两种工业制硫酸的方法的猜想
Gdeestan2023/06/17原创 化学化工矿冶 IP:广西

猜想而已欢迎指正

一 氯氧法

加热硫磺粉得到二氧化硫

电解饱和食盐水得到氯气

将两种气体以1比1的体积比混合然后通入吸收塔中,发生如下反应

SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl

  如果只制取较稀的硫酸,可以直接通入含冷水的密封吸收塔中。反应可能会放出强热,应降温和增加塔顶喷头。用于控制反应和吸收酸雾(似乎可以利用反应热,直接把盐酸蒸出,但较复杂)产物经蒸馏分离后得到稀硫酸和盐酸,盐酸又可以重新电解为氯气以重复利用。

  如果要制取较浓的硫酸,可先定制一个含三个喷头的耐压 酸 热的反应炉,将混合气和两体积的水雾混合反应,注意降温,然后按类似上述的步骤操作即可。


二 硝氧法

把二氧化硫通入到浓硝酸中

发生如下反应

稀硝酸时

3SO₂+2HNO₃+2H₂O==3H₂SO₄+2NO

浓硝酸时

SO₂+2HNO₃=H₂SO₄+2NO₂

硝酸受热时

4HNO3=加热=4NO2↑+2H2O+O2↑


在密封容器中反应,反应时要不断通入氧气并降温和搅动,在液面上NO2经氧化后又回到液体中参加反应。该反应可以看作是NO2和水催化SO2和O2和水反应。可能因为某些原因,NO2需要分离开重新氧化后再通入液体中。最后蒸馏分离。


  个人认为氯氧法比较具有可行性,甚至具有爱好者小型自动化设备的可行性,但缺点在于硫酸略含杂质和浓度较稀(我不认为爱好者可能获得上文所述的反应炉,而且也没这个必要)并且氢气浪费能量较大(可以用小型氢氧燃料电池改善,但这又是一笔成本)

二氧化硫可以通过加热硫磺粉和空气或煅烧硫铁矿得到,成本不算太高。

评价

业余化工玩具+1


修改了部分笔误和增加了“评价”

[修改于 11个月17天前 - 2023/06/18 00:10:42]

来自:数理化 / 化学工业技术 / 化工矿冶
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~~空空如也
Nengca
11个月17天前 IP:四川
921962

现在工业上一般都是S→煅烧→高温SO2→(回收热量制蒸汽,一般为中压蒸汽0.9-1.2MP)→空气+V2O5催化→SO3→硫酸吸收塔得105酸(发烟硫酸,SO3含量20%)→水吸附制稀硫酸。能耗成本低,还可产生中压蒸汽,可用于发电或者输送给共用工程。

现在三酸成本都很低,105酸估计也就300-450块钱一吨。发烟硝酸2000-2500一吨。浓盐酸100-200块一吨。液氯比较奇怪-200块一吨

实验室可以玩玩,工业原料比成品贵,没赚头。

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Gdeestan作者
11个月17天前 修改于 11个月17天前 IP:广西
921963
引用Nengca发表于1楼的内容
现在工业上一般都是S→煅烧→高温SO2→(回收热量制蒸汽,一般为中压蒸汽0.9-1.2MP)→空气+...

感谢评论,由此“氯氧法”的使用价值,应偏向于实验室的“应急设备”或“教学用具”,或是“高级业余玩家的玩具”。没什么经济利益但有“应对和谐”的意义(PS 这还不如电池水呢)



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高氯酸铵
11个月15天前 IP:北京
922006

第一种分离成本高,第二种早就淘汰了,叫铅室法。

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性感铷铷
11个月15天前 IP:广东
922013

洗洗睡吧,自制基础试剂是极其不划算的

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博丽巫女
11个月14天前 IP:湖南
922032

我知道你想将其作为一种气相的循环催化剂使用。但是目前载在硅藻土上面的V2O5远比这高效的多,即便业余玩家也能搭建的出一个实用的V2O5催化床


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美罗华
5个月21天前 修改于 5个月21天前 IP:中国
927578

你还不如加热硫酸铵得到硫酸氢铵,如果是做硫酸盐这个也可以用了,如果非要得硫酸就加点氯化铵电解,铵根就会被氧化,再浓缩试试



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粥粥
5个月13天前 IP:湖北
927745

氯气+二氧化硫=高温、活性炭)=硫酰氯

硫酰氯水解即得氯化氢和硫酸

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Gdeestan作者
5个月2天前 IP:广西
927942
引用粥粥发表于7楼的内容
氯气+二氧化硫=高温、活性炭)=硫酰氯硫酰氯水解即得氯化氢和硫酸

上面已经提到低温吸收发的缺点是蒸馏分离费能,改进的方向应该是一体化高温气相反应冷凝分离。

分步反应是不经济的,合成和分离都要额外热源。

一体化高温气相反应的一些思考

  1. 反应可行性未知,需通过实验确认,但根据一些关于氯和氯化氢高温气相反应动力学研究的论文可以认为在反应条件下(350摄氏度略高于98.3硫酸的337摄氏度)氯即使发生水解反应生成氧气,反应体系中复杂的自由基反应仍有可能氧化二氧化硫,并以生成三氧化硫或硫酸为终止反应

  2. 反应装置设计:二氧化硫和氯按摩尔比为1的比例配混,为反应完全氯略过量,通过喷嘴通入一内衬有耐酸耐火材料的球形反应炉与,同样通过喷嘴通入的高温水蒸气(水要过量一些,蒸汽温度主要看热交换器能加热到多少了,反应炉需要另外烧水蒸气启动)互击发生反应。反应炉炉下方有用水冷却的列管,冷凝分离出浓硫酸,剩余出炉气在混合器中经冷凝硫酸洗涤除去残余的硫酸后经冷却得到盐酸。冷却管的材料是个难题,混合器的除去率也是一个难题,不知道硫酸中是否会混有微量的盐酸。


其实这个反应在氯碱厂看来是为为了“省氢用氯”(这一点和直接水解氯意图相同,但后者低温太慢,高温又要烧水,实在不经济,该法可以认为是它的一种改进)

  但实际上的产品无论硫酸还是氢气都没有成本优势,甚至传统产品盐酸还可能因为混入硫酸导致品质下降,只能搞产线或地理优势。

  二氧化硫可以买成品或自己烧,涡轮发电直接供给电解槽,但这样搞毫无疑问会使产线的灵活性和抗风险能力下降。

  人们总是希望把“放能反应”(焚硫、氨氧化)和“充能反应”(电解、热解)结合起来以达到节能的目的,以上不过是这样的思想的一个体现。谁要是整出了可工业普及的硫-氧燃料电池(产物二氧化硫)和氨氧燃料电池(产物一氧化氮)估计诺奖手到擒来了。

  另外真要挖掘一下氯碱电解槽的潜力的话,我想直接在阴极室来个“碱性加氢”电化学合成似乎也可以。


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粥粥
5个月2天前 IP:湖北
927946

反应来自蓝皮无机化学,硫酰氯的水解无需低温吸收

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Gdeestan作者
5个月2天前 IP:广西
927950
引用粥粥发表于9楼的内容
反应来自蓝皮无机化学,硫酰氯的水解无需低温吸收

你是打算用喷雾进行反应还是通到热水或热浓硫酸里呢?反应热能使盐酸持续蒸出吗?


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粥粥
5个月2天前 IP:湖北
927964
引用Gdeestan发表于10楼的内容
你是打算用喷雾进行反应还是通到热水或热浓硫酸里呢?反应热能使盐酸持续蒸出吗?

烟道瓶吸收,放热没有算,不晓得能不能持续蒸出氯化氢


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