1、第一节第一节 接触法制硫酸接触法制硫酸高三化学组 程克军硫酸的消费量是一个国家工业发达水平的一种标志硫酸的消费量是一个国家工业发达水平的一种标志硫酸的工业生产过程硫酸的工业生产过程SO3H2SO4SO2S黄铁矿黄铁矿FeS22 接触氧化接触氧化3 三氧化硫的吸收三氧化硫的吸收1 1 造气造气1.造气造气4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2高温高温S+O2=SO2点燃点燃沸腾炉沸腾炉设备：设备：空气空气 炉气炉气思考：思考：从沸腾炉出从沸腾炉出来的气体来的气体SO2是否纯净？是否纯净？为什么在下为什么在下一步反应前一步反应前“炉气炉气”必必须预先进行须预先进行净化和干燥净化和干燥?如何除
2、杂和如何除杂和净化？净化？矿渣思考：思考：焙烧焙烧黄铁矿的炉黄铁矿的炉子为什么叫子为什么叫沸腾炉？黄沸腾炉？黄铁矿为什么铁矿为什么要粉碎？为要粉碎？为什么通入强什么通入强大的空气流大的空气流？燃烧黄铁？燃烧黄铁矿为什么不矿为什么不要多加燃料要多加燃料？沸腾炉沸腾炉1 1：矿石粉碎：矿石粉碎增加与空气增加与空气接触面积接触面积增大反应速率增大反应速率2 2：强大空气流：强大空气流矿粒矿粒吹起吹起与空气接与空气接触充分触充分氧气充分氧气充分增大反增大反应速率应速率矿石利矿石利用率高用率高矿石利用率高矿石利用率高除尘除尘洗涤洗涤干燥干燥除去矿尘除去矿尘除除AsSeAsSe的化合物的化合物除去水除去水
3、防止催化防止催化剂中毒剂中毒损坏设备损坏设备不利生产不利生产炉气净化的目的炉气净化的目的2.接触氧化接触氧化2SO2+O2 =2SO3V2O5加热加热设备：设备：接触室接触室思考：思考：适宜条件的选择N2接接 触触 室室思考思考：接触室中热接触室中热交换器的作用交换器的作用?从接从接触室出来的气体成分触室出来的气体成分是什么？是什么？温度温度：400至至500 压强压强：常压常压催化剂：五氧化二催化剂：五氧化二 矾（矾（V2O5）接触室生产条件的选择接触室生产条件的选择:1 1：过量空气过量空气2 2：4004005005003 3：常压常压4 4：V V2 2O O5 5作催化剂作催化剂加快
4、反应速率加快反应速率催化剂的活性催化剂的活性 提高提高 SO2转化率转化率接触室沸腾炉600C5000C4500C8500C热交换器热交换器催化剂催化剂气体热交换气体热交换3.三氧化硫的吸收三氧化硫的吸收SO3+H2O=H2SO4设备：设备：吸收塔吸收塔吸吸 收收 塔塔思考：思考：吸收三吸收三氧化硫为什么不氧化硫为什么不用水和稀硫酸，用水和稀硫酸，而用而用98.3%的浓的浓硫酸？浓硫酸为硫酸？浓硫酸为什么必须从塔顶什么必须从塔顶喷下？喷下？接触室接触室沸腾炉沸腾炉吸收塔吸收塔热交换热交换 5000C1500C98.3%H2SO4尾气尾气硫酸工业生产的流程硫酸工业生产的流程沸沸 腾腾 炉炉接接
5、触触 室室吸吸 收收 塔塔净净化化冷冷 却却尾气尾气 空气空气黄铁矿黄铁矿空气空气沸腾炉沸腾炉燃烧燃烧炉气炉气炉渣炉渣净化后净化后的炉气的炉气接触室接触室催化氧化催化氧化SO3(SO2,N2,O2)98.3%98.3%浓硫酸浓硫酸吸收塔吸收塔发烟硫酸发烟硫酸水或水或 稀硫酸稀硫酸各种浓度的硫酸各种浓度的硫酸4.尾气处理尾气处理(1)尾气的成分尾气的成分:SO2（少量）、（少量）、O2、N2（2）尾气处理要经过两个过程：）尾气处理要经过两个过程：一是进行第二次氧化；一是进行第二次氧化；二是将两次氧化后的气体加以净化二是将两次氧化后的气体加以净化 后回收处理。后回收处理。(1)(1)纯碱法：纯碱法
6、：NaNa2 2COCO3 3 NaNa2 2COCO3 3+SO+SO2 2=Na=Na2 2SOSO3 3+CO+CO2 2(2)(2)氨酸法：氨酸法：NHNH3 3H H2 2O HO H2 2SOSO4 4 2NH2NH3 3H H2 2O+SOO+SO2 2=(NH=(NH4 4)2 2SOSO3 3+H+H2 2O O(NH(NH4 4)2 2SOSO3 3+H+H2 2SOSO4 4=(NH=(NH4 4)2 2SOSO4 4+SO+SO2 2+H+H2 2O O讨论讨论一、在硫酸工业生产中哪些地方涉及一、在硫酸工业生产中哪些地方涉及到了化学反应速率知识？到了化学反应速率知识？1
7、、硫或黄铁矿在送入沸腾炉之前要经过、硫或黄铁矿在送入沸腾炉之前要经过粉碎。粉碎。2、从沸腾炉底部鼓入强大空气流。、从沸腾炉底部鼓入强大空气流。3、二氧化硫的氧化过程中使用催化、二氧化硫的氧化过程中使用催化剂。剂。4、采用、采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化的浓硫酸吸收三氧化硫。硫。5、三氧化硫的吸收采用逆流原理。、三氧化硫的吸收采用逆流原理。6、在三氧化硫吸收中、在三氧化硫吸收中,吸收塔内填吸收塔内填入了大量瓷环。入了大量瓷环。二、在硫酸工业生产中哪些地方涉及二、在硫酸工业生产中哪些地方涉及到了化学平衡知识？到了化学平衡知识？1、经过净化、干燥的炉气中，氧气的含量相、经过净化、干燥的炉气中，氧气
8、的含量相 对要多。对要多。2、SO2、O2、SO3被冷却后，进一步在催化剂被冷却后，进一步在催化剂表面反应。表面反应。3、二氧化硫的二次催化氧化。、二氧化硫的二次催化氧化。4、选择适宜的反应温度。、选择适宜的反应温度。5、选择适宜的反应压强。、选择适宜的反应压强。硫酸工业总结硫酸工业总结工业制硫酸的主要内容工业制硫酸的主要内容 1用三句话概括反应原理：用三句话概括反应原理：燃烧硫磺或黄铁矿石制取燃烧硫磺或黄铁矿石制取SO2；SO2在适当温在适当温度和催化剂作用下氧化成度和催化剂作用下氧化成SO3；SO3与水化合生与水化合生成成H2SO4。2三个主要反应：三个主要反应：4FeS211O22Fe2
9、O3+8SO2；高温高温2SO2 +O2 2SO3催化剂催化剂加加 热热SO3H2OH2SO43 3三个生产阶段：造气；接触氧化；三个生产阶段：造气；接触氧化；SOSO3 3的吸收。的吸收。4 4三种设备：沸腾炉；接触室；吸三种设备：沸腾炉；接触室；吸收塔。收塔。5 5三种杂质：矿尘；砷、硒等化合三种杂质：矿尘；砷、硒等化合物；水蒸气物；水蒸气。6三种净化方法：除尘；洗涤；干三种净化方法：除尘；洗涤；干燥。燥。7 7接触氧化的三个适宜条件：常压；接触氧化的三个适宜条件：常压；400400500500；V V2 2O O5 5为催化剂。为催化剂。8三废：废气三废：废气(主要为主要为SO2)；废水
10、；废水(主主要含硫酸要含硫酸)；废渣；废渣(含铁量较高含铁量较高)。涉及硫酸工业的计算涉及硫酸工业的计算 燃烧燃烧1吨含二硫化亚铁吨含二硫化亚铁90%的黄铁矿，在的黄铁矿，在理论上能生产多吨理论上能生产多吨98%的硫酸（设有的硫酸（设有1.5%的硫的硫留在炉渣里且二氧化硫只有留在炉渣里且二氧化硫只有96%转化成三氧化转化成三氧化硫）？硫）？解析：解析：由工业生产硫酸的反应方程式可得下由工业生产硫酸的反应方程式可得下列关系式。列关系式。设：能生成设：能生成98%98%的硫酸的硫酸x x吨吨 FeSFeS2 2 2SO 2SO2 2 2SO2SO3 3 2H 2H2 2SOSO4 4 120 2 120 298981t1t90%90%(1-1.5%)(1-1.5%)96%xt xt98%98%x=1.42 x=1.42一种物质的转化率（损失率）一种物质的转化率（损失率）=该物质中某元素该物质中某元素的转化率（损失率）的转化率（损失率）
