[科普中国]-铅室法

简介

硝化法制硫酸的一种方法2，硫酸工业发展史上最古老的工业生产方法，因以铅制的方形空室为主要设备而得名。铅室法曾作为硫酸的唯一制造法盛行于世，历时100多年。20世纪起,逐渐被塔式法和接触法(见硫酸)取代。

铅室法原理铅室法的基本原理与塔式法相同，实质上是利用高级氮氧化物（主要是三氧化二氮）使二氧化硫氧化并生成硫酸： SO2+N2O3+H2O—→H2SO4+2NO

生成的一氧化氮又迅速氧化成高级氮氧化物： 2NO+O2—→2NO2

NO+NO2—→N2O3

因此，在理论上，氮氧化物仅起着传递氧的作用，本身并无消耗。

铅室法生产流程英国人J.·罗巴克于1746年创建了世界上第一个铅室法制造硫酸的工厂。至19世纪50年代，铅室法生产工艺才臻于完善2。

典型的铅室法的生产流程，是使300～500℃的含二氧化硫气体（见硫酸原料气）进入充有填料的脱硝塔，与淋洒的含硝硫酸逆流接触。由于酸温升高，含硝硫酸中的氮氧化物得以充分脱除。塔顶引出的含二氧化硫、氮氧化物、氧和水蒸气的混合气体，依次通过若干个铅室。在铅室中，二氧化硫充分氧化而成硫酸。最终通过两座串联的填料式吸硝塔，塔内淋洒经过冷却的脱硝硫酸，以吸收氮氧化物，所得的含硝硫酸送往脱硝塔。

由于部分氮氧化物会随废气和产品带出，需不断补充。早期是将硝石加入焚硫炉内使受热分解，取得二氧化硫和氮氧化物的混合气体。后来，都是将氨氧化成氮的氧化物，再将后者引入第一个铅室，或将硝酸直接补加在含硝硫酸中，用以淋洒脱硝塔。

潮湿的二氧化硫、氮氧化物的混合气体和浓度在70%以下的稀硫酸具有很强的腐蚀性，设备需用铅制。在铅室中，二氧化硫的氧化与成酸反应大部分是在气相中进行，因而不可避免地会形成大量的硫酸雾。这种气溶胶状态的细微颗粒需经较长进间才能凝聚成液滴，坠落至铅室底部。为此必须拥有很大的反应空间，才能保持较高的生产效率。再者，生产过程中释放的大量反应热也须经铅室表面及时散去。因此，铅室法工厂往往采用多个串联的铅室，耗铅量大，这是历史上人们力求革新铅室法的主要原因。

淘汰原因大部分硫酸从铅室制得(浓度为 65%H2SO4)。适量的铅室产品可注入脱硝塔，因多余的水分被蒸发以及塔内也进行部分成酸反应,从而可由脱硝塔取得浓度达76%H2SO4产品。铅室法的硫酸浓度低而且往往含有很多杂质，用途受到限制，这也是铅室法被淘汰的重要因素2。

改进方法塔式法塔式法是硝化法制硫酸的一种方法3。在硫酸工业发展史上是由于改革铅室法而获得成功的。1911年奥地利人C.奥普尔创建了世界上最早的塔式法装置。塔式法是以填充塔为主要成酸设备，其工艺原理与铅室法相同。由于塔内的填料提供了巨大的表面，使气体和液体得以充分接触，强化了扩散和吸收过程，导致二氧化硫的氧化和进一步的成酸反应绝大部分在液相(含硝硫酸)中迅速完成，所需的反应空间大大减少，与铅室法相比，用一二个不大的填充塔就足以取代为数较多、体积庞大的铅室，从而节约了铅材和投资。随着塔的壳体改为钢制，以及其他附属设施也改用钢甚至铸铁制作，其可靠性和经济效益不断得到提高。

接触法接触法是一种工业品的生产方法，主要是通过几种原料的接触反应的方式实现新物质的生成，最主要的应用是于工业法生产硫酸4。

由于二氧化硫和氧气是在催化剂的表面接触时起反应转化成三氧化硫，进而制得硫酸，因而将这种制备硫酸的方法称为接触法。

一般的主要原料是硫铁矿（又名黄铁矿、愚人金。主要成分二硫化亚铁——FeS2，又名亚硫化亚铁、过硫化铁）