高三化学硫酸的工业制法总结

高三化学硫酸的工业制法总结演示文稿第1页，共43页。（优选）高三化学硫酸的工业制法总结第2页，共43页。二、接触法制造硫酸的生产过程SO3H2SO4SO2S硫化物如FeS21二氧化硫的制取和净化2二氧化硫转化成三氧化硫

3三氧化硫的吸收和硫酸的生成第3页，共43页。沸腾炉炉气1.二氧化硫的制取和净化(造气）SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质，如As、Se等的化合物和矿尘等等。原料粉碎氧气4FeS2(固)+11O2(气)===2Fe2O3(固)+8SO2(气)高温除尘洗涤干燥第4页，共43页。2.二氧化硫氧化成三氧化硫2SO2+O2===2SO3V2O54500C沸腾炉接触室沸腾炉<600C5000C4500C8500C5000C热交换器催化剂下一步思考第5页，共43页。请同学们阅读教材P66-68页有关内容，讨论SO2接触氧化的最有利条件

因为SO2接触氧化是一个放热反应，根据化学平衡理论判断，此反应在温度较低的条件下进行有利。但是，温度较低时反应速率低，从综合经济考虑对生产不利。在实际生产中，选定4000C~5000C作为操作温度。

SO2的接触氧化也是一个气体总体积缩小的反应，表5-2的数据说明，增大气体压强，能相应提高SO2的平衡转化率，但提高得并不多。考虑到加压对设备的要求高，增大投资和能量消耗；而且，常压下4000C~5000C时，SO2的平衡转化率已经很高，所以硫酸工厂通常采用常压操作，并不加压。返回第6页，共43页。返回第7页，共43页。3.三氧化硫的吸收和硫酸的生成接触室沸腾炉吸收塔热交换5000C1500C98.3%H2SO4SO3+H2O===H2SO41450C尾气生产流程动态演示第8页，共43页。补充材料：硫酸的其它生产办法1.2(FeSO4·7H2O)===Fe2O3+SO2+SO3+14H2O2.SO2+NO2+H2O===H2SO4+NO2NO+O2===2NO2第9页，共43页。三、环境保护环境污染：大气污染、水污染、

土壤污染、食品污染、固体废

弃物、放射性污染、噪声污染

等。工业上的三废：废水、废渣、废气第10页，共43页。第11页，共43页。1.尾气处理尾气的组成：SO2,O2,N2(1)碱法：Na2CO3Na2CO3+SO2===Na2SO3+CO2(2)氨酸法：NH3·H2O2NH3·H2O+SO2===(NH4)2SO3+H2O第12页，共43页。3．尾气的吸收:通常工业上是用氨水来吸收SO2，其反应式为：SO2+2NH3·H2O=(NH4)2SO3+H2O,(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3,当吸收液中亚硫酸氢铵达到一定浓度后，再跟浓硫酸反应，放出二氧化硫气体，同时得到硫酸铵溶液。反应式：2NH4HSO3+H2SO4=2SO2↑+2H2O+(NH4)2SO4，(NH4)2SO3+H2SO4=SO2↑+H2O+(NH4)2SO4放出SO2可用于制液体二氧化硫作为化工原料，硫酸铵溶液经结晶、分离、干燥后制成固体硫酸铵肥料。尾气的组成：SO2,O2,N2第13页，共43页。生产过程中的污水，含有硫酸等杂质。Ca(OH)2＋H2SO4==CaSO4

＋2H2O2、污水处理3、废渣的利用第14页，共43页。总结三阶段造气接触氧化SO3的吸收三反应4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO22SO2+O2===2SO3SO3+H2O===H2SO4三净化除尘洗涤干燥三原理热交换循环利用逆流吸收三设备沸腾炉接触室吸收塔工业三废废渣废气废水第15页，共43页。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第16页，共43页。沸腾炉沸腾炉第17页，共43页。接触室接触室低温SO2O2

高温SO2O2SO3SO2O2第18页，共43页。吸收塔吸收塔第19页，共43页。第20页，共43页。总结三原料黄铁矿(或硫磺)空气98.3%的硫酸三选择压强:常压温度:400~500℃催化剂三杂质矿尘砷,硒化合物水蒸气三危害影响生产催化剂中毒腐蚀设备第21页，共43页。六、掌握多步计算的技能---（相当关系式计算）

（原子守恒）4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

高温2SO2+O22SO3催化剂加热SO3+H2OH2SO4FeS22SO22SO32H2SO4第22页，共43页。多步计算

例：含FeS272%的黄铁矿石在煅烧的时候，有2%的硫受到损失而混入炉渣，在SO2的氧化、吸收过程中，产率为98%，则由这种黄铁矿石10t可以制得98%的硫酸多少吨？解析：该题的解题关键是：转化成硫酸的硫来自硫铁矿。抓住了这一点就可以找出FeS2和H2SO4之间的关系式，即：FeS2——2S——2H2SO4有2%S损失即FeS2利用率为98%。在多步计算中重点掌握元素守恒。在反应过程中，可以把中间步骤的损失归结为原料或目标产物的损失。第23页，共43页。FeS2——————2H2SO412019610t×72%×98%×98%x×98%X=11.5t答：（略）解：设可制得98%的硫酸质量为x练习：KKP102(7)第24页，共43页。再见！第25页，共43页。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%

第26页，共43页。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

第27页，共43页。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。

第28页，共43页。①二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4FeS2＋11O2==2Fe2O3＋8SO2

高温第29页，共43页。沸腾炉炉气原料粉碎空气除尘洗涤干燥第30页，共43页。

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？讨论第31页，共43页。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；第32页，共43页。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第33页，共43页。净化设备：1、旋风分离器2、文丘里除尘3、水洗塔第34页，共43页。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：第35页，共43页。

②二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

发生的反应：2SO2＋O22SO3V2O5第36页，共43页。2．SO2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400℃～500℃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。

第37页，共43页。（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。

第38页，共43页。第39页，共43页。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