硫酸的工业制法PPT课件.ppt

.,1,硫酸的工业制法,.,2,1了解工业制硫酸的化学原理、原料、设备和生产过程。2运用化学反应速率和化学平衡理论分析SO2接触氧化的条件。,.,3,思考：怎样制取硫酸？,H2SO4,SO3,SO2,S,FeS2,H2O,O2,O2,O2,二氧化硫气体的制备,二氧化硫的催化氧化,催化剂,三氧化硫的吸收,SO3H2OH2SO4,一、硫酸的工业制法-接触法,.,4,.,5,.,6,硫酸工业生产流程动画,硫酸的工业生产,沸腾炉,接触室,吸收塔,净化,冷却,.,7,.,8,沸腾炉,沸腾炉,照片,.,9,接触室,接触室,照片,.,10,吸收塔,吸收塔,.,11,沸腾炉照片,沸腾炉,.,12,接触室照片,接触室,.,13,一、造气1原料接触法制硫酸可以用硫黄、黄铁矿、石膏、有色金属冶炼厂的烟气（含有一定量的SO2）等作原料。从原料成本、环境保护等角度考虑，硫黄是制硫酸的首选材料。我国由于硫黄矿产资源较少，主要用黄铁矿作原料。世界硫酸产量的60%以上来自硫黄，另一方面，由于有色冶金工业的发展和日趋严格的环保法则，有色金属冶炼烟气制酸的产量逐年增加。相反，黄铁矿制酸的比重却呈下降趋势，90年代初，世界硫酸生产的原料构成为：硫黄黄铁矿其他65%16%19%,.,14,2煅烧黄铁矿将硫黄或经过粉碎的黄铁矿，分别放在专门设计的燃烧炉中，利用空气中的氧气使其燃烧，就可以得到SO2。煅烧黄铁矿在沸腾炉中进行。造气阶段的反应原理：S(s)+O2(g)=SO2(g)；H=-297kJ/mol或者FeS2(s)+O2(g)=Fe2O3(s)+2SO2(g)；H=-853kJ/mol,.,15,黄铁矿粉碎的目的：一是燃烧迅速，二是燃烧充分，提高原料的利用率。沸腾炉的名称是因为从炉底通入的强大空气流，在炉内一定空间里把矿粒吹得剧烈翻腾，好像“沸腾着的液体”，所以，人们把这种燃烧炉叫做沸腾炉。在此阶段中，空气是过量的，目的就是让黄铁矿充分反应。,.,16,二氧化硫的制取和净化,发生的反应,生产设备沸腾炉,2、硫酸生产过程简介,.,17,黄铁矿,空气,矿渣,SO2、O2、N2,.,18,.,19,沸腾炉,炉气,原料,粉碎,空气,.,20,.,21,.,22,.,23,为什么要将黄铁矿粉碎成细小矿粒？,为什么要从炉底通入强大空气流？,讨论,.,24,从燃烧炉中出来的气体叫做炉气，用燃烧黄铁矿制得的炉气含有SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质，如砷、硒等的化合物和矿尘等。杂质和矿尘都会使钒催化剂中毒，水蒸气对设备和生产也有不良影响，因此，在进行下一步氧化反应前，必须对炉气进行净化。炉气净化主要除去砷、硒等化合物和矿尘；,.,25,炉气的净化,炉气的成分：,净化的目的：,方法：除尘（除矿尘）洗涤（除去砷、硒等化合物）干燥（除水蒸气）,二氧化硫、氧气、氮气、水蒸气、矿尘、砷硒化合物等,防止催化剂中毒和设备腐蚀,.,26,净化设备：1、旋风分离器2、文丘里除尘3、水洗塔,.,27,.,28,.,29,.,30,二、接触氧化,1反应原理SO2跟O2是在催化剂（如V2O5）表面上接触时发生反应的，所以，这种生产硫酸的方法叫做接触法。从沸腾炉出来的气体主要有：SO2、O2、N2，它们进入接触室，发生氧化反应：,.,31,经净化的SO2、O2,SO2、O2,SO3,接触室,.,32,二氧化硫氧化成三氧化硫,生产设备：接触室,得到的气体：三氧化硫、氮气、未反应的氧气和二氧化硫,.,33,2SO2接触氧化反应条件选择,（1）温度在具体实际生产中，温度低了反应速率就低，更为重要的是催化剂活性在低温时不高，从综合经济效益考虑，温度过低对生产不利。在实际生产中，选定400500作为操作温度，因为在这个温度范围内，催化剂的活性（反应速率）和SO2的平衡转化率（93.5%99.2%）都比较理想。,.,34,（2）压强,理论上：接触氧化是一个体积缩小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，可提高SO2的转化率。实际上：常压操作，并不加压。原因有两点：一是在常压时SO2的平衡转化率已经很高，增大压强后，SO2的平衡转化率提高得并不多；二是加压对设备的要求高且耗能多，这样将增大投资和能量消耗。,.,35,.,36,进入接触室的SO2和O2需要加热，而接触氧化生成SO3时放出热量，反应环境温度会不断升高，用热交换器将这些热量来预热SO2和O2反应。,.,37,为什么要换热?,由于接触氧化是一个放热反应，要想增大SO2的转化率、提高SO3的产率，平衡要向正反应方向移动，根据平衡移动理论，高温不利于SO3的生成，所以装一个热交换器可用来把反应生成的热传给需预热的炉气。,.,38,逆流换热,在热交换器中，冷气体（SO2和O2等）在管道外流动，热气体（SO3等）在管道内流动，两种气体流向是逆向的，这样有利于热交换充分。,.,39,1SO3的吸收,吸收过程是在吸收塔里进行的。从接触室出来的气体，主要是SO3、N2以及未起反应的O2和SO2。SO3与H2O化合生成H2SO4。H2SO4虽然由SO3跟H2O化合制得的，但工业上并不直接用H2O或稀H2SO4来吸收SO3。,.,40,98.3%H2SO4,吸收塔,尾气,发烟H2SO4,SO3,O2、SO2、N2,.,41,由于反应SO3+H2O=H2SO4是一个放热反应，如果用水或稀硫酸吸收SO3，放出的热量会使溶液形成大量的酸雾，不利于SO3的吸收，所以工业上用98.3%的浓酸吸收SO3，然后在水或稀硫酸中稀释浓硫酸，制得各种浓度的硫酸产品。,不用水或稀硫酸吸收!,.,42,三氧化硫跟水化合生成硫酸,发生的反应：SO3H2O=H2SO4,用98.3%浓硫酸吸收三氧化硫,生产设备：吸收塔,.,43,吸收塔里装填了大量瓷环，目的是增大接触面积，吸收操作采取逆流形式也是为了让SO3气体和98.3%浓硫酸充分接触，有利于吸收充分。,.,44,2NH3+H2O+SO2=(NH4)2SO3,(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+H2O+SO2,3、回收、净化处理尾气，保护环境。,用氨吸收法回收二氧化硫(氨酸法),从吸收塔上部导出的是N2、没有起反应的O2和