浓硫酸的危害有哪些?怎样预防?
硫酸是一种高腐蚀性的无机强酸,一般为透明至微黄色,有时亦会被染成暗褐色以提高人们对其的警惕性。其有高沸点,易溶于水,在不同浓度下有不同的特性,故有不同的应用,亦是许多化工产品的原料。其能对皮肉造成严重腐蚀,在使用时应十分谨慎。 硫酸是六大无机强酸之一,也是酸中最常见的强酸之一。
硫酸具有很强的脱水性:脱水指浓硫酸脱去非游离态水分子或按照水的氢氧原子组成比脱去有机物中氢氧元素的过程。要是不小心接触就会是人体表面“烧伤”。
硫酸(特别是在高浓度的状态下)能对皮肉造成极大伤害。正如其他具腐蚀性的强酸强碱一样,硫酸可以迅速与蛋白质及脂肪发生酰胺水解作用及酯水解作用,从而分解生物组织,造成化学性烧伤。不过,其对肉体的强腐蚀性还与它的强烈脱水性有关,因为硫酸还会与生物组织中的碳水化合物发生脱水反应并释出大量热能。除了造成化学烧伤外,还会造成二级火焰性灼伤。故由硫酸所造成的伤害,很多时都比其他可作比较的强酸(像盐酸及硝酸)的大。若不慎让硫酸接触到眼睛的话就有可能会造成永久性失明;而若不慎误服,则会对体内器官构成不可逆的伤害,甚至会致命。浓硫酸也具备很强的氧化性,会腐蚀大部分金属,故需小心存放。
旧时教科书认为,为了避免浓硫酸与水接触后放出大量的热,进一步伤害皮肤,应用干燥的布将皮肤上的浓硫酸擦去再行处理。然而在实际操作中,就如其他腐蚀性物质,第一时间用大量清水冲洗起码10—15分钟是有效的办法,大量的水能够迅速冷却受损组织并带走热量。由于浓硫酸接触皮肤后会迅速将皮肤炭化,用干布擦拭可能会将已受损的皮肤擦破甚至擦掉。而若硫酸意外地溅到保护衣物,应立即将其脱下,并彻底地冲洗有关部位的皮肤。
由于硫酸和水会发生剧烈的反应并释出热能,当稀释浓硫酸时,应把酸倒入水中而不是把水倒入酸中,这样可以利用水的高比热容,减低因高温沸腾使酸溅出的风险。一般在实验室中,稀释6 M(约35%比重)或浓度更高的硫酸是最为危险的,因为这个分量的硫酸在与水发生反应时能释出足够的热量使整杯溶液沸腾。
虽然硫酸并不是易燃,但当与金属发生反应后会释出易燃的氢气,有机会导致爆炸,而作为强氧化剂的浓硫酸与金属进行氧化还原反应时会释出有毒的二氧化硫,威胁工作人员的健康。 另外,长时间暴露在带有硫酸成分的浮质中(特别是高浓度),会使呼吸管道受到严重的刺激,更可导致肺水肿。但风险会因暴露时间的缩短而减少。在美国,硫酸的最多可接触分量(PEL)被定为 1 mg/m3,此数字在其他国家相若。误服硫酸有机会导致维生素B12缺乏症,其中,脊椎是最易受影响的部位。
急救措施:
大量硫酸与皮肤接触需要先用干布吸去,不能用力按、擦,否则会擦掉皮肤;少量硫酸接触无需用干布。然后用大量冷水冲洗,再用3%~5%碳酸氢钠溶液冲洗。用大量冷水冲洗剩余液体,最后再用NaHCO3溶液涂于患处,最后用0.01%的苏打水(或稀氨水)浸泡。迅速就医。溅入眼睛后应立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。迅速就医。吸入蒸气后应迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。迅速就医。误服后应用水漱口,给饮牛奶或蛋清,迅速就医。
预防:接触硫酸时最好戴好防护用品,像橡胶手套,防毒面罩之类的,最好还有专门工作服。工作要平缓,不能急躁,小心溅出。注意,稀释硫酸时一定要酸入水,因为酸和水一起会放出大量热量,水入酸很容易沸腾、溅出,严重时还会发生爆炸。
硫酸是重要的基本化工原料之一,被称为“工业之母”。在中国共产党的领导下,中国硫酸工业经历了几代人的奋斗与拼搏,实现了从小到大、从弱到强,目前已成为产品品种齐全、技术装备领先、工艺水平成熟的硫酸工业强国,产业规模位居世界第一。
我国硫酸工业在工艺技术、产业规模、装备水平、环保水平、节能减排、资源综合利用等诸多方面取得了显著成绩。回首我国硫酸工业的发展历史,建国初期是硫酸工业发展的第一阶段。那时我国尚处于以硫铁矿制酸为主的基础筑造时期,也是在那时我国硫酸产业规模飞速跃进。1949年我国硫酸产量仅有4万吨,大部分硫酸厂处于停滞状态,经过三年的恢复建设后,我国的硫酸产量实现增长。在1949年~1978年的29年间,我国硫酸产量每年平均增长19.3%,1978年中国硫酸产量达到了661万吨,成为继美国和苏联之后的硫酸超级大国。
1978~1990年,强劲的需求驱动硫酸工业快速发展,我国硫酸产业规模成功跨入千万吨级时代。也是在这个时期,我国硫酸工业在不断发展过程中形成了具有自主开发创新能力的设计院、科研院所和大专院校,逐步建立起了一支成熟的硫酸生产队伍。同时,建设了一批装备先进、创新能力强的硫酸设备制造企业,这些都为硫酸工业发展奠定了基础。
1991~2003年间,我国硫酸工业先以硫铁矿制酸为主平稳增长,再以硫黄制酸和冶炼酸为主高速发展。正是在前期不断的发展与进步中,以及在硫黄制酸和冶炼酸的大力推动下,2003年我国硫酸总产量达到3370.7万吨,超越美国的3270万吨,跃居世界第一位,占到世界硫酸总产量的19.3%。
2004~2018年是我国硫酸行业推陈出新、稳固发展的15年。这一时期,我国硫酸产量继续高速增长,尤其是硫黄制酸和冶炼酸飞速发展。2018年硫黄制酸产量达到4432万吨,是2004年的2.7倍。在这一时期,得益于余热回收技术的推广,我国硫酸工业在绿色发展方面进步明显,获得了能源工厂的美誉。到2018年,硫铁矿制酸、硫黄制酸回收高中低温余热产中低压蒸汽8248万吨,相当于节约标煤1145万吨,减排二氧化碳3102万吨。2011~2018年,我国硫黄制酸和硫铁矿制酸回收余热产蒸汽8亿吨,相当于节约标煤1.1亿吨,减排二氧化碳2.8亿吨。
如今我国的硫酸工业正快步走向世界。根据海关统计,2018年我国累计出口硫酸128.1万吨,创下历史新高;净出口硫酸32.8万吨,首次成为硫酸净出口国。我国硫酸远销摩洛哥、智利、印度、菲律宾、印度尼西亚、纳米比亚、澳大利亚、巴西等国,为世界工业的发展作出贡献。
在产能方面,截至2019年年底,我国硫酸年产能达到1.24亿吨,较“十二五”末增长0.6%。2019年全国硫酸产量达到9736.3万吨,较“十二五”末增长0.7%,占世界硫酸总产量的37.6%,稳居世界第一位
浓硫酸的物理性质:
除了酸固有的化学性质外,浓硫酸还具有自己特殊的性质,与稀硫酸有很大差别,主要原因是浓硫酸溶液中存在大量未电离的硫酸分子(硫酸分子亦可以进行自偶电离),这些硫酸分子使浓硫酸有很强的性质。
纯硫酸是一种无色无味油状液体。常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98.3%,其密度为1.84g·cm-3,其物质的量浓度为18.4mol·L-1。98.3%时,熔点:10℃;沸点:338℃。
硫酸是一种高沸点难挥发的强酸,易溶于水,能以任意比与水混溶。浓硫酸溶解时放出大量的热,因此浓硫酸稀释时应该“酸入水,沿器壁,慢慢倒,不断搅”。
硫酸发现于公元8世纪。阿拉伯炼丹家贾比尔通过干馏硫酸亚铁晶体得到硫酸。一些早期对化学有研究的人,如拉齐、贾比尔等,还写了有关硫酸及与其相关的矿物质的分类名单;其他一些人,如伊本·西那医师,则较为重视硫酸的种类以及它们在医学上的价值。
扩展资料:
硫酸的风险及急救措施:
1、工业风险
虽然硫酸并不是易燃,但当与金属发生反应后会释出易燃的氢气,有机会导致爆炸,而作为强氧化剂的浓硫酸与金属进行氧化还原反应时会释出有毒的二氧化硫,威胁工作人员的健康。
另外,长时间暴露在带有硫酸成分的浮质中(特别是高浓度),会使呼吸管道受到严重的刺激,更可导致肺水肿。但风险会因暴露时间的缩短而减少。在美国,硫酸的最多可接触分量(PEL)被定为 1 mg/m³,此数字在其他国家相若。误服硫酸有机会导致维生素B12缺乏症,其中,脊椎是最易受影响的部位。
2、急救措施
硫酸与皮肤接触需要用大量水冲洗,再涂上3%~5%碳酸氢钠溶液冲,迅速就医。溅入眼睛后应立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。迅速就医。
吸入蒸气后应迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。迅速就医。误服后应用水漱口,给饮牛奶或蛋清,迅速就医。
参考资料来源:百度百科——浓硫酸
理化性质
硫酸纯品为透明、无色、无嗅的油状液体,有杂质颜色变深,甚至发黑。分子式H2SO4。分子量:98.08。其相对密度及凝固点也随其含量变化而不同。相对密度1.841(96~98%)。凝固点10.35℃(100%)、3℃(98%)、-32℃(93%)、-38℃(78%)、-44℃(74%)、-64℃(65%)。沸点290℃。蒸气压0.13kPa(145.8℃)。
对水有很大亲和力。有吸水性和脱水性,脱水后生成二氧化硫(SO2)。能从空气和有机物中吸收水分。与水、醇混合产生大量热,体积缩小。用水稀释时因把酸加到稀释水中,以免酸沸溅。加热到340℃分解成三氧化硫和水。
稀酸能与许多金属反应,放出氢气。浓酸对铅和低碳钢无腐蚀,是一种很强酸性氧化剂。与许多物质接触能燃烧甚至爆炸,能与氧化剂或还原剂反应。
三氧化硫有α、β、γ三种同素异形体,商业上最有用为γ式系,它像冰样结晶块或液体。分子式SO3。分子量80.07。相对密度1.9224(20℃)。熔点16.8℃。沸点44.8℃。蒸气压57.72kPa(25℃)。在水中溶解度达100% 。溶于水生成硫酸,溶于浓硫酸,生成发烟硫酸,并放出大量热。无水三氧化硫对金属无腐蚀。
消防措施
用水、干粉或二氧化碳灭火。避免直接将水喷入硫酸,以免遇水会放出大量热灼伤皮肤。消防人员必须穿戴全身防护服及其用品,防止灼伤。
储运须知
包装标志:腐蚀品。包装方法:(II)类。玻璃瓶外木箱,酸坛外木格箱或铁罐车运输。储运条件:硫酸应单独储存于通风、阴凉和干燥的地方,并有耐酸地坪。避免日光直射。远离火源。储槽应有足够的通气孔,四周有“堤坝”围住,以防储罐泄漏。严禁与铬酸盐、氯酸盐、电石、氟化物、高氯酸盐、雷酸盐、硝酸盐、苦味酸盐、金属粉末、可燃物共储混运。工作人员须穿戴耐酸工作服、橡皮围裙、长统靴、手套及防护眼镜和口罩。仓库附近应装有消防龙头及水管。装运时勿把水直接倒入硫酸,以防酸液爆炸性反应。
泄漏处理
泄漏物处理必须戴好防毒面具与手套,污染地面洒上碳酸钠,用水冲洗,经稀释的污水放入废水系统。
接触机会
硫酸和氯磺酸工业有机化合物磺化炸药制造化肥、染料、粘结剂、人造丝制造电镀、蚀刻实验室试剂、食品添加剂。
侵入途径
可经呼吸道、消化道及皮肤迅速吸收。
毒理学简介
大鼠经口LD50: 2140 mg/kg;吸入LC50: 510 mg/m3/2H。小鼠吸入LC50: 320 mg/m3/2H。
硫酸液体对皮肤、粘膜有刺激和腐蚀作用。雾对粘膜的刺激作用较二氧化硫为强,主要使组织脱水,蛋白质凝固,可造成局部坏死。对呼吸道的毒作用部位因吸入浓度和雾滴大小而不同。
人的嗅觉阈为1mg/m^3。2mg/m^3浓度可引起鼻、咽部刺激症状,6~8mg/m^3引起剧烈咳嗽。口服浓硫酸1ml可致死。
三氧化硫易溶于水生成硫酸,其毒作用与硫酸相同。脉鼠吸入6小时的MLC为30mg/m^3。
临床表现
急性吸入中毒:吸入酸雾后可引起明显的上呼吸道刺激症状及支气管炎,重者可迅速发生化学性肺炎或肺水肿,高浓度时可引起喉痉挛和水肿而致窒息。伴有结膜炎和咽炎。
急性口服中毒:可引起消化道灼伤。立即出现口、咽部、胸骨后及腹部剧烈烧灼痛,唇、口腔、咽部糜烂、溃疡,声音嘶哑,吞咽困难,呕血,呕吐物中可有食道和胃粘膜碎片,便血严重可发生喉水肿或胃肠道穿孔,肾脏损害。
皮肤灼伤:皮肤接触浓硫酸后局部刺痛,未作处理者可由潮红转为暗褐色,继而可发生溃疡,界限清楚,周围微肿,疼痛剧烈。
眼灼伤:贱入眼内可引起结膜炎、结膜水肿、角膜溃疡以至穿孔。
处理
吸入硫酸雾者立即脱离现场至空气新鲜处,保持安静及保暖。眼或皮肤接触液体时立即先用柔软清洁的布吸去再迅速用清水彻底冲洗。口服者已出现消化道腐蚀症状时忌催吐及洗胃。
吸入后有症状者对症处理。吸入量较多者应卧床休息、吸氧、给舒喘灵气雾剂或地塞米松等雾化吸入。急性中毒者需合理氧疗早期、适量、短程应用糖皮质激素维持呼吸道通畅防治喉水肿或痉挛防治肺水肿,参见<化学物所致急性喉水肿的治疗>,<急性刺激性气体中毒性肺水肿的治疗>。
口服中毒的处理参见<消化道酸碱灼伤的治疗>。
皮肤灼伤的处理参见<化学性皮肤灼伤的治疗>。
眼灼伤的处理参见<化学性眼灼伤的治疗>。
标准
车间空气卫生标准: 中国MAC硫酸及三氧化硫 2mg/m^3美国ACGIH硫酸TLV-TWA 1mg/m^3,STEL 3mg/m^3
危规:硫酸GB8.1 类81007。原铁规:一级无机酸性腐蚀物品。UN NO.1830。IMDG CODE 8220页,8类。
发烟硫酸:GB8.1 类81006。原铁规:一级无机酸性腐蚀物品,91006。UN NO.1831。IMDG CODE 8221页,8类。
废硫酸:GB8.1 类81009。UN NO.1832。IMDG CODE 8222页,8类。
淤渣硫酸:GB8.1 类81009。UN NO.1906。IMDG CODE 8210页,8类。
化学品名称:硫酸 (H2SO4)
化学品描述:
化学式H2SO4。式量98.08。纯品是无色油状的液体。有杂质则呈黄棕色。密度1.841克/厘米3。凝固点10.36℃,沸点338℃(98.3%硫酸)。它的水合物有H2SO4·H2O(熔点8.62℃)、H2SO4·2H2O(熔点-38.9℃)和H2SO4·4H2O(熔点-27℃)等。H2SO4分子的结构是一个四面体,硫原子位于中心,两个OH基和两个氧原子在四个角上。硫酸是一个强酸。有水合作用,溶于水时,会有大量热放出,故在稀释时,应切记:必须在搅拌下将浓硫酸慢慢地倾入水中,绝不能把水倾入浓硫酸中。对于动植物组织有破坏作用,并有很强的腐蚀性。如有浓硫酸滴落在皮肤,应用上大量水冲洗,再用稀氨水润湿伤处,然后用水冲洗。浓硫酸是强的氧化剂,尤其是在较高温度,能与许多金属或金属氧化物作用,生成硫酸盐。硫酸是化学工业最重要是产品之一,其产量可衡量一个国家的化学工业生产能力。
用途:大部分用于肥料工业(磷、氮)中,以及石油、冶金、制造炸药、农药、染料等部门。由于它放出氢离子的能力很强,所以在化学研究上常用作溶剂。
制法:大规模生产硫酸有接触法和沿室法两种。接触法:用硫或硫化物如FeS2在空气中燃烧有SO2产生,在催化剂铂石棉的作用下,SO2便和氧反应,生成SO3;SO3与水反应生成硫酸。铅室法:SO2用HNO3在有水存在时氧化,便得到硫酸(这个反应是在大铅室中进行)。
开放分类:
酸、化学、自然科学
早期的硫酸生产 15世纪后半叶,B.瓦伦丁在其著作中,先后提到将绿矾与砂共热,以及将硫磺与硝石混合物焚燃的两种制取硫酸的方法。约1740年,英国人J.沃德首先使用玻璃器皿从事硫酸生产,器皿的容积达300l。在器皿中间歇地焚燃硫磺和硝石的混合物,产生的二氧化硫和氮氧化物与氧、水反应生成硫酸,此即硝化法制硫酸的先导。
硝化法的兴衰 1746年,英国人J.罗巴克在伯明翰建成一座6ft(lft=0.3048m)见方的铅室,这是世界上第一座铅室法生产硫酸的工厂。1805年前后,首次出现在铅室之外设置燃烧炉焚燃硫磺和硝石,使铅室法实现了连续作业。1827年,著名的法国科学家J.-L.盖-吕萨克建议在铅室之后设置吸硝塔,用铅室产品(65%H2SO4)吸收废气中的氮氧化物。1859年,英国人J.格洛弗又在铅室之前增设脱硝塔,成功地从含硝硫酸中充分脱除氮氧化物,并使出塔的产品浓度达76%H2SO4。这两项发明的结合,实现了氮氧化物的循环利用,使铅室法工艺得以基本完善。
18世纪后半期,纺织工业取得重大的技术进步,硫酸被用于亚麻织品的漂白、棉织品的酸化和毛织品的染色。吕布兰法的成功,又需大量地从硫酸和食盐制取硫酸钠。迅速增长的需求为初兴的硫酸工业开拓了顺利发展的道路。
早期的铅室法工厂都以意大利西西里岛的硫磺为原料,随着硫酸需求的不断增加,原料供应日益紧张。19世纪30年代起,英、德等国相继改用硫铁矿作原料。其后,利用冶炼烟气生产硫酸也获得成功。原料来源的扩大,适应了当时以过磷酸钙和硫酸铵为主要产品的化肥工业的兴起,从而使硫酸工业获得更大的发展。1900年世界硫酸产量(以100%H2SO4计)已达4.2Mt。1916年,美国田纳西炼铜公司建成了一套日产 230~270t(以100%H2SO4计)的铅室法装置。它拥有四个串联的铅室,每个铅室的容积为15600m3,这是世界上容积最大的巨型铅室。由于庞大的铅室生产效率低、耗铅多和投资高,19世纪后半期起,不断有人提出各种改进的建议和发明,终于导致以填充塔代替铅室的多种塔式法装置的问世。
1911年,奥地利人C.奥普尔在赫鲁绍建立了世界上第一套塔式法装置。六个塔的总容积为600m3,日产14t硫酸(以100%H2SO4计)。1923年,H.彼德森在匈牙利马扎罗瓦尔建成一套由一个脱硝塔、两个成酸塔和四个吸硝塔组成的七塔式装置,在酸液循环流程及塔内气液接触方式等方面有所创新,提高了生产效率。
在苏联和东欧,曾广泛采用五塔式流程。到50年代,苏联又开发了更为强化的七塔式流程,即增设成酸塔和吸硝塔各一座,其生产强度比之老式的塔式法装置有了成倍的提高,而且可以用普通钢材代替昂贵的铅材制造生产设备。
铅室法产品的浓度为 65%H2SO4,塔式法则为76%H2SO4。在以硫铁矿和冶炼烟气为原料时,产品中还含有多种杂质。40年代起,染料、化纤、有机合成和石油化工等行业对浓硫酸和发烟硫酸的需要量迅速增加,许多工业部门对浓硫酸产品的纯度也提出了更高的要求,因而使接触法逐渐在硫酸工业中居于主导地位。
后来居上的接触法 1831年,英国的P.菲利普斯首先发明以二氧化硫和空气混合,并通过装有铂粉或铂丝的炽热瓷管制取三氧化硫的方法。1870年,茜素合成法的成功导致染料工业的兴起,对发烟硫酸的需要量激增,为接触法的发展提供了动力。1875年,德国人E.雅各布在克罗伊茨纳赫建成第一座生产发烟硫酸的接触法装置。他曾以铅室法产品进行热分解取得二氧化硫、氧和水蒸气的混合物,冷凝除水后的余气通过催化剂层,制成含43%SO3的发烟硫酸。
1881发起,德国巴登苯胺纯碱公司的R.克尼奇对接触法进行了历时10年的研究,在各种工艺条件下系统地测试了铂及其他催化剂的性能,并在工业装置上全面解决了以硫铁矿为原料进行生产的技术关键。当时的接触法装置都使用在较低温度下呈现优良活性的铂催化剂。但其价格昂贵、容易中毒而丧失活性(见催化剂中毒、催化活性)。为此,早期的接触法装置,无论从硫化矿或硫磺为原料,都必须对进入转化工序的气体预先进行充分的净化,以除去各种有害杂质。1906年,美国人F.G.科特雷耳发明高压静电捕集矿尘和酸雾的技术在接触法工厂获得成功,成为净化技术上的重要突破。
第一次世界大战的爆发,使欧美国家竞相兴建接触法装置,产品用于炸药的制造。这对接触法的发展颇具影响。1913年,巴登苯胺纯碱公司发明了添加碱金属盐的钒催化剂,活性较好,不易中毒,且价格较低,在工业应 用中显示了优异的成效。从此,性能不断有所改进的钒催化剂相继涌现,并迅速获得广泛应用,终于完全取代了铂及其他催化剂。
近30年的发展 第二次世界大战以后,硫酸工业取得了较大的发展,世界硫酸产量不断增长。
现代的硫酸生产技术也有显著的进步。50年代初,联邦德国和美国同时开发成功硫铁矿沸腾焙烧技术。联邦德国的法本拜耳公司于1964年率先实现两次转化工艺的应用,又于1971年建成第一座直径4m的沸腾转化器。1972年,法国的于吉纳-库尔曼公司建造的第一座以硫磺为原料的加压法装置投产,操作压力为500kPa,日产550t(100%H2SO4)。1974年,瑞士的汽巴-嘉基公司为处理含0.5%~3.0%SO2的低浓度烟气,开发一种改良的塔式法工艺,并于1979年在联邦德国建成一套每小时处理10km3焙烧硫化钼矿烟气(0.8%~1.5%SO2)的工业装置。
中国硫酸工业的发展 1874年,天津机械局淋硝厂建成中国最早的铅室法装置,1876年投产,日产硫酸约2t,用于制造无烟火药。1934年,中国第一座接触法装置在河南巩县兵工厂分厂投产。
1949年以前,中国硫酸最高年产量为 180kt(1942)。1983年硫酸产量达8.7Mt(不包括台湾省),仅次于美国、苏联,居世界第三位。1951年,研制成功并大量生产钒催化剂,此后还陆续开发了几种新品种。1956年,成功地开发了硫铁矿沸腾焙烧技术,并将文氏管洗涤器用于净化作业。1966年,建成了两次转化的工业装置,成为较早应用这项新技术的国家。在热能利用、环境保护、自动控制和装备技术等方面,也取得了丰硕成果