e硫酸工業(yè)課件

硫酸工業(yè)高考要求1、了解硫酸工業(yè)的原理、流程及設(shè)備2、理解硫酸工業(yè)的效益問題3、理解物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的問題一、工業(yè)制硫酸的理論分析：接觸法制硫酸的反應(yīng)原理是:用硫磺或黃鐵礦、石膏、有色金屬冶煉廠的含二氧化硫煙氣等作原料制取二氧化硫，使二氧化硫在適當?shù)臏囟群痛呋瘎┑淖饔孟卵趸扇趸?，再使三氧化硫跟水化合生成硫酸。說明：1.選擇制取要硫酸的原料從實際出發(fā),世界上主要用硫磺作原料,而我國主要用黃鐵礦作原料.2.SO2跟氧氣是在催化劑的表面接觸時起反應(yīng)的,接觸法的名稱即由此而得.FeS2H2SO4SO3SO2

1、造氣

2、接觸氧化

3、三氧化硫的吸收硫酸工業(yè)三方程3、SO3（g）+H2O（l）

=H2SO4（l）；

△H=－130.3kJ/mol2、SO2（g）+O2（g）

SO3（g）；△H=－98.3kJ/molV2O5400—500℃121、S（S）+O2（g）

SO2（g）;△H=－297kJ/molFeS2（S）+O2（g）

Fe2O3（S）+2SO2（g）；

△H=－853kJ/mol點燃高溫11412一、三個反應(yīng)方程式接觸法制硫酸的工業(yè)流程1：造氣二、工業(yè)流程分析沸騰爐

4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2高溫考慮3：從沸騰爐中出來的氣體叫做爐氣。試分析黃鐵礦燃燒后爐氣中含有哪些物質(zhì)？SO2、O2、N2、水蒸氣以及一些雜質(zhì)，如As、Se等的化合物和礦塵等等。洗滌干燥除塵SO2、O2、N2容易使催化劑中毒腐蝕設(shè)備，影響生產(chǎn)考慮1：為什么要將黃鐵礦粉碎成細小礦粒？考慮2：為什么要從爐底通入強大空氣流？2SO2+O22SO3；△H=-196.6kJ/mol討論：根據(jù)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論,考慮綜合經(jīng)濟效益，你認為采取哪些措施(催化劑、濃度、溫度、壓強)可以提高SO2的利用率?濃度：增大廉價原料的用量以增大O2的濃度，可以提高SO2的利用率，從而降低生產(chǎn)成本。溫度：從平衡角度看，此反應(yīng)在較低溫度下進行最為有利，但溫度低時催化劑活性不高，反應(yīng)速率低，從綜合經(jīng)濟效益考慮，對生產(chǎn)不利。故在實際生產(chǎn)中，選定450℃左右。壓強：考慮到加壓對設(shè)備的要求高，投資大和能耗大，且常壓下400℃-500℃時，SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，從綜合經(jīng)濟效益考慮，在實際生產(chǎn)中，通常采用常壓操作。并不加壓。V2O5接觸法制硫酸的工業(yè)流程2：接觸氧化二、工業(yè)流程分析考慮：SO2的接觸氧化需在450℃條件下進行：①反應(yīng)前要把低溫的爐氣預(yù)熱到這個溫度。②該反應(yīng)放熱，環(huán)境溫度會升高，不利于SO3生成。有什么辦法可以將熱量充分利用起來？熱交換原理：一種流體在管道內(nèi)流動，另一種流體在管道外流動。兩種流體通過管壁進行熱交換。冷的流體被加熱；熱的流體被冷卻。接觸室接觸室低溫SO2O2

高溫SO2O2SO3SO2O2接觸法制硫酸的工業(yè)流程3：三氧化硫的吸收SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l);△H＝－130.3kJ/mol考慮：實際生產(chǎn)為什么不用水或稀硫酸來吸收三氧化硫？常用98.3%的硫酸作吸收劑?。?！

三氧化硫如用水或稀硫酸作吸收劑時，易形成酸霧，吸收速度減慢，不利于三氧化硫的吸收。二、工業(yè)流程分析吸收塔98.3%H2SO4尾氣逆流吸收：(SO3從塔的下部通入,98.3%的硫酸從塔頂噴下):增大SO3和H2SO4的接觸面積,強化吸收過程.SO3、SO2、N2、O2濃硫酸考慮：吸收過程在吸收塔中進行。采取何種方式可以保證SO3被98.3%的濃硫酸完全吸收？硫酸工業(yè)生產(chǎn)流程動畫硫酸的工業(yè)生產(chǎn)（三設(shè)備）沸騰爐接觸室吸收塔凈化冷卻具體內(nèi)容三原料三反應(yīng)三設(shè)備三原理三凈化硫酸工業(yè)制法的五個“三”SO3＋H2OH2SO4

V2O5400~500℃2SO2＋O2

SO3高溫4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2；黃鐵礦、空氣、98.3%濃H2SO4沸騰爐、接觸室、吸收塔充分接觸原理、熱交換原理、逆流吸收原理除塵、洗滌、干燥考慮：尾氣的組成：SO2

、O2、N2.由于含有二氧化硫，如直接排入大氣，會造成污染；同時也會造成原料的浪費。如何處理尾氣？

氨水法：NH3·H2O2NH3·H2O+SO2===(NH4)2SO3+H2ONH3·H2O+SO2===NH4HSO3一、將尾氣再次通入到接觸室，進行再次氧化，吸收；二、將再次氧化吸收后的尾氣進行回收處理；(NH4)2SO3+H2SO4==(NH4)2SO4+SO2↑+H2O三、硫酸工業(yè)的三廢處理化工生產(chǎn)必須保護環(huán)境，嚴格治理“三廢”，并盡可能把“三廢”變?yōu)橛杏玫母碑a(chǎn)品，實現(xiàn)原料的綜合利用。例如：硫酸生產(chǎn)中產(chǎn)生的“三廢”(廢氣、廢水、廢渣)處理(作肥料）(生產(chǎn)硫酸的原料）

2、污水處理：

Ca(OH)2+H2SO4==CaSO4+2H2O

3、廢渣的利用：黃鐵礦礦渣一般可作為制造水泥的原料或用于制磚含鐵品位高（>45%）的礦渣，經(jīng)處理后可以煉鐵、制造硫酸鐵、氧化鐵紅顏料等產(chǎn)品?？捎檬胰橹泻吞幚韽U水中主要含有少量硫酸、氟化物、鐵離子、鉛離子等。形成的氫氧化鐵絮狀沉淀可吸收重金屬離子。四、硫酸工廠廠址選擇（一）生產(chǎn)規(guī)模：現(xiàn)代化工生產(chǎn)應(yīng)有較大生產(chǎn)規(guī)模。（二）廠址選擇原則：4、是否接近原料供應(yīng)地2、土地供應(yīng)是否充足5、水源是否充足6、能源是否充足且價廉3、交通運輸是否方便1、是否有市場需求7、能否達到環(huán)境保護要求等諸多因素①硫酸是腐蝕性液體，不便貯存和運輸，需要隨產(chǎn)隨銷；②硫酸的運輸費比較高，因此要求把硫酸廠建在靠近硫酸消費中心的地區(qū)。③工廠規(guī)模的大小，主要由硫酸用量的多少來決定。④硫酸廠對環(huán)境污染比較嚴重，選址應(yīng)避開人口稠密的居民區(qū)和環(huán)境保護要求高的地區(qū)。FeS2-------------------2H2SO4120g196gx×65%×(1-1.8%)×99%t2t×98%t∴x=189.9tS--------------------------H2SO4

32g98gx×65%×(64/120)×(1-1.8%)×99%2t×98%∴x