硫酸的工业制法.ppt

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1、硫酸的工业制法1．了解工业制硫酸的化学原理、原料、设备和生产过程。2．运用化学反应速率和化学平衡理论分析SO2接触氧化的条件。思考：怎样制取硫酸？H2SO4SO3SO2SFeS2H2OO2O2O2①二氧化硫气体的制备S＋O2SO2点燃4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2高温②二氧化硫的催化氧化催化剂③三氧化硫的吸收SO3＋H2O→H2SO41、接触法制硫酸的主要反应过程一、硫酸的工业制法-----接触法2SO2＋O22SO3硫酸工业生产流程动画硫酸的工业生产沸腾炉接触室吸收塔净化冷却沸腾炉沸腾炉照片接触室接触室照片吸收塔吸收塔沸腾炉照片沸腾炉接触室照片接触室

2、一、造气1．原料接触法制硫酸可以用硫黄、黄铁矿、石膏、有色金属冶炼厂的烟气（含有一定量的SO2）等作原料。　　从原料成本、环境保护等角度考虑，硫黄是制硫酸的首选材料。我国由于硫黄矿产资源较少，主要用黄铁矿作原料。　　世界硫酸产量的60%以上来自硫黄，另一方面，由于有色冶金工业的发展和日趋严格的环保法则，有色金属冶炼烟气制酸的产量逐年增加。相反，黄铁矿制酸的比重却呈下降趋势，90年代初，世界硫酸生产的原料构成为：　　硫黄　　黄铁矿　　其他65%16%19%2．煅烧黄铁矿将硫黄或经过粉碎的黄铁矿，分别放在专门设计的燃烧炉中，利用空气中的氧气使其燃烧，就可以

3、得到SO2。　　煅烧黄铁矿在沸腾炉中进行。　　造气阶段的反应原理：S(s)+O2(g)=SO2(g)；△H=-297kJ/mol或者FeS2(s)+O2(g)=Fe2O3(s)+2SO2(g)；△H=-853kJ/mol黄铁矿粉碎的目的：一是燃烧迅速，二是燃烧充分，提高原料的利用率。　　沸腾炉的名称是因为从炉底通入的强大空气流，在炉内一定空间里把矿粒吹得剧烈翻腾，好像“沸腾着的液体”，所以，人们把这种燃烧炉叫做沸腾炉。　　在此阶段中，空气是过量的，目的就是让黄铁矿充分反应。①二氧化硫的制取和净化发生的反应生产设备沸腾炉2、硫酸生产过程简介4FeS2＋1

4、1O2==2Fe2O3＋8SO2高温黄铁矿空气矿渣SO2、O2、N2沸腾炉炉气原料粉碎空气除尘洗涤干燥为什么要将黄铁矿粉碎成细小矿粒？为什么要从炉底通入强大空气流？讨论从燃烧炉中出来的气体叫做炉气，用燃烧黄铁矿制得的炉气含有SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质，如砷、硒等的化合物和矿尘等。杂质和矿尘都会使钒催化剂中毒，水蒸气对设备和生产也有不良影响，因此，在进行下一步氧化反应前，必须对炉气进行净化。　　炉气净化主要除去砷、硒等化合物和矿尘；炉气的净化炉气的成分：净化的目的：方法：除尘（除矿尘）洗涤（除去砷、硒等化合物）干燥（除水蒸气）二氧化硫、氧气、氮气、水

5、蒸气、矿尘、砷硒化合物等防止催化剂中毒和设备腐蚀净化设备：1、旋风分离器2、文丘里除尘3、水洗塔二、接触氧化1．反应原理SO2跟O2是在催化剂（如V2O5）表面上接触时发生反应的，所以，这种生产硫酸的方法叫做接触法。　　从沸腾炉出来的气体主要有：SO2、O2、N2，它们进入接触室，发生氧化反应：经净化的SO2、O2SO2、O2SO3冷气体热气体温度较低的气体温度较高的气体接触室②二氧化硫氧化成三氧化硫生产设备：接触室得到的气体：三氧化硫、氮气、未反应的氧气和二氧化硫发生的反应：2SO2＋O22SO3V2O52．SO2接触氧化反应条件选择（1）温度　　在具体实

6、际生产中，温度低了反应速率就低，更为重要的是催化剂活性在低温时不高，从综合经济效益考虑，温度过低对生产不利。　　在实际生产中，选定400℃～500℃作为操作温度，因为在这个温度范围内，催化剂的活性（反应速率）和SO2的平衡转化率（93.5%～99.2%）都比较理想。（2）压强理论上：接触氧化是一个体积缩小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，可提高SO2的转化率。　　实际上：常压操作，并不加压。　　原因有两点：一是在常压时SO2的平衡转化率已经很高，增大压强后，SO2的平衡转化率提高得并不多；二是加压对设备的要求高且耗能多，这样将增大投资和能量消耗。进

7、入接触室的SO2和O2需要加热，而接触氧化生成SO3时放出热量，反应环境温度会不断升高，用热交换器将这些热量来预热SO2和O2反应。为什么要换热?由于接触氧化是一个放热反应，要想增大SO2的转化率、提高SO3的产率，平衡要向正反应方向移动，根据平衡移动理论，高温不利于SO3的生成，所以装一个热交换器可用来把反应生成的热传给需预热的炉气。逆流换热在热交换器中，冷气体（SO2和O2等）在管道外流动，热气体（SO3等）在管道内流动，两种气体流向是逆向的，这样有利于热交换充分。1．SO3的吸收吸收过程是在吸收塔里进行的。从接触室出来的气体，主要是SO3、N2以及未起反应的

8、O2和SO