-硫酸工業(yè)用途

1、用硫燃燒生成二氧化硫，這固然是一用硫燃燒生成二氧化硫，這固然是一種方法，但根據(jù)種方法，但根據(jù)我國我國資源情況，實際資源情況，實際生產(chǎn)中通常用生產(chǎn)中通常用燃燒黃鐵礦燃燒黃鐵礦的方法來制的方法來制取二氧化硫，二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化取二氧化硫，二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫，是在接觸室內(nèi)進行的，因此，稱硫，是在接觸室內(nèi)進行的，因此，稱為接觸法制硫酸。為接觸法制硫酸。 硫酸有那么多用途，工業(yè)上是如何生硫酸有那么多用途，工業(yè)上是如何生產(chǎn)的呢？請同學(xué)們根據(jù)所學(xué)過的硫及其氧產(chǎn)的呢？請同學(xué)們根據(jù)所學(xué)過的硫及其氧化物知識，討論生產(chǎn)硫酸的原理?；镏R，討論生產(chǎn)硫酸的原理。 第一節(jié)第一節(jié) 接觸法制硫酸接觸法制硫酸 接觸法制

2、硫酸分三個階段，第一階段是二氧化接觸法制硫酸分三個階段，第一階段是二氧化硫的制取和凈化，第二階段是二氧化硫氧化成三氧硫的制取和凈化，第二階段是二氧化硫氧化成三氧化硫，第三階段是三氧化硫的吸收和硫酸的生成化硫，第三階段是三氧化硫的吸收和硫酸的生成. 4FeS2 +11 O2 2Fe2O3 + 8SO2 高高 溫溫氧化劑：氧化劑：還原劑：還原劑：氧化產(chǎn)物：氧化產(chǎn)物：還原產(chǎn)物：還原產(chǎn)物：O2FeS2Fe2O3 、SO2Fe2O3 、SO2如果有如果有4摩爾的摩爾的FeS2參加反應(yīng)，電子轉(zhuǎn)移為參加反應(yīng)，電子轉(zhuǎn)移為 摩爾。摩爾。44一、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理一、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理第一步：造氣第一步：造氣4F

3、eS2 +11 O2 2Fe2O3 + 8SO2 高高 溫溫一、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理一、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理SO3 + H2O H2SO4第一步：造氣第一步：造氣第二步：接觸氧化第二步：接觸氧化第三步：三氧化硫的吸收第三步：三氧化硫的吸收沸騰爐沸騰爐接觸室接觸室吸收塔吸收塔2SO2 + O2 2SO3催化劑催化劑加加 熱熱S + O2 SO2 點燃點燃空氣空氣 爐氣爐氣礦渣礦渣1、造氣、造氣主要設(shè)備：主要設(shè)備：沸沸 騰騰 爐爐二、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的流程二、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的流程主要反應(yīng)：主要反應(yīng)：4FeS2 +11 O2 2Fe2O3 + 8SO2 高高 溫溫思考：思考：焙燒黃鐵礦的爐子為焙燒黃鐵礦的爐子

4、為什么叫沸騰爐？黃鐵礦為什什么叫沸騰爐？黃鐵礦為什么要粉碎？為什么通入強大么要粉碎？為什么通入強大的空氣流？燃燒黃鐵礦為什的空氣流？燃燒黃鐵礦為什么不要多加燃料？么不要多加燃料？擴大反應(yīng)物的接觸面擴大反應(yīng)物的接觸面，通入強大的空氣流，通入強大的空氣流可以加快反應(yīng)，提高可以加快反應(yīng)，提高原料利用率，這種方原料利用率，這種方法常用于工業(yè)生產(chǎn)中法常用于工業(yè)生產(chǎn)中,黃鐵礦燃燒反應(yīng)是黃鐵礦燃燒反應(yīng)是放熱的，故燃燒的黃放熱的，故燃燒的黃鐵礦不需要多加燃料鐵礦不需要多加燃料 。空氣空氣 爐氣爐氣礦渣礦渣1、造氣、造氣主要設(shè)備：主要設(shè)備：沸沸 騰騰 爐爐二、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的流程二、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的流程主要反應(yīng)：主

5、要反應(yīng)：4FeS2 +11 O2 2Fe2O3 + 8SO2 高高 溫溫思考：思考：爐氣的爐氣的主要成主要成分是分是什什么？為么？為什么對什么對爐氣進爐氣進行凈化行凈化和干燥和干燥處理？處理？爐氣的主要成分是爐氣的主要成分是SO2、O2、N2、H2O（g）以及一以及一些雜質(zhì)，如砷、些雜質(zhì)，如砷、硒等的化合物和硒等的化合物和礦塵等。礦塵等。（1）雜質(zhì)和礦塵）雜質(zhì)和礦塵都會使催化劑中毒都會使催化劑中毒（2）水蒸氣對設(shè)）水蒸氣對設(shè)備和生產(chǎn)有不良影備和生產(chǎn)有不良影響響討論、討論、 SO2轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)化成SO3的反應(yīng)特點是什么？第二的反應(yīng)特點是什么？第二生產(chǎn)階段的反應(yīng)條件是什么？為什么采用這個條件呢？生產(chǎn)階

6、段的反應(yīng)條件是什么？為什么采用這個條件呢？ 反應(yīng)條件：反應(yīng)條件：反應(yīng)特點：可逆反應(yīng)；正反應(yīng)為放熱的、反應(yīng)特點：可逆反應(yīng)；正反應(yīng)為放熱的、氣體體積縮小的反應(yīng)氣體體積縮小的反應(yīng)2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g);H=- 196.6kJ/mol催化劑催化劑高溫高溫高壓、高壓、 催化劑催化劑400-500、催化劑：五氧化二礬（V2O5）溫度： 400至500攝氏度壓強： 常壓N2接接 觸觸 室室思考：思考：接觸室中熱交換器的作用接觸室中熱交換器的作用?從從接觸室出來的氣體成分是什么？接觸室出來的氣體成分是什么？2、接觸氧化接觸氧化 主要設(shè)備：主要設(shè)備：接觸室接觸室主要反應(yīng)：主要反應(yīng)：2SO

7、2 + O2 2SO3催化劑催化劑加加 熱熱熱交換原理：熱交換原理：熱交換氣中冷熱氣體熱交換氣中冷熱氣體的流向是相反的，冷的氣體的流向是相反的，冷的氣體（SO2、O2、N2）被預(yù)熱，而熱的氣體被預(yù)熱，而熱的氣體（SO3、 SO2、O2、N2）被冷卻，這種方式能被冷卻，這種方式能夠節(jié)約能源，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采夠節(jié)約能源，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用。用。二氧化硫與氧氣生成三氧化硫的反二氧化硫與氧氣生成三氧化硫的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，因此從接觸室出來應(yīng)是可逆反應(yīng)，因此從接觸室出來的氣體為的氣體為三氧化硫、二氧化硫、氧三氧化硫、二氧化硫、氧氣和氮氣氣和氮氣的混合氣。的混合氣。3、SO3的的吸收吸收 主要設(shè)備：主要

8、設(shè)備：吸收塔吸收塔主要反應(yīng)：主要反應(yīng)：SO3 + H2O H2SO4吸吸 收收 塔塔思考：思考：吸收三氧化硫為什么不用水吸收三氧化硫為什么不用水和稀硫酸，而用和稀硫酸，而用98.3%的濃硫酸？的濃硫酸？濃硫酸為什么必須從塔頂噴下？濃硫酸為什么必須從塔頂噴下？逆流原理：逆流原理：三氧化硫與水反應(yīng)，三氧化硫與水反應(yīng)，放出大量的熱，用水或稀硫酸吸放出大量的熱，用水或稀硫酸吸收三氧化硫易形成酸霧，酸霧的收三氧化硫易形成酸霧，酸霧的形成不利于氣體三氧化硫被進一形成不利于氣體三氧化硫被進一步吸收，吸收速度慢，且吸收不步吸收，吸收速度慢，且吸收不完全，完全，98.3%的濃硫酸從塔頂淋下，的濃硫酸從塔頂淋下，

9、氣體由下往上，流向相反，充分氣體由下往上，流向相反，充分接觸，吸收更完全，接觸，吸收更完全，由此看來工由此看來工業(yè)生產(chǎn)上特別重視生產(chǎn)的速度及業(yè)生產(chǎn)上特別重視生產(chǎn)的速度及原料的利用率。原料的利用率。二、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的流程二、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的流程沸沸 騰騰 爐爐接接 觸觸 室室吸吸 收收 塔塔凈凈化化冷冷 卻卻尾尾氣氣 空氣空氣討論討論一、在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中哪些地方涉及到了一、在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中哪些地方涉及到了化學(xué)反應(yīng)速率知識？化學(xué)反應(yīng)速率知識？1、硫磺或黃鐵礦在送入沸騰爐之前要經(jīng)過粉碎。、硫磺或黃鐵礦在送入沸騰爐之前要經(jīng)過粉碎。2、從沸騰爐底部鼓入強大空氣流。、從沸騰爐底部鼓入強大空氣流。3、二氧化硫

10、的氧化過程中使用催化劑。、二氧化硫的氧化過程中使用催化劑。4、采用、采用98.3%的濃硫酸吸收三氧化硫。的濃硫酸吸收三氧化硫。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、在吸收塔中填入了大量瓷環(huán)。、在吸收塔中填入了大量瓷環(huán)。二、在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中哪些地方涉及到了化二、在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中哪些地方涉及到了化學(xué)平衡知識？學(xué)平衡知識？1、經(jīng)過凈化、干燥的爐氣中，氧氣、經(jīng)過凈化、干燥的爐氣中，氧氣的含量相對要多。的含量相對要多。2、選擇適宜的反應(yīng)溫度。、選擇適宜的反應(yīng)溫度。3、選擇適宜的反應(yīng)壓強。、選擇適宜的反應(yīng)壓強。在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與

11、說明生產(chǎn)操作的主要原因明生產(chǎn)操作的主要原因 兩者都正確的是：兩者都正確的是： A、硫鐵礦燃燒前要粉碎，因為大塊的硫、硫鐵礦燃燒前要粉碎，因為大塊的硫鐵礦不能沸騰燃燒鐵礦不能沸騰燃燒 B、從沸騰爐出來的氣體需要凈化，因為爐、從沸騰爐出來的氣體需要凈化，因為爐氣中二氧化硫會與雜質(zhì)反應(yīng)氣中二氧化硫會與雜質(zhì)反應(yīng) C、二氧化硫氧化成三氧化硫進需要使用、二氧化硫氧化成三氧化硫進需要使用催化劑，這樣可以提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率催化劑，這樣可以提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率 D、三氧化硫用、三氧化硫用98.3%的濃硫酸吸收，目的的濃硫酸吸收，目的是防止形成酸霧，以便使三氧化硫吸收完全是防止形成酸霧，以便使三氧化硫吸收完全D

12、1用三句話概括反應(yīng)原理：用三句話概括反應(yīng)原理： 燃燒硫磺或黃鐵礦石制取燃燒硫磺或黃鐵礦石制取SO2；SO2在適當(dāng)溫度和催在適當(dāng)溫度和催化劑作用下氧化成化劑作用下氧化成SO3；SO3與水化合生成與水化合生成H2SO4。2三個主要反應(yīng)：三個主要反應(yīng)：4FeS2(s)11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)；H=-3412 kJ/mol2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)；H-196.6 kJ/mol；SO3(g)H2O(l)H2SO4(l)；H=- 130.3 kJ/mol。3 3三個生產(chǎn)階段：造氣；接觸氧化；三個生產(chǎn)階段：造氣；接觸氧化；SOSO3 3的吸收。的吸收。 4 4三種設(shè)備

13、：沸騰爐；接觸室；吸收塔。三種設(shè)備：沸騰爐；接觸室；吸收塔。 5 5三種雜質(zhì)：礦塵；砷、硒等化合物；水蒸氣。三種雜質(zhì)：礦塵；砷、硒等化合物；水蒸氣。 硫酸工業(yè)總結(jié)硫酸工業(yè)總結(jié)三原料：三原料：黃鐵礦，空氣，水黃鐵礦，空氣，水6三種凈化方法：洗滌；除塵；干燥。三種凈化方法：洗滌；除塵；干燥。 7 7接觸氧化的三個適宜條件：壓強用常壓；溫接觸氧化的三個適宜條件：壓強用常壓；溫度為度為400400500500；催化劑主要為；催化劑主要為V V2 2O O5 5。 8三廢：廢氣三廢：廢氣(主要為主要為SO2)；廢水；廢水(主要含硫酸主要含硫酸)；廢渣廢渣(含鐵量較高含鐵量較高)。三階段三階段造氣造氣接觸氧化接觸氧化SO3的吸收的吸收三原料三原料三反應(yīng)三反應(yīng)（均放熱）（均放熱）4FeS2 +