高三化学--硫酸的工业制法--总结.
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高温
氧气
除 尘
沸腾炉
涤洗
干 燥
2. 二氧化硫氧化成三氧化硫 2SO2+O2===2SO 3 450 C
0
V2O5
思考
4500C
8500C
5000C
催化剂
<600C
热交换器
沸腾炉
接触室
5000C
下一步
请同学们阅读教材 P66-68页有关内容， 因为 SO2接触氧化是一个放热反应，根据化 讨论SO2接触氧化的最有利条件 学平衡理论判断，此反应在温度较低的条件下进 行有利。但是，温度较低时反应速率低，从综合 经济考虑对生产不利。在实际生产中，选定 4000C~5000C作为操作温度。 SO2的接触氧化也是一个气体总体积缩小的 反应，表5-2的数据说明，增大气体压强，能相 应提高SO2的平衡转化率，但提高得并不多。考 虑到加压对设备的要求高，增大投资和能量消耗； 而且，常压下4000C~5000C时， SO2的平衡转 化率已经很高，所以硫酸工厂通常采用常压操作， 并不加压。
2H2SO4
催化剂 加热
多步计算
在多步计算中重点掌握元素守恒。在反应过程中， 可以把中间步骤的损失归结为原料或目标产物的 损失。
• 例：含FeS2 72%的黄铁矿石在煅烧的时候，有2%的 硫受到损失而混入炉渣，在SO2的氧化、吸收过程中， 产率为98%，则由这种黄铁矿石10t可以制得98%的硫 酸多少吨？ • 解析：该题的解题关键是：转化成硫酸的硫来自硫铁 矿。抓住了这一点就可以找出FeS2和H2SO4之间的关 系式，即：FeS2 —— 2S —— 2H2SO4 有2%S损失 即FeS2利用率为98%。
一、接触法制造硫酸的反应原理
S
硫化物 如 FeS2
SO2
SO3
H2SO4
SO3 + H2O===H2SO4 2SO2+O2===2SO 3 △
催化剂
S+O2===SO2 4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2
高温
点燃
二、接触法制造硫酸的生产过程
S
硫化物
1 二 氧 化 硫 的 制 取 和 净 化
•解：设可制得98%的硫酸质量为x • FeS2 —————— 120 10t×72%×98%×98% X=11.5t 答：（略） 2H2SO4 196 x×98%
练习：KKP102(7)
再见！
• 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。
2NO+ O2===2NO2
三、环境保护 环境污染：大气污染、水污染、 土壤污染、食品污染、固体废 弃物、放射性污染、噪声污染 等。 工业上的三废：废水、废渣、废气
1.尾气处理
尾气的组成：SO2,O2,N2
(1)碱法： Na2CO3 Na2CO3+SO2===Na2SO3+CO2 (2)氨酸法： NH3· H2O 2NH3· H2O+SO2===(NH4)2SO3+H2O
结
98.3%的硫酸 催化剂 温 度:400~500℃ 砷,硒化合物 催化剂中毒
三杂质
水蒸气
三危害
影响生产
腐蚀设备
六、掌握多步计算的技能---（相当关系式计算） （原子守恒） 4FeS2 +11 O2 2SO2 + O2 SO3 + H2O
FeS2 2SO2 2SO3
高温
2Fe2O3 + 8SO2 2SO3 H2SO4
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 65% 黄铁矿 16% 其他 19%
返回
返回
3.三氧化硫的吸收和硫酸的生成 145 C SO3 + H2O===H2SO4
0
尾气
98.3%H2SO4
热 交 5000C 换1500C
Hale Waihona Puke Baidu
沸腾炉
接触室
生产流程动态演示
吸收塔
补充材料：硫酸的其它生产办法
1. 2(FeSO4· 7H2O)===Fe2O3+SO2+SO3+14H2O
2. SO2+NO2+H2O===H2SO4+NO
• 生产过程中的污水，含有硫酸等杂质。
• Ca(OH) 2 ＋ H2SO4 == CaSO4 ＋ 2H2O
2、污水处理
3、废渣的利用
总
三阶段 造气
结
接触氧化 SO3的吸收
三反应
4FeS2+11O2=== 2SO2+O2===2S 2Fe2O3+8SO2 O3 除尘 热交换 沸腾炉 废渣 洗涤 循环利用 接触室 废气
3．尾气的吸收:
尾气的组成：SO2,O2,N2
通常工业上是用氨水来吸收SO2，其反应式为： SO2+2NH3· H2O=(NH4)2SO3+H2O, (NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3, 当吸收液中亚硫酸氢铵达到一定浓度后，再跟 浓硫酸反应，放出二氧化硫气体，同时得到硫酸 铵溶液。反应式： 2NH4HSO3+H2SO4=2SO2↑+2H2O+(NH4)2SO4， (NH4)2SO3+H2SO4=SO2↑+H2O+(NH4)2SO4 放出SO2可用于制液体二氧化硫作为化工原料， 硫酸铵溶液经结晶、分离、干燥后制成固体硫酸 铵肥料。
SO3 + H2O===H2SO4 干燥 逆流吸收 吸收塔 废水
三净化 三原理 三设备 工业三废
硫酸的工业生产
硫酸工业生产流程动画
沸腾炉
接触室
吸收塔
净 化 冷却
沸腾炉
炉沸
腾
接触室
高温 SO2 O2
室接 触
低温 SO2 O2
SO3 SO2 O2
塔吸 收
吸收塔
总
三原料 黄铁矿(或硫磺) 空气 压强:常压 矿尘 三选择
SO2
2 二 氧 化 硫 转 化 成 三 氧 化 硫
SO3
3 三 氧 化 硫 的 吸 收 和 硫 酸 的 生 成
H2SO4
如 FeS2
1. 二氧化硫的制取和净化(造气）
4FeS2(固)+11O2(气)===2Fe2O3(固)+8SO2(气)
原 料 粉 碎 炉气 SO2、O2、N2、水蒸气以及 一些杂质，如As、Se等的 化合物和矿尘等等。
• 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，就可以得到SO2。 煅烧黄铁矿在沸腾炉中进行。 造气阶段的反应原理：
氧气
除 尘
沸腾炉
涤洗
干 燥
2. 二氧化硫氧化成三氧化硫 2SO2+O2===2SO 3 450 C
0
V2O5
思考
4500C
8500C
5000C
催化剂
<600C
热交换器
沸腾炉
接触室
5000C
下一步
请同学们阅读教材 P66-68页有关内容， 因为 SO2接触氧化是一个放热反应，根据化 讨论SO2接触氧化的最有利条件 学平衡理论判断，此反应在温度较低的条件下进 行有利。但是，温度较低时反应速率低，从综合 经济考虑对生产不利。在实际生产中，选定 4000C~5000C作为操作温度。 SO2的接触氧化也是一个气体总体积缩小的 反应，表5-2的数据说明，增大气体压强，能相 应提高SO2的平衡转化率，但提高得并不多。考 虑到加压对设备的要求高，增大投资和能量消耗； 而且，常压下4000C~5000C时， SO2的平衡转 化率已经很高，所以硫酸工厂通常采用常压操作， 并不加压。
2H2SO4
催化剂 加热
多步计算
在多步计算中重点掌握元素守恒。在反应过程中， 可以把中间步骤的损失归结为原料或目标产物的 损失。
• 例：含FeS2 72%的黄铁矿石在煅烧的时候，有2%的 硫受到损失而混入炉渣，在SO2的氧化、吸收过程中， 产率为98%，则由这种黄铁矿石10t可以制得98%的硫 酸多少吨？ • 解析：该题的解题关键是：转化成硫酸的硫来自硫铁 矿。抓住了这一点就可以找出FeS2和H2SO4之间的关 系式，即：FeS2 —— 2S —— 2H2SO4 有2%S损失 即FeS2利用率为98%。
一、接触法制造硫酸的反应原理
S
硫化物 如 FeS2
SO2
SO3
H2SO4
SO3 + H2O===H2SO4 2SO2+O2===2SO 3 △
催化剂
S+O2===SO2 4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2
高温
点燃
二、接触法制造硫酸的生产过程
S
硫化物
1 二 氧 化 硫 的 制 取 和 净 化
•解：设可制得98%的硫酸质量为x • FeS2 —————— 120 10t×72%×98%×98% X=11.5t 答：（略） 2H2SO4 196 x×98%
练习：KKP102(7)
再见！
• 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。
2NO+ O2===2NO2
三、环境保护 环境污染：大气污染、水污染、 土壤污染、食品污染、固体废 弃物、放射性污染、噪声污染 等。 工业上的三废：废水、废渣、废气
1.尾气处理
尾气的组成：SO2,O2,N2
(1)碱法： Na2CO3 Na2CO3+SO2===Na2SO3+CO2 (2)氨酸法： NH3· H2O 2NH3· H2O+SO2===(NH4)2SO3+H2O
结
98.3%的硫酸 催化剂 温 度:400~500℃ 砷,硒化合物 催化剂中毒
三杂质
水蒸气
三危害
影响生产
腐蚀设备
六、掌握多步计算的技能---（相当关系式计算） （原子守恒） 4FeS2 +11 O2 2SO2 + O2 SO3 + H2O
FeS2 2SO2 2SO3
高温
2Fe2O3 + 8SO2 2SO3 H2SO4
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 65% 黄铁矿 16% 其他 19%
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3.三氧化硫的吸收和硫酸的生成 145 C SO3 + H2O===H2SO4
0
尾气
98.3%H2SO4
热 交 5000C 换1500C
Hale Waihona Puke Baidu
沸腾炉
接触室
生产流程动态演示
吸收塔
补充材料：硫酸的其它生产办法
1. 2(FeSO4· 7H2O)===Fe2O3+SO2+SO3+14H2O
2. SO2+NO2+H2O===H2SO4+NO
• 生产过程中的污水，含有硫酸等杂质。
• Ca(OH) 2 ＋ H2SO4 == CaSO4 ＋ 2H2O
2、污水处理
3、废渣的利用
总
三阶段 造气
结
接触氧化 SO3的吸收
三反应
4FeS2+11O2=== 2SO2+O2===2S 2Fe2O3+8SO2 O3 除尘 热交换 沸腾炉 废渣 洗涤 循环利用 接触室 废气
3．尾气的吸收:
尾气的组成：SO2,O2,N2
通常工业上是用氨水来吸收SO2，其反应式为： SO2+2NH3· H2O=(NH4)2SO3+H2O, (NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3, 当吸收液中亚硫酸氢铵达到一定浓度后，再跟 浓硫酸反应，放出二氧化硫气体，同时得到硫酸 铵溶液。反应式： 2NH4HSO3+H2SO4=2SO2↑+2H2O+(NH4)2SO4， (NH4)2SO3+H2SO4=SO2↑+H2O+(NH4)2SO4 放出SO2可用于制液体二氧化硫作为化工原料， 硫酸铵溶液经结晶、分离、干燥后制成固体硫酸 铵肥料。
SO3 + H2O===H2SO4 干燥 逆流吸收 吸收塔 废水
三净化 三原理 三设备 工业三废
硫酸的工业生产
硫酸工业生产流程动画
沸腾炉
接触室
吸收塔
净 化 冷却
沸腾炉
炉沸
腾
接触室
高温 SO2 O2
室接 触
低温 SO2 O2
SO3 SO2 O2
塔吸 收
吸收塔
总
三原料 黄铁矿(或硫磺) 空气 压强:常压 矿尘 三选择
SO2
2 二 氧 化 硫 转 化 成 三 氧 化 硫
SO3
3 三 氧 化 硫 的 吸 收 和 硫 酸 的 生 成
H2SO4
如 FeS2
1. 二氧化硫的制取和净化(造气）
4FeS2(固)+11O2(气)===2Fe2O3(固)+8SO2(气)
原 料 粉 碎 炉气 SO2、O2、N2、水蒸气以及 一些杂质，如As、Se等的 化合物和矿尘等等。
• 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，就可以得到SO2。 煅烧黄铁矿在沸腾炉中进行。 造气阶段的反应原理：