硫酸工業(yè)制法

1、關(guān)于硫酸的工業(yè)制法第一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月1了解工業(yè)制硫酸的化學(xué)原理、原料、設(shè)備和生產(chǎn)過程。2運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論分析SO2接觸氧化的條件。第二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月思考：怎樣制取硫酸？H2SO4SO3SO2SFeS2H2OO2O2O2 二氧化硫氣體的制備SO2 SO2 點(diǎn)燃4FeS211O2 2Fe2O38SO2 高溫二氧化硫的催化氧化催化劑三氧化硫的吸收 SO3 H2O H2SO41、接觸法制硫酸的主要反應(yīng)過程一、硫酸的工業(yè)制法-接觸法2SO2O2 2SO3第三張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第四張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于20

2、22年6月第五張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月硫酸工業(yè)生產(chǎn)流程動(dòng)畫 硫酸的工業(yè)生產(chǎn)沸 騰 爐接 觸 室吸 收 塔凈化冷 卻第六張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第七張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月沸騰爐沸 騰 爐照片第八張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月接觸室接 觸 室照片第九張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月吸收塔吸 收 塔第十張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月沸騰爐照片沸 騰 爐第十一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月接觸室照片接 觸 室第十二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月一、造氣1原料接觸法制硫酸可以用硫黃、黃鐵礦、

3、石膏、有色金屬冶煉廠的煙氣（含有一定量的SO2）等作原料。從原料成本、環(huán)境保護(hù)等角度考慮，硫黃是制硫酸的首選材料。我國由于硫黃礦產(chǎn)資源較少，主要用黃鐵礦作原料。世界硫酸產(chǎn)量的60%以上來自硫黃，另一方面，由于有色冶金工業(yè)的發(fā)展和日趨嚴(yán)格的環(huán)保法則，有色金屬冶煉煙氣制酸的產(chǎn)量逐年增加。相反，黃鐵礦制酸的比重卻呈下降趨勢(shì)，90年代初，世界硫酸生產(chǎn)的原料構(gòu)成為：硫黃 黃鐵礦 其他65% 16% 19%第十三張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2煅燒黃鐵礦將硫黃或經(jīng)過粉碎的黃鐵礦，分別放在專門設(shè)計(jì)的燃燒爐中，利用空氣中的氧氣使其燃燒，就可以得到SO2。煅燒黃鐵礦在沸騰爐中進(jìn)行。造氣階段的反應(yīng)原理

4、：S(s)+O2(g)=SO2(g)；H= -297kJ/mol或者FeS2(s)+O2(g)=Fe2O3(s)+2SO2(g)；H= -853kJ/mol第十四張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月黃鐵礦粉碎的目的：一是燃燒迅速，二是燃燒充分，提高原料的利用率。沸騰爐的名稱是因?yàn)閺臓t底通入的強(qiáng)大空氣流，在爐內(nèi)一定空間里把礦粒吹得劇烈翻騰，好像“沸騰著的液體”，所以，人們把這種燃燒爐叫做沸騰爐。在此階段中，空氣是過量的，目的就是讓黃鐵礦充分反應(yīng)。第十五張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月二氧化硫的制取和凈化發(fā)生的反應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備 沸騰爐 2、硫酸生產(chǎn)過程簡介4FeS211O2 = 2Fe

5、2O38SO2 高溫第十六張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月黃鐵礦空氣礦渣SO2、O2、 N2第十七張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第十八張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月沸騰爐爐氣原料粉碎空氣除塵洗滌干燥第十九張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 為什么要將黃鐵礦粉碎成細(xì)小礦粒？ 為什么要從爐底通入強(qiáng)大空氣流？討論第二十三張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月從燃燒爐中出來的氣體叫做爐氣，用燃燒黃鐵礦制得的爐氣

6、含有SO2、O2、N2、水蒸氣以及一些雜質(zhì)，如砷、硒等的化合物和礦塵等。雜質(zhì)和礦塵都會(huì)使釩催化劑中毒，水蒸氣對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)也有不良影響，因此，在進(jìn)行下一步氧化反應(yīng)前，必須對(duì)爐氣進(jìn)行凈化。爐氣凈化主要除去砷、硒等化合物和礦塵； 第二十四張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月爐氣的凈化爐氣的成分：凈化的目的：方法：除塵（除礦塵） 洗滌（除去砷、硒等化合物） 干燥（除水蒸氣）二氧化硫、氧氣、氮?dú)狻⑺魵?、礦塵、砷硒化合物等防止催化劑中毒和設(shè)備腐蝕第二十五張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月凈化設(shè)備：1、旋風(fēng)分離器2、文丘里除塵3、水洗塔第二十六張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十

7、七張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十八張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十九張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月二、接觸氧化1反應(yīng)原理SO2跟O2是在催化劑（如V2O5）表面上接觸時(shí)發(fā)生反應(yīng)的，所以，這種生產(chǎn)硫酸的方法叫做接觸法。從沸騰爐出來的氣體主要有：SO2、O2、N2，它們進(jìn)入接觸室，發(fā)生氧化反應(yīng)： 第三十張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月經(jīng)凈化的SO2、O2SO2、O2 SO3冷氣體熱氣體溫度較低的氣體溫度較高的氣體接觸室第三十一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 二氧化硫氧化成三氧化硫 生產(chǎn)設(shè)備：接觸室 得到的氣體：三氧化硫、氮?dú)狻?未

8、反應(yīng)的氧氣 和二氧化硫 發(fā)生的反應(yīng)：2SO2O2 2SO3V2O5第三十二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2SO2接觸氧化反應(yīng)條件選擇（1）溫度在具體實(shí)際生產(chǎn)中，溫度低了反應(yīng)速率就低，更為重要的是催化劑活性在低溫時(shí)不高，從綜合經(jīng)濟(jì)效益考慮，溫度過低對(duì)生產(chǎn)不利。在實(shí)際生產(chǎn)中，選定400500作為操作溫度，因?yàn)樵谶@個(gè)溫度范圍內(nèi)，催化劑的活性（反應(yīng)速率）和SO2的平衡轉(zhuǎn)化率（93.5%99.2%）都比較理想。第三十三張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）壓強(qiáng)理論上：接觸氧化是一個(gè)體積縮小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可提高SO2的轉(zhuǎn)化率。實(shí)際上：常壓操作，并不加壓。原因有

9、兩點(diǎn)：一是在常壓時(shí)SO2的平衡轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，增大壓強(qiáng)后，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率提高得并不多；二是加壓對(duì)設(shè)備的要求高且耗能多，這樣將增大投資和能量消耗。第三十四張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十五張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月進(jìn)入接觸室的SO2和O2需要加熱，而接觸氧化生成SO3時(shí)放出熱量，反應(yīng)環(huán)境溫度會(huì)不斷升高，用熱交換器將這些熱量來預(yù)熱SO2和O2反應(yīng)。 第三十六張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月為什么要換熱?由于接觸氧化是一個(gè)放熱反應(yīng)，要想增大SO2的轉(zhuǎn)化率、提高SO3的產(chǎn)率，平衡要向正反應(yīng)方向移動(dòng)，根據(jù)平衡移動(dòng)理論，高溫不利于SO3的生成，所以裝一個(gè)熱交換

10、器可用來把反應(yīng)生成的熱傳給需預(yù)熱的爐氣。 第三十七張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月逆流換熱在熱交換器中，冷氣體（SO2和O2等）在管道外流動(dòng)，熱氣體（SO3等）在管道內(nèi)流動(dòng)，兩種氣體流向是逆向的，這樣有利于熱交換充分。 第三十八張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月1SO3的吸收吸收過程是在吸收塔里進(jìn)行的。從接觸室出來的氣體，主要是SO3、N2以及未起反應(yīng)的O2和SO2。SO3與H2O化合生成H2SO4。H2SO4雖然由SO3跟H2O化合制得的，但工業(yè)上并不直接用H2O或稀H2SO4來吸收SO3。第三十九張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月98.3%H2SO4吸收塔尾氣發(fā)煙

11、H2SO4SO3O2、SO2、N2第四十張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月由于反應(yīng)SO3+H2O= H2SO4是一個(gè)放熱反應(yīng)，如果用水或稀硫酸吸收SO3，放出的熱量會(huì)使溶液形成大量的酸霧，不利于SO3的吸收，所以工業(yè)上用98.3%的濃酸吸收SO3，然后在水或稀硫酸中稀釋濃硫酸，制得各種濃度的硫酸產(chǎn)品。 不用水或稀硫酸吸收!第四十一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月三氧化硫跟水化合生成硫酸 發(fā)生的反應(yīng)：SO3H2O = H2SO4 用98.3%濃硫酸吸收三氧化硫生產(chǎn)設(shè)備：吸收塔第四十二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月吸收塔里裝填了大量瓷環(huán)，目的是增大接觸面積，吸收操作采取逆流形式也是為了讓SO3氣體和98.3%濃硫酸充分接觸，有利于吸收充分。第四十三張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 2NH3 + H2O + SO2 = (NH4)2SO3(NH4)2SO3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 +H2O + SO23、回收、凈化處理尾氣，保護(hù)環(huán)境。用氨吸收法回收二氧化硫(氨酸法)從吸收塔