硫酸工业.ppt
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【化学课件】硫酸工业流程(有图片)
接触室
接 触 室
照片
吸 收 塔
吸收塔
流程图
工业沸腾炉照片
沸 腾 炉
工业接触室照片
接 触 室
1、做老师的只要有一次向学生撒谎撒漏了底，就可能使他的全部教育成果从此为之毁灭。——卢梭 2、教育人就是要形成人的性格。——欧文 3、自我教育需要有非常重要而强有力的促进因素——自尊心、自我尊重感、上进心。——苏霍姆林斯基 4、追求理想是一个人进行自我教育的最初的动力，而没有自我教育就不能想象会有完美的精神生活。我认为，教会学生自己教育自己，这是一种 最高级的技巧和艺术。——苏霍姆林斯基 5、没有时间教育儿子——就意味着没有时间做人。——（前苏联）苏霍姆林斯基 6、教育不是注满一桶水，而且点燃一把火。——叶芝 7、教育技巧的全部奥秘也就在于如何爱护儿童。——苏霍姆林斯基 8、教育的根是苦的，但其果实是甜的。——亚里士多德 9、教育的目的，是替年轻人的终生自修作准备。——R.M.H. 10、教育的目的在于能让青年人毕生进行自我教育。——哈钦斯 11、教育的实质正是在于克服自己身上的动物本能和发展人所特有的全部本性。——（前苏联）苏霍姆林斯基 12、教育的唯一工作与全部工作可以总结在这一概念之中——道德。——赫尔巴特 13、教育儿童通过周围世界的美，人的关系的美而看到的精神的高尚、善良和诚实，并在此基础上在自己身上确立美的品质。——苏霍姆林斯基 14、教育不在于使人知其所未知，而在于按其所未行而行。——园斯金 15、教育工作中的百分之一的废品，就会使国家遭受严重的损失。——马卡连柯 16、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都不能在他的身 上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。——苏霍姆林斯基 17、教育能开拓人的智力。——贺拉斯 18、作为一个父亲，最大的乐趣就在于：在其有生之年，能够根据自己走过的路来启发教育子女。——蒙田 19、教育上的水是什么就是情，就是爱。教育没有了情爱，就成了无水的池，任你四方形也罢、圆形也罢，总逃不出一个空虚。班主任广博的爱 心就是流淌在班级之池中的水，时刻滋润着学生的心田。——夏丐尊 20、教育不能创造什么，但它能启发儿童创造力以从事于创造工作。——陶行知
【高中化学】硫酸的工业制法PPT课件
原理一、提高原料转化率原理
1、增大反应物的浓度。根据勒夏特列原理，对于达到平衡后的可逆
反应，在其他条件不变时，增大一种反应物的浓度，可使平衡向正反 应方向移动，从而可以提高另一种反应物的转化率。在实际生产中，
常使反应中原料较易得到、价钱比较便宜的反应物的浓度超过反应所
需要的量，从而能提高较贵重原料的利用率。如煅烧黄铁矿制硫酸时， 采用通入过量空气的方法使黄铁矿充分燃烧。 2、逆流吸收原理。用98.3%的浓硫酸吸收时，液体和气体的流向是 相反的，液体自上而下，气体自下而上，使吸收更完全。在热交换中， 冷的和热的气体（或液体），都是采用逆流的方法进行热量交换的。
原理四、经济效益最高原理
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1、热能充分利用原理。硫酸生产过程中三个主要反应都是放
热的，可在制硫酸的工厂设置锅炉来加热水，用生成的水蒸气
发电。在接触氧化时用放出的热量来预热未起反应的空气。
2、循环原理。许多化学反应是可逆的，为了提高原料的利用
率，化学工业上一般把未起反应的原料分离出来再循环使用，
1、脱水性：可被浓硫酸脱水的物质一般为含 氢、氧元素的有机物，其中蔗糖、木屑、纸 屑和棉花等物质中的有机物，被脱水后生成 了黑色的炭（炭化）。 如C12H22O11===12C + 11H2O
2.吸水性： 就硫酸而言，吸水性有很多用处，比如 很多的气体都可以用浓硫酸来干燥。它是 良好的干燥剂。 这个与脱水性有很大的不 同：脱水性一般反应前没有水，而是H、O 元素以个数比2：1的形式形成水，从有机 物中出来。 除此之外浓硫酸还具有难挥发性（高沸点 ）、酸性和稳定性。
如用接触法制取中把未反应的（不能排放到空气中）加以回收
再通入接触室中继续参加反应，以保证原料的充分利用。
硫酸的工业制法.ppt
硫酸的工业制法
思考：怎样制取硫酸？
S O2 SO2
O2
SO3
H2O
H2SO4
FeS2
O2
一、硫酸的工业制法-----接触法
1、接触法制硫酸 的主要反应过程 ① 二氧化硫气体的制备 ②二氧化硫的催化氧化 ③三氧化硫的吸收 S＋O2
点燃
SO2
高温
4FeS2＋11O2 2SO2＋O2
2Fe2O3＋8SO2 2SO3
余8g 残渣（残渣中不含硫元素）。又知在接触法制硫酸的生产中，有 2%的硫受损失混入炉渣。用上述黄铁矿150 t ,可制得98%的浓硫酸多
少吨？
解：设 10g 黄铁矿中 FeS2 的质量为 x 4FeS2 + 11O2Biblioteka = 2Fe2O3 + 8SO2
固体减重
480g-320g = 160g 10g – 8g = 2 g
实验室用什么试剂吸收SO2?工业上是否适用?
用氨吸收法回收二氧化硫
2NH3 + H2O + SO2 = (NH4)2SO3
(NH4)2SO3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 +H2O + SO2↑ 化肥 回收利用
二、接 触 法 制 硫 酸 小 结
三阶段 三方程 三设备
【例】含二氧化硅的黄铁矿样品10g 在空气中充分燃烧，最后剩
催化剂
SO3 ＋H2O → H2SO4
2、硫酸生产过程简介
①二氧化硫的制取和净化
发生的反应 4FeS2＋11O2 == 2Fe2O3＋8SO2
高温
生产设备 沸腾炉
SO2、O2、 N2
黄铁矿
矿渣
空气
原 料 粉 碎
思考：怎样制取硫酸？
S O2 SO2
O2
SO3
H2O
H2SO4
FeS2
O2
一、硫酸的工业制法-----接触法
1、接触法制硫酸 的主要反应过程 ① 二氧化硫气体的制备 ②二氧化硫的催化氧化 ③三氧化硫的吸收 S＋O2
点燃
SO2
高温
4FeS2＋11O2 2SO2＋O2
2Fe2O3＋8SO2 2SO3
余8g 残渣（残渣中不含硫元素）。又知在接触法制硫酸的生产中，有 2%的硫受损失混入炉渣。用上述黄铁矿150 t ,可制得98%的浓硫酸多
少吨？
解：设 10g 黄铁矿中 FeS2 的质量为 x 4FeS2 + 11O2Biblioteka = 2Fe2O3 + 8SO2
固体减重
480g-320g = 160g 10g – 8g = 2 g
实验室用什么试剂吸收SO2?工业上是否适用?
用氨吸收法回收二氧化硫
2NH3 + H2O + SO2 = (NH4)2SO3
(NH4)2SO3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 +H2O + SO2↑ 化肥 回收利用
二、接 触 法 制 硫 酸 小 结
三阶段 三方程 三设备
【例】含二氧化硅的黄铁矿样品10g 在空气中充分燃烧，最后剩
催化剂
SO3 ＋H2O → H2SO4
2、硫酸生产过程简介
①二氧化硫的制取和净化
发生的反应 4FeS2＋11O2 == 2Fe2O3＋8SO2
高温
生产设备 沸腾炉
SO2、O2、 N2
黄铁矿
矿渣
空气
原 料 粉 碎
工业化学-第二章硫酸工业
空气加入量及预热程度，炉内冷却元件数量等。
第
2
章
硫酸工业
2.2 二氧化硫炉气的制备
2.2.2 硫铁矿沸腾焙烧的主要操作条件
2、矿料粒度——颗粒大小及其分布
颗粒愈小，与氧接触面积愈大，而生成的氧化铁层愈薄，
因而反应速度愈快，矿渣残硫量愈低。
颗粒大小分布愈均匀，愈不易发生粗颗粒沉积于床层下部， 使焙烧效果降低的问题；粒度过细会增加炉气含尘量。一般， 平均粒度为0.24~0.70mm。
硫酸产能的增长
80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 2002年 总计 2003年 2004年 硫铁矿制酸 2005年 烟气制酸 2006年 其它 硫磺制酸
硫酸产能比例
21%
1% 48%
30%
硫磺制酸
硫铁矿制酸
烟气制酸
其它
二氧化硫的制取 黄铁矿的沸腾焙烧
4FeS2 + 11O2 = 8SO2 + 2Fe2O3 + 3310kJ/mol
其放热量约为标准煤的23.6%，属强放热反应。在正常生产 条件下，反应热即可维持系统在高温下的热量平衡，而不必添
加燃料或其它能源。
2、焙烧反应是不可逆的气-固相非均相反应。 当温度足够高，氧气足够多，反应可进行完全。
第
沸腾炉的过渡段加入二次空气，可适当降低炉底风速，并有
利于使燃烧更加完全。
第
2
章
硫酸工业
2.3 炉气的净化
2.3.1 炉气净化的主要方法 1、炉气成分
SO2，N2，O2 及有害杂质：矿尘（可能堵塞设备和管道，
减低催化剂活性），As2O3（使催化剂中毒）， SeO2（使催 化剂中毒，使成品带色）， HF（腐蚀设备衬里、填料及催化
第
2
章
硫酸工业
2.2 二氧化硫炉气的制备
2.2.2 硫铁矿沸腾焙烧的主要操作条件
2、矿料粒度——颗粒大小及其分布
颗粒愈小，与氧接触面积愈大，而生成的氧化铁层愈薄，
因而反应速度愈快，矿渣残硫量愈低。
颗粒大小分布愈均匀，愈不易发生粗颗粒沉积于床层下部， 使焙烧效果降低的问题；粒度过细会增加炉气含尘量。一般， 平均粒度为0.24~0.70mm。
硫酸产能的增长
80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 2002年 总计 2003年 2004年 硫铁矿制酸 2005年 烟气制酸 2006年 其它 硫磺制酸
硫酸产能比例
21%
1% 48%
30%
硫磺制酸
硫铁矿制酸
烟气制酸
其它
二氧化硫的制取 黄铁矿的沸腾焙烧
4FeS2 + 11O2 = 8SO2 + 2Fe2O3 + 3310kJ/mol
其放热量约为标准煤的23.6%，属强放热反应。在正常生产 条件下，反应热即可维持系统在高温下的热量平衡，而不必添
加燃料或其它能源。
2、焙烧反应是不可逆的气-固相非均相反应。 当温度足够高，氧气足够多，反应可进行完全。
第
沸腾炉的过渡段加入二次空气，可适当降低炉底风速，并有
利于使燃烧更加完全。
第
2
章
硫酸工业
2.3 炉气的净化
2.3.1 炉气净化的主要方法 1、炉气成分
SO2，N2，O2 及有害杂质：矿尘（可能堵塞设备和管道，
减低催化剂活性），As2O3（使催化剂中毒）， SeO2（使催 化剂中毒，使成品带色）， HF（腐蚀设备衬里、填料及催化
硫酸工业“三废”治理PPT课件
能量消耗及废热回收
硫酸生产存在一定的消耗,如电(原料破碎及输送设备如鼓风机、泵 消耗)、蒸汽(固体硫磺熔融消耗)和各种辅助燃料等。 硫酸生产是一个放热过程,反应热主要来源有4个部分:含硫原料的 燃烧、二氧化硫的氧化、气体干燥和三氧化硫的吸收。通常,设置 火管或水管废热锅炉回收高温废热生产蒸汽,蒸汽用于发电或直接 应用;设置过热器、省煤器等设备回收中温废热,将中压饱和蒸汽转 变为过热蒸汽和加热锅炉给水,提高了蒸汽的品质和产率。
化工生产中的“三废”治理
——以硫酸生产为例
《化学工艺学》课堂讨论
班级： 学生：
Company Logo
LOGO
我国硫酸工业的“三废”和能源消耗情况
"三废“情况
我国硫酸生产主要采用硫磺、硫铁矿和冶炼烟气为原料。硫磺制酸 由于原料清洁、工艺流程简单,仅有少量SO2废气排放;硫铁矿和冶 炼烟气制酸受原料特性的限制，生产过程中会产生“三废”，主要 包括二氧化硫尾气、酸性废水、硫铁矿烧渣和中和渣等废渣。
Company Logo
三、废渣治理
硫铁矿制酸的主要固体废弃物有硫铁矿烧渣和中和渣(主要为石膏),冶炼 烟气制酸固体废弃物主要有铜滤饼、铅滤饼、砷滤饼和中和渣等。硫铁矿 烧渣颗粒细小且带酸性,在堆存运输过程中易形成粉尘外泄,影响工厂卫生 条件和周围环境。目前,硫铁矿制酸生产中完善了矿渣的运输机械,推广使 用了增湿输送的干法排渣工艺,主要有刮板输送机)冷却滚筒(增湿))带式 输送机流程和冷却滚筒加冷却滚筒(增湿))带式输送机流程,减少了粉尘外 泄,使得现场环境总体得到较大改观。硫铁矿烧渣主要用作水泥添加剂,部 分含硫较高硫铁矿制酸的烧渣用作炼铁原料。冶炼烟气制酸生产中的铜滤 饼、铅滤饼、砷滤饼一般经铸渣后送选矿厂回收其中有价金属和砷,大型 冶炼烟气制酸企业有价金属和砷回收率较高,基本没有二次污染问题。目 前国内仅有少数硫酸企业将中和渣制成建筑材料,大部分企业都采用堆存 处理,存在二次污染的问题。
硫酸生产存在一定的消耗,如电(原料破碎及输送设备如鼓风机、泵 消耗)、蒸汽(固体硫磺熔融消耗)和各种辅助燃料等。 硫酸生产是一个放热过程,反应热主要来源有4个部分:含硫原料的 燃烧、二氧化硫的氧化、气体干燥和三氧化硫的吸收。通常,设置 火管或水管废热锅炉回收高温废热生产蒸汽,蒸汽用于发电或直接 应用;设置过热器、省煤器等设备回收中温废热,将中压饱和蒸汽转 变为过热蒸汽和加热锅炉给水,提高了蒸汽的品质和产率。
化工生产中的“三废”治理
——以硫酸生产为例
《化学工艺学》课堂讨论
班级： 学生：
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我国硫酸工业的“三废”和能源消耗情况
"三废“情况
我国硫酸生产主要采用硫磺、硫铁矿和冶炼烟气为原料。硫磺制酸 由于原料清洁、工艺流程简单,仅有少量SO2废气排放;硫铁矿和冶 炼烟气制酸受原料特性的限制，生产过程中会产生“三废”，主要 包括二氧化硫尾气、酸性废水、硫铁矿烧渣和中和渣等废渣。
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三、废渣治理
硫铁矿制酸的主要固体废弃物有硫铁矿烧渣和中和渣(主要为石膏),冶炼 烟气制酸固体废弃物主要有铜滤饼、铅滤饼、砷滤饼和中和渣等。硫铁矿 烧渣颗粒细小且带酸性,在堆存运输过程中易形成粉尘外泄,影响工厂卫生 条件和周围环境。目前,硫铁矿制酸生产中完善了矿渣的运输机械,推广使 用了增湿输送的干法排渣工艺,主要有刮板输送机)冷却滚筒(增湿))带式 输送机流程和冷却滚筒加冷却滚筒(增湿))带式输送机流程,减少了粉尘外 泄,使得现场环境总体得到较大改观。硫铁矿烧渣主要用作水泥添加剂,部 分含硫较高硫铁矿制酸的烧渣用作炼铁原料。冶炼烟气制酸生产中的铜滤 饼、铅滤饼、砷滤饼一般经铸渣后送选矿厂回收其中有价金属和砷,大型 冶炼烟气制酸企业有价金属和砷回收率较高,基本没有二次污染问题。目 前国内仅有少数硫酸企业将中和渣制成建筑材料,大部分企业都采用堆存 处理,存在二次污染的问题。
第2章_硫酸工业
§2.2 二氧化硫炉气的制备
反应温度较高，故反应速度增长比扩散速率增长 快，扩散速率成为主要影响因素，因而焙烧属扩 散控制； 解释：哪一阶段速度最慢，阻力最大，则为控制 阶段。 扩散分为：氧向硫铁矿表面的扩散和生成的SO2由 表面向气流中扩散；
实验证明：提高氧浓度可加快总速率，
所以得出结论：氧的扩散控制总速率。
④ 设备连续稳定运行。
由此设定主要工艺条件：
1. 温度：焙烧温度应高于着火点（400℃），T升高，
r 减小，但易熔融结疤，所以850～950℃（炉顶 气），炉底压力9～12kPa；
影响因素：投矿量、矿料含硫量、水分、空气加入量等；
结论：要保证正常生产控温很重要；
措施1：保证“三个稳定”：空气加入量、矿石组成、 投矿量 措施2：焙烧热量极不平衡，可增减炉内冷却元件来控 制。
流态化现象：一定流速的气体自下而上通过床层 （由固体颗粒堆积），矿粒一直处于不停的运动 状态：一种类似粘性液体沸腾的状态，因此称之 为沸腾床、流化床或假液态床。运动料层泛称沸 腾层，静止时称固定层。
§2.2 二氧化硫炉气的制备
浮力 曳力 u（真正速度） 重力
u（表观速度）
§2.2 二氧化硫炉气的制备
§2.2 二氧化硫炉气的制备
2.
矿料粒度： d减小， r 增大，出硫率提高，但粉 碎能耗增加，粉尘增多； 生产取：平均0.24～0.70mm 风速： 大，与粒径有关；
2.
生产取： 0.3～3.5m/s
据平均粒度：
0.07～0.15mm（尾砂）→ u=0.3～1 m/s
0.4～0.7mm（块矿） → u=2～3m/s 注：实际加入空气量比理论多20%左右。
上部燃烧空间—回收细小尘 粒，A=（2~3）A沸 炉径增大，气速下降， 使从沸腾层吹出的小颗粒大 部分回到沸腾层，减少了炉 气粉尘，提高了出硫率。
硫酸的工业制法——接触法 PPT课件1 人教版
•
17、一个人只要强烈地坚持不懈地追求，他就能达到目的。你在希望中享受到的乐趣，比将来实际享受的乐趣要大得多。
•
18、无论是对事还是对人，我们只需要做好自己的本分，不与过多人建立亲密的关系，也不要因为关系亲密便掏心掏肺，切莫交浅言深，应适可而止。
•
19、大家常说一句话，认真你就输了，可是不认真的话，这辈子你就废了，自己的人生都不认真面对的话，那谁要认真对待你。
一、接触法制造硫酸的生产过程
硫化物 如 FeS2
SO2
2
1
二
二
氧
氧
化
化
硫
硫
转
的
化
制
成
取
三
和
氧
净
化
化
硫
SO3
H2SO4
3
三 氧 化 硫 的 吸 收 和 硫 酸 的 生 成
二、接触法制造硫酸的反应原理
S
硫化物 如 FeS2
SO2
SO3
H2SO4
SO3 + H2O===H2SO4
催化剂
2SO2+O2==△=2SO3
•
8、有些事，不可避免地发生，阴晴圆缺皆有规律，我们只能坦然地接受;有些事，只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改变它的轨迹。
•
9、与其埋怨世界，不如改变自己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都强。人生无完美，曲折亦风景。别把失去看得过重，放弃是另一种拥有;不要经常艳羡他人，人做到了，心悟到了，相信属于你的风景就在下一个拐弯处。
硫酸的工业制法-接触法 The industrial production of sulfuric acid - contact method
硫酸工业ppt
沸腾炉也有一些缺点： 沸腾炉也有一些缺点：
主要是炉气中矿尘含量高，炉气净化工序的设备要求高，负荷重； 主要是炉气中矿尘含量高，炉气净化工序的设备要求高，负荷重； 设备要求高 需要采用压头较高的鼓风机，因而，动力消耗较大。 需要采用压头较高的鼓风机，因而，动力消耗较大。
4.4 炉气的净化和干燥
4.4.1 炉气净化的目的和净化原理
破碎 细碎 筛分
3.硫铁矿为原料生产硫酸的原则流程 3.硫铁矿为原料生产硫酸的原则流程 以硫铁矿为原料生产硫酸，主要经历以下三个化学反应： 以硫铁矿为原料生产硫酸，主要经历以下三个化学反应：
原料 工序
焙烧炉内焙烧
炉气净 化工序
转化器
吸收塔
以硫铁矿为原料水洗净化生产硫酸的原则流程，大致如下列框图所示。 硫铁矿为原料水洗净化生产硫酸的原则流程，大致如下列框图所示。 为原料水洗净化生产硫酸的原则流程
⑤按炉床截面积计算，焙烧强度可高达7～40t.（m.s2）-1； 按炉床截面积计算，焙烧强度可高达 40t.（ 在沸腾层内固体矿料混合均匀，不易发生局部过热现象， ⑥在沸腾层内固体矿料混合均匀，不易发生局部过热现象，可允许反应温度 高达900℃以上； 900℃以上 高达900℃以上； 可以使用粒径小的碎块矿和有色金属矿的尾砂， ⑦可以使用粒径小的碎块矿和有色金属矿的尾砂，以及其他含硫量少的低品 位矿石为原料，有利于合理使用硫资源 合理使用硫资源； 位矿石为原料，有利于合理使用硫资源； 炉气中二氧化硫浓度高（ 体积含量可达13%），而三氧化硫含量低 13%）， ⑧炉气中二氧化硫浓度高（SO2体积含量可达13%），而三氧化硫含量低 在炉气中体积含量约为0.1% 0.3%）， 0.1%～ ），有利于减少净化过程中硫的 （SO3在炉气中体积含量约为0.1%～0.3%），有利于减少净化过程中硫的 损失。 损失。
高考化学第一轮复习-硫酸-硫酸工业课件
• ②为测定该铵盐中氮元素的质量分数，将
不同质量的铵盐分别参加到50.00 mL相同
浓度的NaOH溶液中，沸水浴加热至气体
全部逸出(此温度下铵盐不分解)，该气体
经枯燥后用浓硫酸吸收完全，测定浓硫酸
增加的质量。
第三十六页，共59页。
• 局部测定结果： • 铵盐质量为10.00 g和20.00 g时，浓硫酸
第十六页，共59页。
硫酸盐 Na2SO4 CaSO4
BaSO4
结晶水合物 Na2SO4·10H2O CaSO4·2H2O 2CaSO4·H2O
俗名 芒硝 生石膏(石膏) 熟石膏
重晶石
主要用途 制玻璃、 造纸工业
制粉笔、 模型、雕像
作白色 颜料、 “钡餐”
第十七页，共59页。
硫酸盐 FeSO4 CuSO4
• ⑦取少量试样，分别投入一小块铜片，稍 加热，产生刺激性气味气体且溶液变蓝的 为浓硫酸，无明显现象的为稀硫酸。
• ⑧滴入石蕊溶液并微热，浓硫酸先变红然 后红色消失，稀硫酸只变红色。
第二十三页，共59页。
•
虽然浓H2SO4有强氧化性，SO2有
比较强的复原性，但因H2SO4中的S为＋6
价，SO2中的S为＋4价，没有中间价态，
第四页，共59页。
பைடு நூலகம்
• 浓H2SO4对有机物有强烈的腐蚀性，当不 慎在皮肤上沾用干上布浓H2SO4时应 水 迅 速拭去，再用大量的 冲洗。
• ③强氧化性：浓H2SO4的氧化SO性2 是分子中 ＋6价的硫元素表现的，浓H2SO4的复原 产物一般为 。
• a．与金属反响：除Au、Pt以外的绝大多 数金属都能与浓H2SO4作用如与Cu：
故浓H2SO4不能氧化SO2。
硫酸的工业制法(共11张PPT)
干燥 洗涤 除尘
原料(yuánli粉ào碎) (fěn suì)
1）.造气—沸腾炉
高温
4FeS2+11O2==2 Fe2O3+8SO2
炉气
气(kōngqì)
沸腾炉
第七页，共11页。
2） 接触(jiēchù)氧化 -----接触
(jiēchù)室
（1）反应
（(fǎ2n）yìn设g)备原理
2SO2+O2=4V5=20O0C=5 2SO3
化学工业(huàxué gōngyè)之母：硫酸
第一页，共11页。
硫酸(liú suān)的工业 制备
第二页，共11页。
我国古代制硫酸(liú suān)的 方法：
2F4 e △ F S2 O e O 3 S2 O S3 O Cu4S △ O Cu S O 3 O
SO 3H 2OH 2S4 O
吸收时，不用水吸收SO3而是用98.3 % 的浓H2SO4吸收，为什么？
工业上是用98%硫酸来吸收三氧化硫(sān yǎnɡ huà liú) ，不用水吸收因为如果用 水的话，会形成硫酸的烟雾，将三氧化硫 (sān yǎnɡ huà liú)溶于浓硫酸中可以避 免这种情况。
第十页，共11页。
4）.尾气(wěi qì) 处理
尾气的组成(zǔ chénɡ)：SO2,O2,N2、 少量SO3等
回收利用(lìyòng)
碱液吸收法：NH3·H2O
2NH3+H2O+SO2==(NH4)2SO 3
第十一页，共11页。
第三页，共11页。
常见(chánɡ jiàn)的 含硫矿物
（1）三种(sān zhǒnɡ)原料：
碱液吸收法：NH3·H2O
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新发展。
1831年，接触法制硫酸
18世纪末和19世纪初， 开始铅室法生产硫酸，
4.1.3 我国的硫酸工业
4-3 我国硫酸产量增长情况
4.2 生产硫酸的原料和原则流程
生产硫酸的原料主要是能够制得二氧化硫的原料。
生产硫酸所用的原料不同，制备二氧化硫的化学反应不同，生产工艺流程也 不相同。
4.2.1 硫铁矿为原料生产硫酸
6mm以下，以提高焙烧反应速率。 （3）氧浓度 焙烧硫铁矿所用气体中氧的浓度如果较高，则会加快氧气通过矿
粒表面生成的氧化铁薄层向矿粒内扩散的速率，从而可提高硫 铁矿焙烧的反应速率； 但氧浓度高，生成的SO2在Fe2O3的催化作用下而生成SO3，使炉 气冷却后生成酸雾多，会加重净化的负荷。 故目前我国硫铁矿焙烧，均采用鼓入空气的生产流程。
第4章 硫酸工业
4.1 概述 4.2 生产硫酸的原料和原则流程 4.3 二氧化硫炉气的制备 4.4 炉气的净化和干燥 4.5 二氧化硫的催化 4.6 三氧化硫的吸收 4.7 接触法生产硫酸的全流程 4.8 硫酸生产中的技术经济问题
4.1 概述
硫酸（H2SO4）的相对分子质量为90.08，纯的硫酸是无色、无臭 而透明的油状液体。
应 速 率 加 快。
图4-1 沸腾炉示意图
因 而 脱硫 率 高，而 矿 渣 中 的 残 硫 可 低 达0.1～0.5%，有利
于节省硫资源和开展矿渣综合利用，减少对环境的污染；
⑤按炉床截面积计算，焙烧强度可高达7～40t.（m.s2）-1；
⑥在沸腾层内固体矿料混合均匀，不易发生局部过热现象，可允许反应温度 高达900℃以上；
4.3.2 沸腾焙烧炉的构造和操作原理
沸腾炉一般具有如下优点：
①构造简单，容易制造；
② 操作简便，开、停工容易，
检修方便；
③能连续加料和连续排渣，便
于实现自动控制，可以大大提
高生产能力；
④由于矿石颗粒表面积大，能与
空气充分接触，在较大气速下有
利于空气中氧的扩散，可使矿料
焙 烧 比 较 完 全，并 使 焙 烧 反
(4-3)
综合反应式（4-1)、(4-2)、(4-3），硫铁矿焙烧过程的总反应方程
式为
（4-4）
在硫铁矿焙烧过程中，除上述反应外，当空气量不足，氧浓度低时，还有生 成Fe304的反应
（4-5）
2.硫铁矿焙烧的操作条件
为了提高硫铁矿中硫的烧出率和焙烧反应速率，焙烧反应要在适 宜条件下进行。
为了确定焙烧反应的操作条件，需要研究哪一个反应步骤是决定 整个焙烧反应速率的控制步骤。
工业生产的硫酸是含有少量杂质的硫酸水溶液和含游离三氧化 硫的发烟硫酸。
按国家标准规定，工业硫酸规格如表所示。
表4-1 工业硫酸规格（GB534-82）
4.1.1 硫酸工业在国民经济中的重要地位
硫酸是化学工业中的重要产品之一，被广泛应用于国民经济的各 个部门。
在化肥和农药的生产； 在有机合成工业中，硫酸用于各种磺化反应和硝化反应； 在无机化学工业中 ； 在冶金工业中； 在国防工业中； 在石油精炼、染料、人造纤维、食品、电池、搪瓷、医药、机械加工工业 等许多工业部门；
需要采用压头较高的鼓风机，因而，动力消耗较大。
4.4 炉气的净化和干燥
4.4.1 炉气净化的目的和净化原理
以硫磺为原料，接触法生产硫酸的原则生产流程大致如下列框图所示。
蒸
气
干空气
硫磺
熔硫
硫磺 SO2 燃烧 O2
二氧化硫 催化氧化
硫磺制酸比硫铁矿制酸的生产流程简单;
SO3 三氧化硫 吸收
热能便于回收利用，生产成本低;
生产过程没有污水或污酸排出，有利于环境保护。
4.3 二氧化硫炉气的制备
二氧化硫炉气的制备是生产硫酸必不可少的首要步骤。 各种含硫原料矿成分及制备SO2的焙烧反应，见下表：
2.硫铁矿的破碎与筛分
破碎
细碎
筛分
3.硫铁矿为原料生产硫酸的原则流程 以硫铁矿为原料生产硫酸，主要经历以下三个化学反应：
原料 工序
焙烧炉内焙烧
炉气净 化工序
转化器
吸收塔
以硫铁矿为原料水洗净化生产硫酸的原则流程，大致如下列框图所示。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4.2.2 硫磺为原料生产硫酸
天然硫磺的开发和从天然气中回收硫磺为硫酸生产提供了丰富的 原料资源。
表4-4 含硫原料的种类（组分）与焙烧反应
4.3.1 硫铁矿焙烧的反应原理和操作条件
1.硫铁矿的焙烧反应 硫铁矿的焙烧反应过程，可分为两步进行： （1）在大约900℃的高温下，硫铁矿受热分解为硫化亚铁和硫
(4-1)
（2）分解产物中的硫燃烧，生成二氧化硫；硫化亚铁氧化为三 氧化二铁和二氧化硫
(4-2)
由实验得到 ，硫化亚铁的焙烧反应是整个焙烧过程的控制步骤。 只要设法加快硫化亚铁的焙烧速率，就能提高整个焙烧过程的
速率。
影响硫化亚铁焙烧反应速率的因素包括： （1）温度 在沸腾焙烧炉中，一般将焙烧温度控制在850～950℃较为适宜。 （2）硫铁矿的粒度 焙烧浮选硫铁矿时，不管是尾砂还是硫精砂，由于矿石粒度小， 焙烧反应速率较快，不需进一步破碎； 但在焙烧块状普通硫铁矿时，则需将矿石粉碎至颗粒直径在3～
⑦可以使用粒径小的碎块矿和有色金属矿的尾砂，以及其他含硫量少的低品 位矿石为原料，有利于合理使用硫资源；
⑧炉气中二氧化硫浓度高（SO2体积含量可达13%），而三氧化硫含量低 （SO3在炉气中体积含量约为0.1%～0.3%），有利于减少净化过程中硫的 损失。
沸腾炉也有一些缺点：
主要是炉气中矿尘含量高，炉气净化工序的设备要求高，负荷重；
随着工农业生产的发展，对硫酸的需要量在逐年增长。
表4-2 世界硫酸产量增长情况
目前，世界上硫酸产量最高的国家是美国，其次是前苏联。
4.1.2 硫酸工业发展史
8世纪，当时阿拉伯的炼 金者，用天然铁矾（FeSO4·H2O）
干馏而制得硫酸。
15世纪开始用天然硫磺与 硝石混合，在容器内燃烧，
目前硫酸生产方法绝大多数 为接触法，但亚硝基法也有
1.硫铁矿的种类和性质
硫铁矿分为普通硫铁矿和磁硫铁矿两类。
普通硫铁矿的主要成分为FeS2，纯净的FeS2多为正方晶系，呈金 黄色，称为黄铁矿；另一种斜方晶系的FeS2，称为白铁矿。
还有一种比较复杂的含铁硫化物，一般可用FenSn+1表示（n≥5）， 最常见的是Fe7S8，称为磁硫铁矿。
根据来源不同，硫铁矿又可以分为：块状硫铁矿、浮选硫铁矿和 含煤硫铁矿。
1831年，接触法制硫酸
18世纪末和19世纪初， 开始铅室法生产硫酸，
4.1.3 我国的硫酸工业
4-3 我国硫酸产量增长情况
4.2 生产硫酸的原料和原则流程
生产硫酸的原料主要是能够制得二氧化硫的原料。
生产硫酸所用的原料不同，制备二氧化硫的化学反应不同，生产工艺流程也 不相同。
4.2.1 硫铁矿为原料生产硫酸
6mm以下，以提高焙烧反应速率。 （3）氧浓度 焙烧硫铁矿所用气体中氧的浓度如果较高，则会加快氧气通过矿
粒表面生成的氧化铁薄层向矿粒内扩散的速率，从而可提高硫 铁矿焙烧的反应速率； 但氧浓度高，生成的SO2在Fe2O3的催化作用下而生成SO3，使炉 气冷却后生成酸雾多，会加重净化的负荷。 故目前我国硫铁矿焙烧，均采用鼓入空气的生产流程。
第4章 硫酸工业
4.1 概述 4.2 生产硫酸的原料和原则流程 4.3 二氧化硫炉气的制备 4.4 炉气的净化和干燥 4.5 二氧化硫的催化 4.6 三氧化硫的吸收 4.7 接触法生产硫酸的全流程 4.8 硫酸生产中的技术经济问题
4.1 概述
硫酸（H2SO4）的相对分子质量为90.08，纯的硫酸是无色、无臭 而透明的油状液体。
应 速 率 加 快。
图4-1 沸腾炉示意图
因 而 脱硫 率 高，而 矿 渣 中 的 残 硫 可 低 达0.1～0.5%，有利
于节省硫资源和开展矿渣综合利用，减少对环境的污染；
⑤按炉床截面积计算，焙烧强度可高达7～40t.（m.s2）-1；
⑥在沸腾层内固体矿料混合均匀，不易发生局部过热现象，可允许反应温度 高达900℃以上；
4.3.2 沸腾焙烧炉的构造和操作原理
沸腾炉一般具有如下优点：
①构造简单，容易制造；
② 操作简便，开、停工容易，
检修方便；
③能连续加料和连续排渣，便
于实现自动控制，可以大大提
高生产能力；
④由于矿石颗粒表面积大，能与
空气充分接触，在较大气速下有
利于空气中氧的扩散，可使矿料
焙 烧 比 较 完 全，并 使 焙 烧 反
(4-3)
综合反应式（4-1)、(4-2)、(4-3），硫铁矿焙烧过程的总反应方程
式为
（4-4）
在硫铁矿焙烧过程中，除上述反应外，当空气量不足，氧浓度低时，还有生 成Fe304的反应
（4-5）
2.硫铁矿焙烧的操作条件
为了提高硫铁矿中硫的烧出率和焙烧反应速率，焙烧反应要在适 宜条件下进行。
为了确定焙烧反应的操作条件，需要研究哪一个反应步骤是决定 整个焙烧反应速率的控制步骤。
工业生产的硫酸是含有少量杂质的硫酸水溶液和含游离三氧化 硫的发烟硫酸。
按国家标准规定，工业硫酸规格如表所示。
表4-1 工业硫酸规格（GB534-82）
4.1.1 硫酸工业在国民经济中的重要地位
硫酸是化学工业中的重要产品之一，被广泛应用于国民经济的各 个部门。
在化肥和农药的生产； 在有机合成工业中，硫酸用于各种磺化反应和硝化反应； 在无机化学工业中 ； 在冶金工业中； 在国防工业中； 在石油精炼、染料、人造纤维、食品、电池、搪瓷、医药、机械加工工业 等许多工业部门；
需要采用压头较高的鼓风机，因而，动力消耗较大。
4.4 炉气的净化和干燥
4.4.1 炉气净化的目的和净化原理
以硫磺为原料，接触法生产硫酸的原则生产流程大致如下列框图所示。
蒸
气
干空气
硫磺
熔硫
硫磺 SO2 燃烧 O2
二氧化硫 催化氧化
硫磺制酸比硫铁矿制酸的生产流程简单;
SO3 三氧化硫 吸收
热能便于回收利用，生产成本低;
生产过程没有污水或污酸排出，有利于环境保护。
4.3 二氧化硫炉气的制备
二氧化硫炉气的制备是生产硫酸必不可少的首要步骤。 各种含硫原料矿成分及制备SO2的焙烧反应，见下表：
2.硫铁矿的破碎与筛分
破碎
细碎
筛分
3.硫铁矿为原料生产硫酸的原则流程 以硫铁矿为原料生产硫酸，主要经历以下三个化学反应：
原料 工序
焙烧炉内焙烧
炉气净 化工序
转化器
吸收塔
以硫铁矿为原料水洗净化生产硫酸的原则流程，大致如下列框图所示。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4.2.2 硫磺为原料生产硫酸
天然硫磺的开发和从天然气中回收硫磺为硫酸生产提供了丰富的 原料资源。
表4-4 含硫原料的种类（组分）与焙烧反应
4.3.1 硫铁矿焙烧的反应原理和操作条件
1.硫铁矿的焙烧反应 硫铁矿的焙烧反应过程，可分为两步进行： （1）在大约900℃的高温下，硫铁矿受热分解为硫化亚铁和硫
(4-1)
（2）分解产物中的硫燃烧，生成二氧化硫；硫化亚铁氧化为三 氧化二铁和二氧化硫
(4-2)
由实验得到 ，硫化亚铁的焙烧反应是整个焙烧过程的控制步骤。 只要设法加快硫化亚铁的焙烧速率，就能提高整个焙烧过程的
速率。
影响硫化亚铁焙烧反应速率的因素包括： （1）温度 在沸腾焙烧炉中，一般将焙烧温度控制在850～950℃较为适宜。 （2）硫铁矿的粒度 焙烧浮选硫铁矿时，不管是尾砂还是硫精砂，由于矿石粒度小， 焙烧反应速率较快，不需进一步破碎； 但在焙烧块状普通硫铁矿时，则需将矿石粉碎至颗粒直径在3～
⑦可以使用粒径小的碎块矿和有色金属矿的尾砂，以及其他含硫量少的低品 位矿石为原料，有利于合理使用硫资源；
⑧炉气中二氧化硫浓度高（SO2体积含量可达13%），而三氧化硫含量低 （SO3在炉气中体积含量约为0.1%～0.3%），有利于减少净化过程中硫的 损失。
沸腾炉也有一些缺点：
主要是炉气中矿尘含量高，炉气净化工序的设备要求高，负荷重；
随着工农业生产的发展，对硫酸的需要量在逐年增长。
表4-2 世界硫酸产量增长情况
目前，世界上硫酸产量最高的国家是美国，其次是前苏联。
4.1.2 硫酸工业发展史
8世纪，当时阿拉伯的炼 金者，用天然铁矾（FeSO4·H2O）
干馏而制得硫酸。
15世纪开始用天然硫磺与 硝石混合，在容器内燃烧，
目前硫酸生产方法绝大多数 为接触法，但亚硝基法也有
1.硫铁矿的种类和性质
硫铁矿分为普通硫铁矿和磁硫铁矿两类。
普通硫铁矿的主要成分为FeS2，纯净的FeS2多为正方晶系，呈金 黄色，称为黄铁矿；另一种斜方晶系的FeS2，称为白铁矿。
还有一种比较复杂的含铁硫化物，一般可用FenSn+1表示（n≥5）， 最常见的是Fe7S8，称为磁硫铁矿。
根据来源不同，硫铁矿又可以分为：块状硫铁矿、浮选硫铁矿和 含煤硫铁矿。