接触法

接触法是目前生产工业过程所需的高浓度硫酸的方法。 铂最初用作该反应的催化剂； 然而，由于它容易与硫原料中的砷杂质发生反应，因此现在首选氧化钒 (V) (V2O5)。

该工艺于 1831 年由英国醋商 Peregrine Phillips 获得专利。 除了是一种比以前的铅室工艺更经济的生产浓硫酸的工艺外，接触工艺还生产三氧化硫和发烟硫酸。

1901 年，Eugen de Haën 获得了基本工艺的专利，该工艺涉及在存在氧化钒的情况下将二氧化硫和氧气结合，生成三氧化硫，三氧化硫很容易被水吸收，从而生成硫酸。 通过缩小催化剂的粒径（例如：le 5000 微米），这一工艺得到了显着改进，这是 BASF 的两位化学家于 1914 年发现的工艺。

该过程可分为四个阶段：

• 将硫和氧 (O2) 结合形成二氧化硫，然后在净化装置中净化二氧化硫
• 在 450 °C 和 1-2 atm 条件下，在催化剂五氧化二钒存在下向二氧化硫中添加过量氧气
• 将形成的三氧化硫加入硫酸中，生成发烟硫酸（二硫酸）
• 然后将发烟硫酸加入水中形成非常浓的硫酸。 由于该过程是放热反应，反应温度应尽可能低。

必须净化空气和二氧化硫 (SO2) 以避免催化剂中毒（即去除催化活性）。 然后用水洗涤气体并用硫酸干燥。

为了节约能源，混合物通过热交换器由催化转化器排出的废气加热。

然后二氧化硫和分子氧发生如下反应：

2 SO2(g) + O2(g) ⇌ 2 SO3(g)：ΔH = -197 kJ·mol−1

根据勒夏特列原理，应使用较低的温度使化学平衡向右移动，从而提高收率。 然而，太低的温度会使形成速率降低到不经济的水平。 因此，为了提高反应速率，使用高温 (450°C)、中压 (1-2atm) 和氧化钒 (V) (V2O5) 来确保充分 (>95%) 的转化率。 催化剂仅用于提高反应速率，因为它不会改变热力学平衡的位置。 催化剂的作用机制包括两个步骤：

• SO2被V5+氧化为SO3：2SO2 + 4V5+ + 2O2− → 2SO3 + 4V4+
• V4+ 被分子氧氧化回 V5+（催化剂再生）：4V4+ + O2 → 4V5+ + 2O2−

热的三氧化硫通过换热器在吸收塔中溶解于浓H2SO4中形成发烟硫酸

H2SO4 + SO3 → H2S2O7

请注意，由于反应的高度放热性质，将 SO3 直接溶解在水中是不切实际的。 形成酸性蒸气或雾而不是液体。

发烟硫酸与水反应形成浓硫酸。

H2S2O7 + H2O → 2 H2SO4

其中包括除尘塔、冷却管道、洗涤器、干燥塔、砷净化器和测试箱。 二氧化硫含有许多杂质，例如蒸气、粉尘颗粒和氧化亚砷。 因此，必须对其进行纯化，以避免催化剂中毒（即：破坏催化活性和效率损失）。 在此过程中，气体用水洗涤，然后用硫酸干燥。 在除尘塔中，二氧化硫暴露在去除灰尘颗粒的蒸汽中。 气体冷却后，二氧化硫进入洗涤塔，在洗涤塔中用水喷洒以去除任何可溶性杂质。 在干燥塔中，将硫酸喷洒在气体上以除去其中的水分。 最后，当气体暴露于氢氧化铁时，氧化砷被去除。

接触过程的下一步是双接触双吸收（DCDA）。 在此过程中，产品气体（SO2）和（SO3）两次通过吸收塔，以实现进一步吸收和将 SO2 转化为 SO3，并生产更高品位的硫酸。

富含 SO2 的气体进入催化转化器，通常是具有多个催化剂床的塔，并转化为 SO3，实现xxx阶段转化。 该阶段的出口气体包含 SO2 和 SO3，它们通过中间吸收塔，在那里硫酸滴入填料塔，SO3 与水反应增加硫酸浓度。 尽管 SO2 也通过吸收塔，但它没有反应并从吸收塔中排出。