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響和硝化反響，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H2SO4SO3SO2SFeS2H2OO2O2O2黃鐵礦的主要成分是FeS2〔二硫化亞鐵〕既然需要這么多硫酸，那么怎樣制取呢？二氧化硫的制取和凈化二氧化硫轉(zhuǎn)化成三氧化硫三氧化硫的吸收和硫酸的生成接觸法制硫酸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，反響完全，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：除塵洗滌枯燥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？2.二氧化硫氧化成三氧化硫主要反響：主要設(shè)備：接觸室〔轉(zhuǎn)化器〕2SO2(氣)+O2(氣)2SO3(氣)+196.6kJ思考并解決兩個(gè)問(wèn)題〔1〕二氧化硫接觸氧化反響在什么溫度、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？因?yàn)镾O2接觸氧化是一個(gè)放熱反響，根據(jù)化學(xué)平衡理論判斷，此反響在溫度較低的條件下進(jìn)行有利。但是，溫度較低時(shí)反響速率低，從綜合經(jīng)濟(jì)考慮對(duì)生產(chǎn)不利。在實(shí)際生產(chǎn)中，選定4000C~5000C作為操作溫度。SO2的接觸氧化也是一個(gè)氣體總體積縮小的反響，表5-2的數(shù)據(jù)說(shuō)明，增大氣體壓強(qiáng)，能相應(yīng)提高SO2的平衡轉(zhuǎn)化率，但提高得并不多。考慮到加壓對(duì)設(shè)備的要求高，增大投資和能量消耗；而且，常壓下4000C~5000C時(shí)，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，所以硫酸工廠通常采用常壓操作，并不加壓。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響后熱的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響：主要設(shè)備：吸收塔SO3+H2O=H2SO4

討論⑴工業(yè)上用什么吸收三氧化硫制取硫酸？⑵為什么不用水或稀硫酸來(lái)吸收三氧化硫？用98.3%的濃硫酸吸收三氧化硫三氧化硫與水化合時(shí)，放出大量熱。如用水或稀硫酸作吸收劑時(shí)，易形成酸霧，吸收速度減慢，不利于三氧化硫的吸收。接觸法制硫酸3.三氧化硫的吸收和硫酸的生成主要反響：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；枯燥壓強(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)小結(jié)：化工生產(chǎn)中的幾個(gè)原理增大反響物接觸面積：化工生產(chǎn)中要將礦石粉碎，以增大反響的接觸面積，有利反響進(jìn)行。如接觸法制硫酸中將黃鐵礦粉碎，增大與空氣的接觸面積，使燃燒充分。熱交換原理：化學(xué)反響通常是在一定溫度下進(jìn)行，化工生產(chǎn)中預(yù)熱反響物、移去多余的反響熱是通過(guò)熱交換操作進(jìn)行的。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，常將從反響后混合物中別離出來(lái)的原料循環(huán)利用，如氨循環(huán)氧化制硝酸、從合成氨反響后混合氣體中別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響原理。先加熱①處的硫鐵礦，翻開(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，并翻開(kāi)彈簧夾④。答復(fù)下列問(wèn)題：硫鐵礦為硫化亞鐵寫出①處發(fā)生的化學(xué)反響方程式＿＿＿＿；寫出②處發(fā)生的化學(xué)反響方程式＿＿，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＿＿＿＿；假設(shè)將a裝置刪去，那么在b裝置后應(yīng)增添＿＿＿裝置，除去＿＿＿＿，防止＿＿＿＿＿＿。如何提高化工生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益要從三方面考慮：a、環(huán)境保護(hù)與綜合利用原料b、能量的充分利用c、生產(chǎn)規(guī)模和廠址選擇根據(jù)綠色化學(xué)和可持續(xù)開(kāi)展的要求，一個(gè)現(xiàn)代化的化工企業(yè)，應(yīng)該朝著無(wú)廢物排出的“封閉式生產(chǎn)〞的方向努力。那么工業(yè)生產(chǎn)上如何實(shí)現(xiàn)上述要求呢？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、枯燥過(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、本錢核算等實(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。①氨水吸收，再用硫酸處理SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O②用Na2SO3溶液吸收，然后加熱吸收液SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO32NaHSO3===

Na2SO3＋SO2↑＋H2O③用NaOH溶液吸收，再用石灰乳和O2處理SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2ONa2SO3＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋2NaOH2CaSO3＋O2===2CaSO41、尾氣的處理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。假設(shè)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