硫磺(也可是金属硫化物,如黄铁矿等)在焚烧炉内燃烧,所产生的炉气(其中二氧化硫约占7%)经过除尘室后进入第一生成塔底部,与从顶部淋洒下来的含硝硫酸(含有亚硝基硫酸hnso5)相遇。亚硝基硫酸在炉气的高温作用下水解脱硝,生成硫酸(h2so4)和许多氮的氧化物(三氧化二氮n2o3)。
这些氮的氧化物具有强氧化姓,可将二氧化硫(so2)氧化成三氧化硫(so3),三氧化硫可与水反应生成硫酸,同时放出大量的热。
而氧化过程中再次产生了大量的氮的氧化物(no),而no可以与氧气反应再次生成二氧化氮(no2)。从此可以看出,一氧化氮、二氧化氮这些氮的氧化物其实只是起一种催化剂的作用,在消耗的同时又不断生成新的,可以被循环利用。而在此过程中,硫酸也在不断生成。
从第一生成塔出来的炉气(大约反应掉了40%的二氧化硫)依次通过后面三个同样的硫酸生成塔后,进入氧化塔,此时二氧化硫已大部分被反应掉,剩下的气体主要成分为no。no被部分氧化,然后进入后面的第一、第二吸收塔,被塔顶淋洒下来的硫酸吸收生成亚硝基硫酸,从而实现的了氧化氮类的回收利用。最后的尾气则经由卫生塔、捕雾器后进入烟囱,排放于大气之中。
整个生产流程设计巧妙,可实现循环生产、重复利用。其中,第一生成塔出来的硫酸已经脱硝,冷却后经由管线导出,部分作为成品,部分作为后面两个塔(第一、第二吸收塔)的淋洒酸。而第一、第二吸收塔出来的酸(含硝基硫酸),又可作为前面几个塔(第一、第二、第三、第四生成塔)的淋洒酸,氧化塔因无填充物而不进行酸的淋洒,整个过程实现了循环生产。
在这条生产线中,宋强等人充分发挥了自己的聪明才智,没有照搬历史上18、19世纪的欧洲铅室法、塔式法制取硫酸的套路,而是依据实际情况进行了大胆的改进,整体技术已经达到了20世纪初的水准。比如除尘室就是欧洲本来没有的设计,再比如加热炉气的管道(以保持炉气温度)也是原来没有的设计。
生产线的核心设备“塔”是用耐酸砖粉料在窑中整体烧制而成的,呈圆筒状,安放在地面上。底部有填充料,为耐酸的玻璃球、石英块、焦炭等,这是为了增大反应面积。塔的顶部是一个装淋洒酸的淋酸盆,同样用耐酸材料制成。淋酸盆底部是一些小孔,以便让淋洒酸下漏到塔内。
在欧洲人早期生产过程中,他们都是让工人提着一个装满淋洒酸的大桶往淋酸盆内倾倒硫酸,在这个过程中酸液很容易溅出,从而造成事故。而在宋强的设计中,他大胆采用
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