接触法制造硫酸的反应原理和生产过程

1、接触法制造硫酸的反应原理和生产过程（一）工业生产需从五个方面进行学习1化学原理：制H2SO4：SO3+H2O=H2SO42原料：黄铁矿（主要成分是FeS2）（或者硫）空气、98.3的浓H2SO43主要设备：沸腾炉（制取SO2的设备，用硫作原料不用此设备，我国现在还主要用黄铁矿为原料制H2SO4）接触室（制取SO3的设备）吸收塔（制取H2SO4的设备）4生产工艺流程：黄铁矿在沸腾炉中燃烧制取SO2经过净化处理SO2和O2在接触室中接触五氧化二钒（V2O5），在500条件反应生成SO3SO3在吸收塔中被98.3的浓H2SO4吸收得到发烟硫酸5产品：发烟硫酸（1）溶解SO3的硫酸溶液称为发烟硫酸，这

2、种溶液的溶质是SO3，溶剂是H2SO4如含20SO3的发烟硫酸100g，其中含SO3质量：（2）关于“发烟硫酸”名称的来历：因H2SO4中溶解的SO3易挥发，这样挥发出的SO3遇空气中的水蒸气剧烈结合成硫酸的小液滴，就象“发烟”一样，因此我们称溶有SO3的H2SO4溶液为“发烟硫酸”，从前面分析看，在瓶口上方产生的不是“烟”，而是“雾”，所以在学习时不要产生误解但这个名称长期约定俗成，所以我们现在仍沿用这个名称（3）得到的发烟硫酸用水或稀H2SO4稀释，便制得各种浓度的硫酸溶液（二）关于生产过程中的几个问题：1工业上接触法制硫酸中为什么要先将黄铁矿粉碎？答：该做法是为了增大反应物之间的接触面积

3、，因为反应物之间的接触面积越大，反应速率就越快，制H2SO4时把黄铁矿石粉碎，并在沸腾炉中燃烧，从而加快反应的进行，燃烧也充分2为什么把燃烧黄铁矿的炉子叫沸腾炉？为什么用这种炉子？答：这是因为矿粒燃烧的时候，从炉底通入强大的空气流，把矿粒吹得在炉内一定空间里剧烈翻腾，好象“沸腾着的液体”一样因此，人们把这种炉子叫沸腾炉矿粒在这种沸腾情况下，跟空气充分接触，燃烧快，反应完全，提高了原料的利用率3黄铁矿石在沸腾炉里燃烧时，为什么要向炉中鼓入过量的空气（氧气）？答：生产上，常使其一反应物的用量（浓度）超过反应所需的量，过量的那种反应物往往是原料中比较易得且价钱比较便宜的因而能使较贵重的原料更充分利用

4、在焙烧黄铁矿石制造硫酸时，采用过量的空气使黄铁矿石充分燃烧，就是一例4逆流原理在接触法制硫酸过程中有哪些具体的作用？答：在化工生产中，相互作用的物料，往往采用逆流的方法，如用H2SO4的质量分数为98.3的浓硫酸吸收三氧化硫，液体和气体的流向是相反的，液体由吸收塔顶部淋下，气体由下向上，使作用更完全在热交换中冷的和热的气体（或液体），都是采用逆流的方法进行热量交换的硫酸工业中，接触室内使用热交换器，使未进入接触室的SO2和O2得以预热，有利于SO2的转化；从接触室里出来的SO3得以降温，减少了SO3的分解5为什么通入接触室的混合气体必须预先净化？如何净化？答：从沸腾炉里出来的炉气中，除SO2、

5、O2、N2外，还有水蒸气，有如含砷、硒的化合物杂质及矿尘，杂质和矿尘会使催化剂失去活性而中毒，水蒸气会跟SO2、SO3形成酸雾，腐蚀管道设备，因此通入接触室的混合气体预先净化炉气净化过程为：首先经过除尘（除去矿尘），然后进行洗涤（洗去砷、硒等的化合物），最后进行干燥（除去水蒸气）这样处理过的混合气体主要含有SO2、O2和N26什么是热交换过程？通过热交换器（如图）用来把反应时生成的热，传递给进入接触室的需要预热的混合气体，并冷却反应后生成的气体，像这样传递热量的过程就是化学工业上常用的热交换过程7吸收SO3为什么不直接用水或稀H2SO4，而是用98.3的浓H2SO4？答：这是因为用水或稀H2S

6、O4作吸收剂时，容易形成酸雾，吸收速度慢且吸收不充分，而用98.3的浓H2SO4作吸收剂，则在吸收过程中不形成酸雾，吸收速率快且吸收充分，有利于SO3的吸收8制H2SO4的尾气中含哪些成分？为什么尾气不能直接排入大气中？答：制H2SO4的尾气成分：SO2、O2、N2等由于尾气中含有SO2，如果直接排入大气，会造成环境污染，所以在尾气排入大气之前，必须经回收，净化处理，防止SO2污染空气并充分利用原料9硫酸生产过程中三设备的两进两出从上图可看出：每套设备都有两进两出沸腾炉：两进：黄铁矿进口和空气进口两出：矿渣出口和炉气出口（炉气成分：SO2、O2、N2、水蒸气、砷、硒的化合物及矿尘等）接触室：两

7、进：冷反应混合气进口（主要成分：SO2、O2、N2等）和经过预热的热反应混合气进口（主要成分：SO2、O2、N2等）两出：经过热交换器预热的热反应混合气出口（主要成分：SO2、O2、N2等）和反应后混合气出口（主要成分：SO3、SO2、O2、N2等）吸收塔：两进：混合气进口（主要成分：SO3、SO2、O2、N2等）和98.3的浓H2SO4进口两出：发烟硫酸出口（主要成分：H2SO4、SO3）和尾气出口（主要成分：SO2、O2、N2等）10为什么在吸收塔中填满瓷环？答：用质量分数为98.3的浓H2SO4吸收SO3时，吸收塔里填满瓷环，使液体和气体接触面积增大，提高吸收率（把这个关系要作为基本常识应用）11有关化学计算：化学计算中涉及到工业生产实际中的四“率”（即转化率、利用率、产率、损失率）和纯度，给初学者造成困难首先要搞清概念：物质的纯度=（纯物质/不纯物质）100产率：（实际产量/理论产量）100利用率：（实际利用原料量/实际投入原料总量）100损失率：1-利用率在原料中：转化率=利用率其次：计算中可以按照守恒、累积、转化的三原则处理