工业接触法制硫酸.ppt

1、硫酸工业,硫酸工业的知识要点及要求： 1、工业制硫酸的原理、原料、流程及设备。 2、每一阶段的最佳工艺条件。掌握如何利用理论知识选择最佳工艺条件。 3、关于硫酸工业综合经济效益的讨论。,硫酸工业复习小结,一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程,黄铁矿(硫磺)、空气,98.3% 浓硫酸,-,硫酸工业生产的原理,第一步：,第一步：,氧化剂：,还原剂：,氧化产物：,还原产物：,O2,FeS2,Fe2O3 、SO2,Fe2O3 、SO2,如果有4摩尔的FeS2参加反应，电子转移为 摩尔。,44,硫酸工业生产的原理,第一步：,第一步：,第二步：,第三步：,硫酸工业生产流程动画,硫酸生产的三大设备,沸 腾

2、炉,接 触 室,吸 收 塔,沸 腾 炉,黄铁矿(硫磺)、空气,98.3% 浓硫酸,矿石粉碎 炉气净化,-,矿渣、矿尘、洗涤液,-,一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程,接 触 室,讨论、 SO2转化成SO3的反应特点是什么？第二生产阶段的反应条件是什么？为什么采用这个条件呢？,反应条件：,反应特点：可逆反应；正反应为放热的、气体体积缩小的反应,催化剂的活性、反应速率、平衡转化率、设备以及能耗等,低温、,高压、,催化剂,400-500、,常压、,黄铁矿(硫磺)、空气,98.3% 浓硫酸,矿石粉碎 炉气净化,用两层催化剂 用热交换器,-,矿渣、矿尘、洗涤液,-,吸 收 塔,黄铁矿(硫磺)、空气,9

3、8.3% 浓硫酸,铁矿粉碎， 炉气净化,用两层催化剂 用热交换器,用98.3%的浓硫酸吸收SO3,-,矿渣、矿尘、洗涤液,尾气,-,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,练习2、在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因 两者都正确的是： A、硫铁矿燃烧前要粉碎，因为大块的硫铁矿不能沸腾燃烧 B、从沸腾炉出来的气体需要净化，因为炉气中二氧化硫会与杂质反应 C、二氧化硫氧化成三氧化硫进需要使用催化剂，这样可以提高二氧化硫的转化率 D、三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以便使三氧化硫吸收完全,D,一、接触法制硫酸的

4、反应原理和生产过程,硫酸工业复习小结,二、关于硫酸工业综合经济效益的讨论。,三阶段 、三设备、三反应,讨论1：我们从哪几方面来考虑硫酸工业的综合经济效益？,原料、能量、规模、厂址、环保,讨论2、为获得最佳经济效益，只要将三废排出厂外就行了。这种说法对吗？为什么,不对，因随意排放“三废”会污染环境,讨论3、可能会造成哪些具体的污染？,废气会污染大气，导致酸雨；废渣废液会污染水体和土壤,讨论4、硫酸工厂的三废如何综合利用呢？,废气处理：,用氨水吸收，再用硫酸处理,废渣处理：,制水泥的辅料、制砖、 用作冶金原料（炼铁）,废液处理：,作劣质硫酸直接使用、制副产品石膏,环保 工艺 原料 成本 能源 规模

5、 年产4万吨以上 原料、水源 厂址 能源、交通 土地供应、市场需求等,练习：某工厂利用废铜屑与浓硫酸反应制硫酸铜，现有两条工艺流程可供选择： 浓H2SO4 蒸发结晶 ACu CuSO4 硫酸铜晶体 加热 加热 H2SO4 蒸发结晶 B。Cu CuO CuSO4 硫酸铜晶体 试评价两方案的优劣。,解析；方案A有两点不足：生成的二氧化硫对大气有污染；参加反应的硫酸利用率只有50%，方案B克服了两点不足，故方案B更合理。,练习：某工厂利用废铜屑与浓硫酸反应制硫酸铜，现有两条工艺流程可供选择： 浓H2SO4 蒸发结晶 ACu CuSO4 硫酸铜晶体 加热 加热 H2SO4 蒸发结晶 B。Cu CuO

6、CuSO4 硫酸铜晶体,实验证明铜不能在低温下与氧气反应，也不能与稀硫酸共热反应，但工业上却是将废铜屑倒入热的稀硫酸中并通入空气来制取硫酸铜溶液的。,写出铜屑在此状态下被溶解的化学方程式：,2,2,2,2,硫酸工业,一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程 三阶段 、三设备、三反应,二、关于硫酸工业综合经济效益的讨论。 原料、能量、规模、厂址、环保,三、有关化工生产的计算,H2SO4,SO3,SO2,S,FeS2,SO3 + H2O=H2SO4,S+O2=SO2,点燃,催化剂,三个反应原理,2SO2+O2 2SO3,1、SSO2SO3H2SO4 2、FeS22SO22SO32H2SO4,练习:含F

7、eS280%的硫铁矿，煅烧时损失硫5%，SO2氧化时损失20%硫，求制取1吨98%的浓硫酸需这种矿石_吨。,解答：,1.写出各步反应的化学方程式,2.根据化学方程式列出关系式,3.根据守恒原理进行计算,FeS2 2H2SO4 120 298,4FeS2 +11 O2 2Fe2O3 + 8SO2 2SO2 + O2 2SO3 SO3 + H2O H2SO4,FeS2 2SO2 2SO3 2H2SO4,x80%,(1-5%),(1-20%),1t98%,练习:含FeS280%的硫铁矿，煅烧时损失硫5%，SO2氧化时损失20%硫，求制取1吨98%的浓硫酸需这种矿石_吨。,解答：,3.根据硫元素守恒得

8、出关系式：,FeS2 2H2SO4,x80%,(1-5%),(1-20%),1t98%,120 298,解答：,3.根据硫元素守恒可得：,S H2SO4,练习：某化工厂设计院承担某硫酸厂的设计任务，该厂要求：控制污染和提高生产效率，不再使用黄铁矿，改用固体硫为原料；每天生产98%的硫酸50吨，其中SO2的转化率为80%；求每天消耗含杂质5%的固体硫多少吨？,32 98,x(1-5%)80%,50t98%,练习、黄铜矿（主要成分CuFeS2 ）是提取铜的主要原料。 （1）取12.5g黄铜矿样品，经测定含3.60硫（杂质不含硫），则矿样中CuFeS2的含量为多少？,（2）已知2 CuFeS2 +4O2Cu2S+3SO2+FeO（炉渣），产物Cu2S在1200 高温下继续反应： 2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2 ;2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2 ,则由2摩尔CuFeS2完全反应生成2摩尔铜时，需消耗氧气的物质的量是：,CuFeS2 - 2S,184 64,12.5Xg 3.60g,由已知反应方程式可得： 2 CuFeS2 +5O22Cu+4SO2+2FeO,5摩尔,一、接触法制硫