硫酸工业制法
硫酸的工业制法
原 料 粉 碎
炉气
空气
沸腾炉
除 尘
洗 涤
干 燥
②二氧化硫氧化成三氧化硫
发生的反应：2SO2＋O2 生产设备：接触室 得到的气体：三氧化硫、氮气、
V2O5
2SO3
未反应的氧气
和二氧化硫
思考：适宜条件的选择 催化剂：五氧化二矾 （V2O5） 温度：400至500摄 氏度 压强：常压
接 触 室
N2
思考：接触室中热交 换器的作用?从接触 室出来的气体成分是 什么？
硫 酸 的 工 业 制 备 和 环 境 保 护
2．对于接触法制硫酸的生产操作与选择该生产 操作的主要理由都正确的是 ( BD ) A．硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫铁矿 不能燃烧 B．三氧化硫的吸收采取逆流的形式，目的是增 大其与吸收剂的接触面积 C．二氧化硫氧化成三氧化硫时需使用催化剂， 这样可以提高二氧化硫的转化率 D．三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防 止形成酸雾，以便使其吸收完全
吸 收 塔
98.3%H2SO4
尾气 O2、SO2、N2
98.3%的浓硫酸从 塔顶淋下，气体由 下往上，流向相反 ，充分接触，吸收 更完全，由此看来 工业生产上特别重 视生产的速度及 原料的利用率。
SO3
吸收塔
发烟 H2SO4
3、回收、净化处理尾气，保护环境。
实验室用什么试剂吸收SO2?工业上是否适用?
接触法制硫酸
1、硫酸工业生产的原理
第一步：造气
点燃
S + O2
高温
SO2
2Fe2O3 + 8SO2
催化剂 加热
第二步：接触氧化
4FeS2 +11 O2 2SO2 + O2
硫酸的工业制法
1 ．什么是环境？
大气、土地、水、矿产、森林、生物以 及风景游览区、自然保护区、生活居住 区等构成了人类生存的环境
2 ．环境污染包括哪些？
环境污染主要包括大气污染、水污染、土壤 污染、食品污染等，此外还包括固体废弃物， 放射性噪声等污染。
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3.SO2排放到大气中有哪些危害？
• ①人吸入SO2会发生呼吸道疾病，浓度高达一定程 度时，会使人死亡。 • ②如果SO2与空气中的飘尘接触，或跟氮的氧化物 接触，会部分被氧化为SO3，危害跟严重，这些硫 的氧化物能直接伤害植物叶片，浓度高时，会使 植物枯死。 • ③降水时，硫的氧化物以及所形成的硫酸和硫酸 盐随雨雪降到地面，即所谓的“酸雨”。酸雨可 使湖泊水质酸化，毒害鱼类和其它水生生物；使 土壤酸化、破坏农田、损害农作物、森林；酸雨 还会腐蚀建筑物、金属制品、名胜古迹等。
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6．什么是热交换过程？ 6. 什么是热交换过程?
通过热交换器把反应时生 成的热，传递给进入接触 室的需要预热的混合气体， 并冷却反应后生成的气体， 像这样传递热量的过程就 是化学工业上常用的热交 换过程。
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7．吸收SO3为什么不直接用水或 稀硫酸，而是用98.3%的浓硫酸？
因为用水或稀硫酸作吸收 剂时，容易形成酸雾，吸 收速度慢且吸收不充分， 而 用 98.3% 的 浓 硫 酸 作 吸 收剂，则在吸收过程中不 形成酸雾，吸收速度快且 吸收充分，有利于SO3的吸 收。
关于多步反应变一步的计算
步骤： 1.写出多步反应的化学方程式； 2.找出主要原料和最终产物之间的物质的 量的对应关系。即找出主要原料和最终产 物中所含关键原子个数关系。 3.列出关系式，解出答案。
守恒原则
•计算中可以按照守恒、累积、转化的三原则处 理有关过程及数据以化难为易。 •1.守恒原则：如黄铁矿制硫酸中 S 原子守恒，具 体表现形式为 •FeS2——2H2SO4 或 S——H2SO4
硫酸的工业制法
S＋O2 点燃 SO2
4FeS2＋11O2 高温 2Fe2O3＋8SO2
催化剂
2SO2＋O2
2SO3
③三氧化硫的吸收
SO3 ＋H2O → H2SO4
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
沸 腾 炉
照片
接触室
接 触 室
照片
吸收塔
吸
收
塔
沸腾炉照片
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：二氧化硫、氧气、氮气、 水蒸气、矿尘、砷硒化合物等
净化的目的： 防止催化剂中毒和设备腐蚀
方法：除尘（除矿尘） 洗涤（除去砷、硒等化合物） 干燥（除水蒸气）
• 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
硫黄 65%
黄铁矿 16%
其他 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
• 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：
SO2、O2
温度较高的气体
工业制硫酸方案
工业制硫酸方案引言工业制硫酸是一种重要的化工工艺，广泛应用于许多工业领域，例如化肥生产、金属冶炼和废水处理等。
本文将介绍一种常见的工业制硫酸方案，包括硫矿的选矿与制酸过程。
硫矿的选矿硫矿的种类硫矿是指含有高浓度硫元素的矿石，常见的硫矿主要有黄铁矿、白铁矿和黄铜矿等。
在工业制硫酸的过程中，选择适合的硫矿对于提高产量和质量至关重要。
选矿工艺硫矿的选矿工艺一般包括破碎、磨矿、浮选等步骤。
首先，将原始硫矿经过破碎和磨矿处理，得到合适的矿石颗粒大小；然后，采用浮选工艺将硫矿与杂质分离，得到富含硫的硫精矿。
制酸过程硫矿的烧结硫精矿通过烧结工艺转化为硫酸。
烧结是将硫精矿加热至一定温度，使硫精矿中的硫元素氧化为二氧化硫气体的过程。
烧结炉是常用的设备，硫矿与空气在炉内进行反应，生成二氧化硫气体。
二氧化硫的净化二氧化硫气体中常含有一定的杂质，如尘埃和氧气等。
这些杂质会影响后续的反应产物质量和设备运行。
因此，需要对二氧化硫气体进行净化处理。
净化二氧化硫气体的常用方法是采用干法洗涤和湿法洗涤。
干法洗涤一般使用碱液吸附气体中的杂质，湿法洗涤则是通过水洗涤将杂质溶解掉。
选择适合的净化方法取决于具体的要求和硫矿的特性。
硫酸的制备经过净化的二氧化硫气体可以进一步用于硫酸的制备。
硫酸通常采用接触法制备，具体步骤如下：1.将净化后的二氧化硫气体经过压缩处理，以提高反应速率和减少空间占用。
2.将压缩后的二氧化硫气体与氧气在催化剂存在下进行反应，生成三氧化硫。
3.三氧化硫与水反应生成硫酸。
硫酸的制备工艺一般较为成熟，而且可以根据需要进行优化或改良，以提高产量和降低能耗。
结论工业制硫酸是一种复杂的化工工艺，涉及到选矿、烧结、气体净化和硫酸制备等多个过程。
这些过程都需要合理的工艺控制和设备支持，以确保硫酸的质量和产量达到预期的要求。
希望本文所介绍的工业制硫酸方案能对相关领域的从业人员提供参考和帮助。
硫酸的工业制备
硫酸的工业制备
9
Dr.Feng
硫酸的工业制备
10
【4】SO3具有酸性氧化物（H2SO4的酸酐）的通性，能与碱 性氧化物，碱等发生反应，如： SO3 + CaO = CaSO4 SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O
【5】SO3中S处于最高价态，故具有较强的氧化性。
硫酸的工业制备
7
S单质的性质
【1】淡黄色固体，俗名硫磺，不溶于水，易溶于酒精，CS2
硫酸的工业制备
2
很Niubility的总结(偷自此人 三原料：硫铁矿（或硫磺）、空气、水 三反应: 4FeS2 + 11O2 高2温Fe2O3 + 8SO2 2SO2 + O2 催化△剂2SO3 SO3 + H2O = H2SO4
三条件：高温（400-500℃）、催化剂（V2O5）、常压 三阶段：SO2的制取与净化、SO2催化氧化成SO3、SO3的吸收和
方法二：氨水法 SO2 + 2NH3·H2O = (NH4)2SO3 + H2O 2(NH4)2SO3 + O2 = 2(NH4)2SO4(一种氮肥)硫酸的工业制备5一个问题引发的“血案”
【Q】为什么用浓硫酸吸收SO3,而不用水吸收？
硫酸的工业制备
6
SO3的性质 【1】常温下，SO3是一种无色固体 【2】SO3易与水化合，放出大量的热，形成酸雾。 【3】SO3能与浓硫酸反应，生成H2SO4·SO3
3S + 6KOH △ 2K2S + K2SO3 + 3H2O
硫酸的工业制备
8
H S的性质 2 【1】无色，有臭鸡蛋气味，剧毒，能溶于水，水溶液称氢硫酸
硫酸的工业制法分析解析
6．什么是热交换过程？ 6. 什么是热交换过程?
通过热交换器把反应时生 成的热，传递给进入接触 室的需要预热的混合气体， 并冷却反应后生成的气体， 像这样传递热量的过程就 是化学工业上常用的热交 换过程。
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7．吸收SO3为什么不直接用水或 稀硫酸，而是用98.3%的浓硫酸？
因为用水或稀硫酸作吸收 剂时，容易形成酸雾，吸 收速度慢且吸收不充分， 而 用 98.3% 的 浓 硫 酸 作 吸 收剂，则在吸收过程中不 形成酸雾，吸收速度快且 吸收充分，有利于SO3的吸 收。
关于多步反应变一步的计算
步骤： 1.写出多步反应的化学方程式； 2.找出主要原料和最终产物之间的物质的 量的对应关系。即找出主要原料和最终产 物中所含关键原子个数关系。 3.列出关系式，解出答案。
守恒原则
•计算中可以按照守恒、累积、转化的三原则处 理有关过程及数据以化难为易。 •1.守恒原则：如黄铁矿制硫酸中 S 原子守恒，具 体表现形式为 •FeS2——2H2SO4 或 S——H2SO4
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2．为什么把燃烧黄铁矿的炉子叫沸腾 炉？为什么用这种炉子？
这是因为矿粒燃烧的时候， 从炉底通入强大的空气流， 把矿粒吹得在炉内一定空 间里剧烈沸腾，好象“沸 腾着的液体”一样。因此， 人们把这种炉子叫沸腾炉。 矿粒在这种沸腾情况下， 跟空气充分接触，燃烧快， 反应完全，提高了原料的 利用率。
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三．有关化学计算
•几个概念：化学计算中涉及到工业生产实际中 的“四率”（即转化率、利用率、产率、损失 率）和纯度。 •物质的纯度=（纯物质/不纯物质）×100% •产率=（实际产量/理论产量）×100% •利用率=（实际利用原料量/实际投入原料总量） ×100% •损失率：1-利用率 •在原料中：转化率=利用率
硫酸的工业制法
硫酸的工业制法硫酸硫酸盐一、硫酸的工业制法——接触法1、接触法制硫酸的生产原理及工业设备生产阶段化学方程式工业设备生产原理（1）SO2的制取与净化4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2沸腾炉扩大接触面（矿石粉碎）（2）SO2氧化成SO32SO2 + O22SO3接触室热交换（3）SO3的吸收和硫酸的生成SO2 + H2O = H2SO4实际是用浓H2SO4吸收吸收塔逆流吸收2、尾气的吸收，可用氨水吸收2NH3 + H2O + SO2 = (NH4)2SO3NH3 + H2O + SO2 = NH4HSO3将生成物用稀硫酸处理后，可制得化肥(NH4)2SO4，并回收了SO2。
3、生产简要流程4、有关物质纯度、转化率、产率的计算物质的纯度不纯物中所含纯物质的质量不纯物质的总质量100%5、多步递进反应的关系式计算法遇有多步递进反应（即前一步反应的产物就是后一步反应的反应物）的计算时，可用关系式法一步求解。
此种方法的关键，是根据各步反应的化学方程式，找出起始原料与最终产物之间的物质的量之比，列出相应的关系式，然后按常规方法求解。
二、浓硫酸的特性硫酸的化学性质跟它的浓度有密切的关系。
稀硫酸具有酸类的通性（H+的性质），而浓硫酸中存在大量未电离的硫酸分子，因而浓硫酸除具有酸类的通性外，还具有吸水性、脱水性和强氧化性等特性。
1、浓硫酸的吸水性。
浓硫酸具有吸收附着在物质表面或内部的湿存水和吸收结晶水的性能。
其原因是硫酸分子极易与水分子化合成一系列稳定的水合物：H2SO4·nH2O（n = 1,2,4,6,8）。
同时放出大量的热。
这些水合物很稳定。
利用浓H2SO4的吸水性，可以做干燥剂。
浓H2SO4能干燥H 2、O 2、CO 等中性气体，也能干燥SO 2、Cl 2、CO 2、HCl 、HF 等酸性气体；但不能干燥NH 3等碱性气体，也不能干燥HBr 、HI 、H 2S 等有强还原性的气体。
2、浓硫酸的脱水性。
硫酸的工业制法
硫酸的工业制法硫酸硫酸盐一、硫酸的工业制法——接触法1、接触法制硫酸的生产原理及工业设备生产阶段化学方程式工业设备生产原理（1）SO2的制取与净化4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2沸腾炉扩大接触面（矿石粉碎）（2）SO2氧化成SO32SO2 + O22SO3接触室热交换（3）SO3的吸收和硫酸的生成SO2 + H2O = H2SO4实际是用浓H2SO4吸收吸收塔逆流吸收2、尾气的吸收，可用氨水吸收2NH3 + H2O + SO2 = (NH4)2SO3NH3 + H2O + SO2 = NH4HSO3将生成物用稀硫酸处理后，可制得化肥(NH4)2SO4，并回收了SO2。
3、生产简要流程4、有关物质纯度、转化率、产率的计算物质的纯度不纯物中所含纯物质的质量不纯物质的总质量100%5、多步递进反应的关系式计算法遇有多步递进反应（即前一步反应的产物就是后一步反应的反应物）的计算时，可用关系式法一步求解。
此种方法的关键，是根据各步反应的化学方程式，找出起始原料与最终产物之间的物质的量之比，列出相应的关系式，然后按常规方法求解。
二、浓硫酸的特性硫酸的化学性质跟它的浓度有密切的关系。
稀硫酸具有酸类的通性（H+的性质），而浓硫酸中存在大量未电离的硫酸分子，因而浓硫酸除具有酸类的通性外，还具有吸水性、脱水性和强氧化性等特性。
1、浓硫酸的吸水性。
浓硫酸具有吸收附着在物质表面或内部的湿存水和吸收结晶水的性能。
其原因是硫酸分子极易与水分子化合成一系列稳定的水合物：H2SO4·nH2O（n = 1,2,4,6,8）。
同时放出大量的热。
这些水合物很稳定。
利用浓H2SO4的吸水性，可以做干燥剂。
浓H2SO4能干燥H 2、O 2、CO 等中性气体，也能干燥SO 2、Cl 2、CO 2、HCl 、HF 等酸性气体；但不能干燥NH 3等碱性气体，也不能干燥HBr 、HI 、H 2S 等有强还原性的气体。
2、浓硫酸的脱水性。
硫酸的工业制备
(S+O2点=燃=SO2)
3.设备：沸腾炉
干燥 洗涤 除尘 净化
原料 粉碎
沸腾炉
炉气
空气 思考：硫铁矿为什么要粉碎？
二、 SO2催化氧化生成SO3—接触氧化
1.反应原理：
催化剂
２SO2+O2 △ ２SO3 2.设备：接触室
温度较高气体
催化剂 (V2O5) 热气体
净化
沸腾炉
SO2、O2 冷气体
热交换器
1、原料 2、环保和成本 3、制备流程
化学工业制备的要求
（1）原料廉价且稳定，降低运输成本。 （2）从环保、成本等角度选择合适的化学反应。 （3）制备流程简单高效，能耗低，反应放出的热量 和剩余物质尽可能加以循环利用，生副产物较少。 （4）制备过程绿色环保，不使用或生成对环境有害 的物质。
SO3
温度较低气体
接触室
思考：沸腾炉中产生的气体通入接触室前为何除尘净ຫໍສະໝຸດ ？使用热交换器意义是什么？
三、SO3的吸收和硫酸的生成
1.反应原理：SO3+H2O==H2SO4 2.设备：吸收塔
思考：浓硫
酸为什么要从 上向下喷下？
思考：工业上并不是直接用水或稀硫酸来吸收SO3， 而是用98.3%的浓H2SO4吸收，为什么？
防止SO3溶于水时反应放出大量热导致酸雾, 降低吸收效率，常用浓硫酸(98.3%)吸收SO3。
沸腾炉
接触室
吸收塔
净
化
冷却
工业接触法制硫酸小结
S
硫化物
SO2
SO3
H2SO4
如FeS2
SO2的制取和净化 SO2转化成SO3 吸收SO3生成硫酸
沸腾炉
接触室
硫酸工业制法
∽ 2SO3
∽ 2H2SO4
S∽H2SO4 ∽
1、解题技巧——关系式法 解题技巧 关系式法
2、利用率和产率之间的转换 吨含FeS280%的黄铁矿来制取 【例2】利用 吨含 】利用1吨含 的黄铁矿来制取 转化为SO 硫酸，假设反应过程中由FeS2转化为 2损失 硫酸，假设反应过程中由 ％，由 氧化成SO 时的利用率只有75％， 硫2％，由SO2氧化成 3时的利用率只有 ％， ％， 问这1吨黄铁矿可以制的 吨黄铁矿可以制的95％的硫酸多少吨？ 问这 吨黄铁矿可以制的 ％的硫酸多少吨？ （1）原料的利用率有传递关系 吨含硫48％的黄铁矿为原料， 【例3】用32吨含硫 ％的黄铁矿为原料，用 】 吨含硫 接触法制硫酸。若原理的利用率为96%，硫酸 接触法制硫酸。若原理的利用率为 ， 的产率为90%，则可以制的浓度为98%的硫酸 的产率为 ，则可以制的浓度为 的硫酸 几吨？ 几吨？ （2）产率可视为利用率
第六节
硫酸工业制法
一、反应原理 1、制备二氧化硫
燃烧硫或黄铁矿石制取SO 燃烧硫或黄铁矿石制取 2 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
2、二氧化硫的催化氧化
2SO2（g）+O2（g） ） ） 2SO3（g）； ）；
3、三氧化硫的、二氧化硫的制取和净化 →沸腾炉 2、二氧化硫的催化氧化 3、三氧化硫的吸收 三、尾气吸收 →氨酸法 →接触室 →吸收塔
四、多步反应计算
【例1】以含 】以含FeS270%的硫铁矿为主要原料制造 的硫铁矿为主要原料制造 硫酸， 吨这种矿石理论上可以制得98%的 硫酸，每1000吨这种矿石理论上可以制得 吨这种矿石理论上可以制得 的 H2SO4 1166.7 吨。 FeS2 ∽ 2SO2 FeS2 ∽ 2H2SO4
硫酸的工业制法
硫酸的工业制法———接触法制硫酸
⑴接触法制硫酸的过程和原理（完成化学方程式）：
（1）造气：4FeS2+11O2==2Fe2O3+8SO2（在沸腾炉中进行）；
（2）接触氧化：2SO2+O2==2SO3（在接触室中进行）；
（3）SO3的吸收：SO3+H2O==H2SO4（在吸收塔中进行）。
量空气。
⑶煅烧黄铁矿制得的炉气中含有SO2、O2、N2、水蒸气及砷、硒等化合物和矿尘，
需要除尘、__洗涤____和干燥，避免催化剂中毒。
条件下进行有利?
①使用催化剂：V2O5
②温度的选择：400℃--500℃
③压强的选择：常压
⑸接触氧化过程，应用了热交换器设备，其优点是预热炉气、冷却反应后生成的气体。
⑹工业上用98%浓硫酸吸收SO3，是因为防止形成酸雾，以便使三氧化硫吸收完全，提高三氧化硫的吸收效率。
⑺硫酸工业“三废”的处理和利用：
①尾气中的SO2，用氨水吸收，可得到氮肥。
反应方程式是SO2＋2NH3＋H2O＝(NH4)2SO3
(NH4)2SO3＋H2SO4＝(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O。
②污水中含有硫酸，可用石灰乳吸收，反应方程式是Ca(OH)2＋H2SO4＝CaSO4＋2H2O
③废渣的利用。
矿渣一般可用来作为制造水泥的原料或用于制砖
含铁品位高的矿渣，经处理后可以炼铁。
④硫酸生产过程中的三个反应是放热反应。
⑤如果要筹建一间硫酸厂，你认为应该考虑哪些因素？
硫酸厂靠近消费中心比靠近原料产地更为有利
硫酸厂不应建在人口稠密的居民区和环保要求高的地区。
生产过程示意图。
工业制硫酸的工艺流程
工业制硫酸的工艺流程
《工业制硫酸的工艺流程》
工业制硫酸是一项重要的化工生产过程，其工艺流程包括硫磺燃烧、稀释、吸收、浓缩和结晶等阶段。
以下是一般工业制硫酸的操作步骤：
1. 硫磺燃烧：首先，将硫磺粉末燃烧生成二氧化硫气体。
硫磺燃烧反应的化学方程式是：
S + O2 → SO2
2. 稀释：将二氧化硫气体和空气以一定的比例稀释，以便进行后续的吸收和处理。
3. 吸收：将稀释后的二氧化硫气体通过吸收塔，用稀释的硫酸或氢氧化钠溶液进行吸收，生成硫酸或硫酸钠溶液。
4. 浓缩：通过蒸发器或其它设备，将稀释的硫酸或硫酸钠溶液进行浓缩，得到某一浓度的硫酸或硫酸钠。
5. 结晶：在合适的温度和压力下，通过冷却结晶或者蒸发结晶的方式，使得硫酸或硫酸钠结晶，并进行提纯和干燥处理，得到成品硫酸。
除了上述基本的工艺流程外，工业制硫酸的生产还需要考虑设备的选型和操作参数的控制，以确保生产过程的安全和稳定。
同时，对废气和废水的处理也是工业制硫酸生产中需要重点考
虑的环保问题。
总之，工业制硫酸的工艺流程涉及反应、分离、浓缩和干燥等多个步骤，需要综合考虑原料、能耗、安全和环保等因素，以满足市场的需求和国家的标准。
硫酸工业制法
②洗涤：除砷、硒等的化合物
③干燥：除水蒸气
② 二氧化硫氧化成三氧化硫 ----接触室 2SO2+O2=4V52=0O0C=5 2SO3+196.6kJ
回答下列问题：
（1）二氧化硫在什么条件下才能氧化成三氧化硫？
（2）这个反应是在什么设备中进行的？为什么？
（3）热交换器的作用是什么？
接触室
热交换器
② 二氧化硫氧化成三氧化硫----接触室 2SO2+O2=4V52=0O0C=5 2SO3+196.6kJ
2H2SO4
196 x×98%
练习：KKP102(7)
附件
流程图
H2SO4
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
沸腾炉
腾
炉
接触室
低温
接
SO2 O2
触
室
高温 SO2 O2
SO3 SO2 O2
吸
收
吸收塔
塔
六、掌握多步计算的技能---（相当关系式计算） （原子守恒）
高温
4FeS2 +11 O2
2Fe2O3 + 8SO2
催化剂
2SO2 + O2 加 热 2SO3
（一）、反应原理：
S
FeS2=SO2= SO3 =H2SO4
(二硫化亚铁)
（二）、生产过程： 1. 二氧化硫的制取和净化：
（1）主要设备：沸腾炉
（2）主要反应：
4FeS2＋11O2
还原剂 氧化剂
2Fe2O3＋8SO2
既是氧化产物，又是还原产物
（3）炉气净化：三净化 （防止催化剂中毒） ①除尘：除矿尘
工业制硫酸的原理
工业制硫酸的原理硫酸是一种重要的化学品，广泛应用于冶金、化工、制药、纺织等领域。
工业制硫酸的原理是利用硫矿石或硫化物为原料，在高温下氧化生成二氧化硫，再经过催化氧化反应生成三氧化硫，最终与水反应形成硫酸。
本文将详细介绍工业制硫酸的原理及其过程。
一、硫酸的基本概念硫酸是一种无色、无臭、有强酸性的液体，化学式为H2SO4。
它的分子量为98.1，密度为1.84g/cm，沸点为338℃。
硫酸具有很强的腐蚀性，能与大多数金属反应，生成相应的盐和氢气。
硫酸在工业上广泛应用于制造肥料、制药、染料、塑料等化工产品，还用于冶金、纺织、电镀等行业。
二、硫酸的制备方法在工业生产中，硫酸的主要制备方法是接触法。
它的原理是将硫矿石或硫化物作为原料，在高温下氧化生成二氧化硫，再经过催化氧化反应生成三氧化硫，最终与水反应形成硫酸。
1、硫矿石的氧化反应硫矿石是工业上制备硫酸的主要原料之一，主要成分为辉硫矿、黄铁矿、黄铜矿等。
硫矿石的氧化反应式为：S + O2 → SO2在高温下，硫矿石与空气中的氧气反应，生成二氧化硫和少量的三氧化硫。
该反应需要一定的能量，通常采用电炉或焦炉等高温设备进行。
2、三氧化硫的催化氧化反应三氧化硫是硫酸制备的重要中间体，它的制备需要将二氧化硫进一步氧化。
该反应可以在高温下自发进行，但速度较慢，需要引入催化剂来加速反应。
SO2 + 1/2O2 → SO3通常采用铁、钼、钒等金属氧化物作为催化剂，将SO2和O2混合后通过催化剂层，在一定温度和压力下进行反应。
反应产物为三氧化硫，也称硫酸酐。
3、硫酸的水解反应硫酸的制备最后一步是将三氧化硫与水反应生成硫酸。
该反应需要在一定的温度和压力下进行，主要反应式为：SO3 + H2O → H2SO4这个反应是放热反应，需要控制反应温度和压力，以避免反应过程中产生过多的热量和气体。
三、硫酸制备的流程硫酸的制备过程包括硫矿石的氧化、三氧化硫的催化氧化和硫酸的水解三个步骤。
16硫酸【可修改文字】
最佳 方案？
三、硫酸的用途：
四、硫 酸 盐
皓矾： ZnSO4 ·7H2O 钡餐,重晶石： BaSO4 绿矾： FeSO4 ·7H2O 芒硝： Na2SO4 ·10H2O 明矾： KAl(SO4)2 ·12H2O 生石膏：CaSO4 ·2H2O 熟石膏：2CaSO4 ·H2O 硫酸亚铁铵（摩尔盐）： (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O（见实验 化学P40和P88）
硫酸铜
品红
KMnO4
石灰水 品红
C与浓硫酸反应产物的鉴别
课堂练习：
1、硫酸具有下列性质：①酸性，②吸水性，
③脱水性，④强氧化性,⑤难挥发性 。在下列变化中， 硫酸体现的性质为（填序号）：
⑴把浓硫酸露置在空气中，质量会增加。（ ） ⑵铜跟浓硫酸共热，产生二氧化硫气体。（ ） ⑶把锌粒入稀硫酸里，会产生氢气。（ ） ⑷用浓硫酸干燥O2、Cl2等，但不能用来干燥NH3、HI、H2S等气体。 （） ⑸蔗糖与浓硫酸发生“黑面包”实验。 （ ） ⑹浓硫酸使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变黑。（ ） ⑺常温下可用铁或铝制容器贮存浓硫酸。（ ）
吸收SO3： 98.3％浓H2SO4
1450C
SO3 + H2O==炉
热 交 5000C 换1500C
接触室
吸收塔
4、尾气处理
尾回气收的利组用成：SO2, O2, N2、少量SO3等 碱液吸收法：NH3·H2O 2NH3+H2O+SO2===(NH4)2S O3
2、接触氧化 设备：
接
触
室
2、 接触氧化 -----接触室
（1）反应原理2SO2+O2=4V5=20O0C=5 2SO3 （2）设备：
4500C 8500C
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（3）炉气净化：三净化 （防止催化剂中毒） ①除尘：除矿尘 ②洗涤：除砷、硒等的化合物 ③干燥：除水蒸气
② 二氧化硫氧化成三氧化硫 ----接触室 VO 2SO2+O2===2SO +196.6kJ 3 450 C
2 5
0
回答下列问题：
（1）二氧化硫在什么条件下才能氧化成三氧化硫？ （2）这个反应是在什么设备中进行的？为什么？ （3）热交换器的作用是什么？
氧气
沸腾炉
除 尘
洗 涤
干 燥
① 二氧化硫的制取和净化---沸腾炉
（一）、反应原理：
S FeS2=SO2= SO3 =H2SO4
(二硫化亚铁)
（二）、生产过程： 1. 二氧化硫的制取和净化：
（1）主要设备：沸腾炉 （2）主要反应： 4FeS2＋11O2
还原剂 氧化剂
2Fe2O3＋8SO2
既是氧化产物，又是还原产物
S
硫化物 如 FeS2
① 二 氧 化 硫 的 制 取 和 净 化
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
三、生产流程：
问题思考：
（1）燃烧黄铁矿的设备叫什么？为什么？ （2）为什么要将黄铁矿粉碎成细小的矿粒？ （3）为什么要从炉底通入强大的空气流而使矿粒呈 沸腾状态？ （4）从沸腾炉出来的炉气为什么要净化？
硫酸的工业制法
接 触 法
硫酸的工业制法——接触法
（三反应） 一、接触法制造硫酸的反应原理
S
硫化物 如 FeS2
SO2
点燃
SO3
H2SO4
S+O2===SO2 ①4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2
高温
②2SO2+O2
催化剂
=== △
2SO3
③SO3 + H2O===H2SO4
二、接触法制造硫酸的生产过程（三阶段、三设备）
③三氧化硫的吸收和硫酸的生成----接触室
SO3 + H2O===H2SO4+79.5kJ
主要设备：吸收塔 主要反应： （用98.3％的浓硫酸吸收） SO3＋H2O=H2SO4 尾气处理： 二转 转入接触室 二吸
1450C
用碱液（氨水）吸收
硫酸工业生产的原理
硫酸生产反应式
第一步： 4FeS2 +11 O2
⇌
V2O5
2SO3
③三氧化硫的吸收和硫酸的生成 --吸收塔 SO3 + H2O===H2SO4+79.5kJ
（1）工业上用什么吸收三氧化硫制取硫酸？
1450C
（2）为什么不用水和稀硫酸来吸收三氧化硫？
（3）硫酸厂用什么设备来吸收三氧化硫？ （4）硫酸厂的尾气未经处理能否直接排入大 气？
吸收塔
③三氧化硫的吸收和硫酸的生成--吸收塔 SO3 + H2O===H2SO4+79.5kJ
（5）什么叫催化剂中毒？
（6）对炉气进行净化通常需用哪些措施？ 净化后的气体主要成分是什么？ 沸腾炉
① 二氧化硫的制取和净化---沸腾炉
4FeS2(固)+11O2(气)===2Fe2O3(固)+8SO2(气)+Q
原 料 粉 碎
高温
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。
98.3%H2SO4 1450C
尾气
热 交 5000C 换1500C
沸腾炉
接触室
吸收塔
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。
FeS2 2SO2 2SO3
高温
Байду номын сангаас
2Fe2O3 + 8SO2 2SO3 H2SO4
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%。
•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)
附件
流程图
高温
2Fe2O3 + 8SO2 2SO3 H2SO4
第二步：2SO2 + O2 第三步：SO3 + H2O
催化剂 加热
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
沸腾炉
接触室
高温 SO2 O2
接 触 室
低温 SO2 O2
SO3 SO2 O2
吸 收 塔
吸收塔
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
接触室
热交换器
② 二氧化硫氧化成三氧化硫----接触室 VO 2SO2+O2===2SO +196.6kJ 3 450 C
2 5
0
4500C 8500C
催化剂
5000C
<600C
热交换器
沸腾炉
接触室
5000C
② 二氧化硫氧化成三氧化硫----接触室
主要设备：
接触室
主要反应：
2SO2＋O2
400～500℃