接觸法制硫酸1課件

第三單元硫酸工業(yè)

接觸法制硫酸的化學(xué)原理引言

硫酸是化學(xué)工業(yè)中的重要產(chǎn)品之一。首先硫酸大量用于化肥和農(nóng)藥的生產(chǎn)，如每生產(chǎn)1噸的過(guò)磷酸鈣要消耗360公斤硫酸，化肥生產(chǎn)消耗占硫酸產(chǎn)量的50%以上；在有機(jī)合成工業(yè)中，硫酸用于各種磺化反應(yīng)和硝化反應(yīng)，生產(chǎn)醚、酯、有機(jī)酸、也要消耗硫酸；在無(wú)機(jī)化學(xué)工業(yè)中，HF、H3PO4等的生產(chǎn)及K、Fe、Cu、Zn、Al的硫酸鹽的生產(chǎn)等，都要消耗硫酸；在冶金工業(yè)中；國(guó)防工業(yè)中，如生產(chǎn)炸藥；石油工業(yè)、染料、人造纖維、食品、電池、搪瓷、醫(yī)藥、機(jī)械加工工業(yè)等許多部門，都要用到硫酸。硫酸的用途接觸法制硫酸1.二氧化硫的制取和凈化4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2高溫+2-10+3-2+4-244e－硫酸的生產(chǎn)工藝1.二氧化硫的制取和凈化4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2高溫主要反應(yīng)：主要設(shè)備：沸騰爐討論

為什么要將黃鐵礦粉碎成細(xì)小礦粒？礦粒細(xì)小，跟空氣接觸面積大，燃燒充分，燃燒快。

為什么要從爐底通入強(qiáng)大空氣流？使礦粒與空氣接觸更充分，燃燒快，反應(yīng)完全，提高原料的利用率。接觸法制硫酸爐氣SO2O2水蒸氣

砷和硒的化合物礦塵使催化劑中毒對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響凈化措施：除塵洗滌干燥N2

從沸騰爐中出來(lái)的爐氣主要有哪些？會(huì)不會(huì)對(duì)生產(chǎn)帶來(lái)影響？思考并解決兩個(gè)問(wèn)題（1）二氧化硫接觸氧化反應(yīng)在什么溫度、壓強(qiáng)下進(jìn)行最為有利？（2）在接觸室里裝有熱交換器的作用是什么？熱交換器的工作原理

內(nèi)有許多平行的金屬管道或蛇管

反應(yīng)后熱的SO3蒸汽在管內(nèi)自上而下流過(guò)

冷的SO2與O2混合氣體在管外由下而上流過(guò)通過(guò)管壁進(jìn)行熱交換接觸法制硫酸3.三氧化硫的吸收和硫酸的生成主要反應(yīng)：主要設(shè)備：吸收塔SO3+H2O=H2SO4

討論⑶為什么硫酸廠的尾氣不能直接排入大氣？⑷如何處理尾氣？由于尾氣中含有二氧化硫，如直接排入大氣，會(huì)造成污染。2NH3+H2O+SO2=(NH4)2SO3用氨水吸收(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+H2O+SO2化肥回收利用多步計(jì)算某硫酸廠用80%FeS2的黃鐵礦為原料制取硫酸，F(xiàn)eS2的利用率為90%，求用1000t黃鐵礦可制得98%的濃硫酸多少噸？高溫V2O52SO2+O22SO3△4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2SO3+H2O

H2SO4

分析：4FeS28SO28SO38H2SO4～～～FeS22H2SO4～得關(guān)系式：多步計(jì)算某硫酸廠用80%FeS2的黃鐵礦為原料制取硫酸，F(xiàn)eS2的利用率為90%，求用1000t黃鐵礦可制得98%的濃硫酸多少噸？解：設(shè)可制得98%的濃硫酸的質(zhì)量為xFeS22H2SO4～120196(1000t)(80%)(90%)(x)(98%)120:(1000t)(80%)(90%)=196:(x)(98%)x=

1200t答：可制得98%的濃硫酸1200噸用三句話概括反應(yīng)原理寫出三個(gè)主要反應(yīng)反應(yīng)分為三個(gè)主要階段三種主要設(shè)備三種主要雜質(zhì)三種凈化方法接觸氧化的三個(gè)適宜條件產(chǎn)生的“三廢”計(jì)算涉及的三個(gè)關(guān)系式造氣；接觸氧化；SO3的吸收沸騰爐；接觸室；吸收塔礦塵；砷、硒等化合物；水蒸氣除塵；洗滌；干燥壓強(qiáng)用常壓；溫度為400℃～500℃；催化劑主要為V2O5

廢氣(主要為SO2)；廢水(主要含硫酸)；廢渣(含鐵量較高)FeS2—2SO2；SO2～SO3；SO3～H2SO4總結(jié)逆流操作原理：化工生產(chǎn)中為增加物質(zhì)間的相互作用，提高吸收效果，常用逆流吸收，如吸收塔中98.3%的硫酸與SO3氣體逆流。為提高熱交換效果，熱交換器中冷熱流體采用逆流。循環(huán)操作原理：化工生產(chǎn)中為提高原料的轉(zhuǎn)化率和利用率，常將從反應(yīng)后混合物中分離出來(lái)的原料循環(huán)利用，如氨循環(huán)氧化制硝酸、從合成氨反應(yīng)后混合氣體中分離出氫氮原料氣循環(huán)利用。例1某同學(xué)設(shè)計(jì)如下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，模擬接觸法制硫酸的反應(yīng)原理。先加熱①處的硫鐵礦，打開(kāi)彈簧夾③，待硫鐵礦開(kāi)始燃燒，移去酒精燈，加熱②處催化劑，并打開(kāi)彈簧夾④?；卮鹣铝袉?wèn)題：硫鐵礦為硫化亞鐵寫出①處發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式＿＿＿＿；寫出②處發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式＿＿，此實(shí)驗(yàn)中提高SO2轉(zhuǎn)化率采取的方法是＿＿＿＿＿＿＿＿；指出錐形瓶a中的現(xiàn)象＿＿＿；錐形瓶b中的濃硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最好為＿＿＿＿，其理由是＿＿＿＿；若將a裝置刪去，則在b裝置后應(yīng)增添＿＿＿裝置，除去＿＿＿＿，防止＿＿＿＿＿＿。硫酸工業(yè)的三廢處理硫酸工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生哪些三廢？這些廢物又如何處理呢？硫酸生產(chǎn)的第三階段，即三氧化硫的吸收階段從吸收塔中排出含少量二氧化硫的廢氣。黃鐵礦礦粉在沸騰爐中燃燒后產(chǎn)生大量廢渣。爐氣的凈化、干燥過(guò)程中產(chǎn)生廢液。廢氣的處理你能想到哪些方法？硫酸生產(chǎn)中尾氣的處理有多種方法，具體采用哪種處理方法，取決于副產(chǎn)品的市場(chǎng)需求、成本核算等實(shí)際情況。1、尾氣的處理請(qǐng)同學(xué)們完成上述化學(xué)方程式。2、廢渣的利用廢渣的處理你能想到哪些方法？廢渣一般可作為制造水泥的輔料或用于制磚。若礦渣中含鐵品位高，經(jīng)處理后作為鐵礦煉鐵。

3、廢液處理用石灰乳中和其中的酸性雜質(zhì)Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O

含有硫酸的廢液處理你能想到什么妙招？硫酸生產(chǎn)過(guò)程中所涉及的三步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。1.S(s)＋O2(g)===SO2(g);ΔH=－2