些天和dennis以前做了关于这个的试验,但很可惜,除了得到了副产品硝酸铜以外,别的什么都没有,推测应该是二氧化硫的问题,因为我的二氧化硫发生器是用硫与热的浓硫酸反应制得的,速率满,纯度低(很多硫蒸汽)。。
现在资金困难,到时候去买亚硫酸盐!
+50
科创币
布布卡
2011-07-16
制so2也可以用亚硫酸加热 (多余的亚硫酸加过氧化氢制稀硫酸 这个反应快)
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370596521作者
12年10个月前 IP:未同步
308661
回 布布卡
制二氧化硫的方法很多,但现在条件有限,当时有比较匆忙,所以就用了那个硫和浓硫酸反应!
出来的的确有二氧化硫,但大都是硫蒸汽!
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