硫酸的工業(yè)制法8

硫酸的工業(yè)制法學(xué)習(xí)“四個(gè)一”1、一條線：掌握以硫的轉(zhuǎn)化為關(guān)系的反應(yīng)原理FeSTSOTSOTHSO，所2324用原料是黃鐵礦（主要成分FeS2）或硫磺、空氣、98.3%的硫酸。2、一個(gè)中心：以工業(yè)制硫酸的基本原理為中心，掌握接觸法制硫酸生產(chǎn)過程：（五個(gè)三三原料、三階段、三方程、三設(shè)備、三凈化、幾說明）三階段SO2制取和凈化（造氣）SO2轉(zhuǎn)化為SO（接觸氧化）SO3吸收和h2so4的生成（SO3吸收）二方程4FeS2+1102^^2Fe2032 2 2 3+8SO22SO2+O2 ^^2SO3SO3+H2O=H2SO4三設(shè)備沸騰爐接觸室吸收塔有關(guān)原理礦石粉碎的目的：一是燃燒迅速二是燃燒充分，提高原料利用率逆流原理（熱交換器中：管外是冷氣體S02、O2,管內(nèi)是熱氣體SO3）目的：氣體流向是逆向的，有利于熱交換充分。逆流原理（用濃硫酸98.3%的濃硫酸，吸收氣體SO3），吸收塔內(nèi)加入填料，目的是增大接觸面積以充分吸收。設(shè)備中排出的氣體爐氣：so2、n2、o2。礦塵（除塵）；砷硒化合物（洗滌）；H2O氣（干燥）……凈化氣：so2、OoSO3（生成物）SO、O2（未反應(yīng)的）N2尾氣：SO2不能直接排入大氣中說明礦塵、雜質(zhì)：易使催化劑“中毒”H2O氣：腐蝕設(shè)備、影響生產(chǎn)接觸室內(nèi)壓強(qiáng)為常壓。為什么？一是常壓時(shí)SO2轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，加壓后其轉(zhuǎn)化率提咼不多，二是加壓對(duì)設(shè)備的要求高，會(huì)增大投資和能量消耗實(shí)際用濃硫酸98.3%的濃硫酸吸收so3，以免形成酸霧，不利于so3的吸收3、一處理：尾氣處理（氨水吸收）

氨水SO2(含N,02等)>(NH)SO或NHHSOh2so4、(NH)SO+SOTTOC\o"1-5"\h\z2 2 42 3 4 3 2 4 42 4 2其原理：2NH+HO+SO二(NH)SO2 2 42 3NH+HO+SO二NHHSO2 2 4 3(NH)SO+HSO二(NH)SO+SOT+HO2 3 2 4 42 4 2 22NHHSO+HSO二(NH)SO+2SOT+2HO3 2 4 42 4 2 2用氨水吸收尾氣既防止了二氧化硫污染空氣，又使得二氧化硫被充分的回收利用，而硫酸銨可作為化學(xué)肥料。4、一計(jì)算：多步反應(yīng)的計(jì)算在有關(guān)工業(yè)生產(chǎn)計(jì)算中，首先要理解以下幾個(gè)概念1）物質(zhì)的純度（%1）物質(zhì)的純度（%）不純物中所含純物質(zhì)的質(zhì)量

不純物質(zhì)總質(zhì)量x100%（2）原料的利用率（（2）原料的利用率（％）=實(shí)際利用原料量x100%實(shí)際投入原料總量實(shí)際利用原料量=（1-原料的損耗率）X實(shí)際投入原料總量3)產(chǎn)品的產(chǎn)率(%)=3)產(chǎn)品的產(chǎn)率(%)=產(chǎn)品的實(shí)際產(chǎn)量產(chǎn)品的理論產(chǎn)量x100%理論產(chǎn)量＞實(shí)際產(chǎn)量計(jì)算的簡捷方法是抓住純凈物的量。即將原料量折算為實(shí)際參加反應(yīng)的純凈物的量，求出產(chǎn)品的純凈物的量，再折算為不純產(chǎn)品的量。多步反應(yīng)一步計(jì)算的關(guān)鍵，是根據(jù)正確的各步反應(yīng)的化學(xué)方程式，找出起始原料與最終產(chǎn)物之間的物質(zhì)的量之比列出相應(yīng)的關(guān)系式，然后進(jìn)行計(jì)算。（4）解題規(guī)律依據(jù)多步反應(yīng)的化學(xué)方程式或元素的守恒原則，推導(dǎo)出起始原料與最終產(chǎn)物之間的定量關(guān)系式，一步求解。（5）解題注意如所給反應(yīng)物或生成物是不純量，應(yīng)先折算為純量再進(jìn)行計(jì)算。給出某元素或某物的損失率，應(yīng)先換算成轉(zhuǎn)化率再進(jìn)行計(jì)算。轉(zhuǎn)化率=1-損失率。某一化合物中兀素的損失率=該化合物的損失率；中間產(chǎn)物的損失率=原料的損失率。例1：有關(guān)接觸法制硫酸的敘述，其中正確的是（ ）用硫或硫鐵礦均可作為原料尾氣含二氧化硫，進(jìn)入接觸室以前不需再凈化處理送進(jìn)沸騰爐的礦石不需粉碎，燃燒硫鐵礦應(yīng)不斷添加燃料接觸室中的熱交換器的作用是冷卻沸騰爐出來的爐氣分析：接觸法制硫酸，關(guān)鍵是將so2與o2通過催化劑（v2o5）的作用，接觸氧化為SO3,至于獲得S02,可以將硫燃燒而得，也可以煅燒硫鐵礦（主要成分FeS2）而得。所以A說法正確。尾氣中是含有so2,但其含量極少，在實(shí)際生產(chǎn)中沒有價(jià)值再送入接觸室去氧化，一般作回收處理。塊狀礦石不易燃燒，故必須粉碎。從化工生產(chǎn)原理上講，叫做增大反應(yīng)物接觸面積，有利于加快化學(xué)反應(yīng)。另外硫鐵礦燃燒過程是放熱的，所以點(diǎn)燃以后不需添加燃料。接觸室中的熱交換器的作用是加熱進(jìn)入接觸室的so2和O2混合氣體，同時(shí)冷卻反應(yīng)后生成SO3等氣體，而沸騰爐出來的爐氣在進(jìn)入接觸室前早已冷卻、凈化等處理。答案：A例2：取1g含SiO2和FeS2的礦石試樣，在氧氣中充分灼燒，殘余固體質(zhì)量是0.84g,若取這種礦石lOOOt,生產(chǎn)過程中有2%硫損耗，這樣可以制得98%硫酸多少噸？分析：解答本題，首先要求出不純的硫鐵礦石的純度。考慮到礦石中含的SiO2在灼燒過程中不會(huì)有什么變化（無造渣材料的情況下），這樣，礦石經(jīng)在氧氣中充分灼燒后，其中含的FeS2完全轉(zhuǎn)化為Fe2O3。根據(jù)轉(zhuǎn)化過程中物質(zhì)的量關(guān)系2FeS~FeO，可知前后固體物2 23 2 2 3質(zhì)的質(zhì)量變化為每240g變?yōu)?60g,即減少80g。根據(jù)題意1g試樣，灼燒后固體質(zhì)量為0.84g,即減少0.16g,這樣不難求出礦石中含F(xiàn)eS2的純度。接著由硫鐵礦石制硫酸的三個(gè)反應(yīng)，找出起始反應(yīng)物（FeS2）與最終生成物（H2SO4）間的物質(zhì)的量關(guān)系（即FeS2~2H2SO4）,利用這個(gè)關(guān)系式，即可方便而簡捷地計(jì)算出相應(yīng)的答案。為防止差錯(cuò)，應(yīng)注意硫損失2%,實(shí)際上可以看作原料（FeS2）損失2%,即原料利用率為98%，然后一律折算為實(shí)際參加反應(yīng)的純凈物質(zhì)的量代入關(guān)系量進(jìn)行計(jì)算。解：（1）設(shè)1g礦石試樣含F(xiàn)eS2質(zhì)量為x4FeS+11O鍛燒2FeO+8SO 固體質(zhì)量差222324x120g 2x160g 160gx 0.16g480：160=x：016g x=0.48g所以礦石中含F(xiàn)eS%=04逖x100%=48%2 1g(2)設(shè)1000t這種礦石可以制得98%硫酸的質(zhì)量為y鍛燒由反應(yīng)4FeS+11O 2FeO+8SO22232催化劑、TOC\o"1-5"\h\z2SO