本发明专利技术提供了一种硫酸生产的新方法，属于化工生产节能技术领域。本发明专利技术具体的方法是先将ＳＯ↓［３］气体通入硫铁矿或硫磺中生成ＳＯ↓［２］气体，ＳＯ↓［２］气体通过二氧化硫－空气固体氧化物燃料电池被氧化成ＳＯ↓［３］气体，生成的ＳＯ↓［３］气体部分重新通入硫铁矿或硫磺中继续反应生成ＳＯ↓［２］气体，部分通入稀硫酸中生成浓硫酸产品。本发明专利技术所涉及的二氧化硫－空气固体氧化物燃料电池的固体电解质为Ｃｅ↓［０．８］Ｓｍ↓［０．２］Ｏ↓［１．９］，ＮｉＯ为电池的阳极，Ｌａ↓［０．７］Ｓｒ↓［０．３］ＭｎＯ↓［３］为电池的阴极，电池的工作温度为５００－７００℃。本发明专利技术的优异之处是将硫酸生产中的部分化学能转化为电能，并且使硫酸的生产过程在电池密闭系统内进行，不存在制酸尾气排放，实现硫酸生产、化学发电和环境保护三位一体的结合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工生产节能
，具体涉及及二氧化硫空气固体氧化物燃料电池在生产硫酸中的应用。
技术介绍
硫酸是一种用途极为广泛的化工产品。以硫铁矿或硫磺为原料生产硫酸的工艺是首先焙烧硫铁矿(FeS2)或硫磺制备SO2，在425～600℃和钒催化剂条件下，用空气氧化SO2成SO3，再将SO3溶于稀硫酸生成浓硫酸产品。该生产工艺已经延续了上百年，但存在着二个缺陷，一是生产过程中大量的化学能转化成热量被释放，随后又需要消耗大量的冷却水来维持生产所需，虽然采用了余热锅炉回收能量，但回收效率很低；二是排出的制酸尾气成为大气二氧化硫污染源之一。
技术实现思路
本专利技术提供一种生产硫酸的新方法，首先将SO3气体通入硫铁矿或硫磺中反应生成SO2气体。 2FeS2(g)+11SO3(g)＝Fe2O3(s)+15SO2(g)ΔrGmθ(298K)＝-167kJ/mol ΔrHmθ(298K)＝-178kJ/mol S(s)+2SO3(g)＝3SO2(g) ΔrGm0(298K)＝-158kJ/mol ΔrHmθ(298K)＝-99kJ/mol 上述反应能自发进行并放出大量的反应热，这些反应热可以维持所生成的SO2气体温度大于500℃，这些SO2气体引入二氧化硫-空气固体氧化物燃料电池后可以保证电池系统温度大于500℃，不须另外加热即可维持电池所需的工作温度。SO2气体通过二氧化硫-空气固体氧化物燃料电池被氧化成SO3气体，生成的SO3气体部分重新通入硫铁矿或硫磺中进行循环反应，部分SO3气体通入稀硫酸中生成浓硫酸产品，其中夹杂着未反应完全的SO2不溶于硫酸而逸出，返回电池阳极。 本专利技术所涉及的二氧化硫-空气固体氧化物燃料电池具体制备方法参见专利“一种二氧化硫-空气固体氧化物燃料电池制备方法”(专利申请号200810022243.X)。电池采用Ce0.8Sm0.2O1.9粉体压片，经1500℃焙烧为固体电解质基片，基片的一面涂敷NiO为电池的阳极，另一面涂敷La0.7Sr0.3MnO3为电池的阴极。涂敷后的片基经1400℃焙烧。 二氧化硫-空气固体氧化物燃料电池阴极的电极反应为 O2(g)+4e＝2O2- 阴极反应生成的O2-通过固体电解质传递到阳极，电池阳极的电极反应为 SO2(g)-2e+O2-＝SO3(g) 电池反应为 SO2(g)+1/2O2(g)＝SO3(g)Eθ(298K)＝0.368V 二氧化硫-空气固体氧化物燃料电池阴极通入SO2，分压为30---120kPa，流速50-100cm3/min；电池阳极通入空气，流速200-500cm3/min；电池工作温度为500--700℃。 二氧化硫-空气固体氧化物燃料电池内的反应在密闭系统内进行，不存在尾气排放，环保效果明显。二氧化硫-空气固体氧化物燃料电池可作为生产硫酸的合成器，将硫酸的工业化生产、化学发电和环境保护三位一体的结合起来，节省了能源，大大降低了生产成本。 附图说明 图1为二氧化硫-空气固体氧化物燃料电池结构及生产硫酸工艺流程示意图 图中，1为电池阳极电极，2为固体电解质，3为电池阴极电极。 具体实施例方式 实施例1 先装配二氧化硫-空气固体氧化物燃料电池，固体电解质采用Ce0.8Sm0.2O1.9粉体压片，经1500℃焙烧后，在固体电解质片基的一面上涂敷La0.7Sr0.3MnO3阴极浆料，另一面上涂敷NiO阳极浆料，涂敷后的片基经1400℃焙烧。采用片式固体氧化物燃料电池结构并组装成电池堆，阴、阳电极工作总面积各为1m2，DAD-87导电胶(上海合成树脂研究所提供)为密封材料。 抽空密封的硫铁矿料槽中空气，再通入SO3气体并加热到500℃，将生成的SO2气体引入到二氧化硫-空气固体氧化物燃料电池的阳极，分压为30-120kPa，流速50-100cm3/min。电池阴极通入空气，流速200-500cm3/min，电池通过加热使工作温度为500--700℃。将电池生成的SO3气体73％重新返回硫铁矿料槽中，此时无须辅助加热即可继续生成SO3气体，生成的SO2气体温度大于500℃，继续通入电池阳极，此时电池也无须辅助加热即可维持工作温度在500-700℃。电池生成的SO3气体27％通入10％硫酸水溶液中，24小时可生产98％浓硫酸约350kg，同时发电约45度。 实施例2 先装配二氧化硫-空气固体氧化物燃料电池，固体电解质采用Ce0.8Sm0.2O1.9粉体压片，经1500℃焙烧后，在固体电解质片基的一面上涂敷La0.7Sr0.3MnO3阴极浆料，另一面上涂敷NiO阳极浆料，涂敷后的片基经1400℃焙烧。采用片式固体氧化物燃料电池结构并组装成电池堆，阴、阳电极工作总面积各为3m2，DAD-87导电胶(上海合成树脂研究所提供)为密封材料。 抽空密封的硫磺料槽中空气，再通入SO3气体并加热到500℃，将生成的SO2气体引入到二氧化硫-空气固体氧化物燃料电池的阳极，分压为30-120kPa，流速50-100cm3/min。电池阴极通入空气，流速200-500cm3/min，电池通过加热使工作温度为500--700℃。将电池生成的SO3气体65％重新返回硫磺料槽中，此时无须辅助加热即可继续生成SO3气体，生成的SO2气体温度大于500℃，继续通入电池阳极，此时电池也无须辅助加热即可维持工作温度在500-700℃。电池生成的SO3气体35％通入10％硫酸水溶液中，24小时可生产98％浓硫酸约1300kg，同时发电约130度。权利要求1.，其特征在于将SO3气体通入硫铁矿或硫磺中发生反应生成SO2气体，SO2气体通入二氧化硫-空气固体氧化物燃料电池阳极，电池的工作温度为500-700℃，电池阳极反应产物为SO3气体，生成的SO3气体65-73％重新通入硫铁矿或硫磺中继续反应生成SO2气体，生成的SO3气体27-35％通入稀硫酸中生成浓硫酸产品。全文摘要本专利技术提供了一种硫酸生产的新方法，属于化工生产节能
本专利技术具体的方法是先将SO3气体通入硫铁矿或硫磺中生成SO2气体，SO2气体通过二氧化硫-空气固体氧化物燃料电池被氧化成SO3气体，生成的SO3气体部分重新通入硫铁矿或硫磺中继续反应生成SO2气体，部分通入稀硫酸中生成浓硫酸产品。本专利技术所涉及的二氧化硫-空气固体氧化物燃料电池的固体电解质为Ce0.8Sm0.2O1.9，NiO为电池的阳极，La0.7Sr0.3MnO3为电池的阴极，电池的工作温度为500-700℃。本专利技术的优异之处是将硫酸生产中的部分化学能转化为电能，并且使硫酸的生产过程在电池密闭系统内进行，不存在制酸尾气排放，实现硫酸生产、化学发电和环境保护三位一体的结合。文档编号C01B17/69GK101343046SQ200810021180公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月15日 优先权日2008年8月15日专利技术者朱伟长, 樊传刚, 郑翠红 申请人:安徽工业大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种生产硫酸的方法，其特征在于：将ＳＯ↓［３］气体通入硫铁矿或硫磺中发生反应生成ＳＯ↓［２］气体，ＳＯ↓［２］气体通入二氧化硫－空气固体氧化物燃料电池阳极，电池的工作温度为５００－７００℃，电池阳极反应产物为ＳＯ↓［３］气体，生成的ＳＯ↓［３］气体６５－７３％重新通入硫铁矿或硫磺中继续反应生成ＳＯ↓［２］气体，生成的ＳＯ↓［３］气体２７－３５％通入稀硫酸中生成浓硫酸产品。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱伟长，樊传刚，郑翠红，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]
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