硫酸工业-课件

精制得到的炉气补充空气后送入钒催装化有剂
的接触室，氧化生成三氧化硫。二氧化硫的
催放化氧化是一个可逆
钒催化剂发热挥催的化作用
反应。反应在
450 ℃左右进行，有利
于
98.3%的硫酸。
3．三氧化硫的吸收
避三免氧产生化酸硫雾进而降入低吸吸收收效塔率后用
吸
收，得到浓硫酸或发烟硫酸。不用水来吸收
三氧化硫是为了
。
【慎思4】 SO2进行催化氧化之前为什么对沸腾焙 烧炉出来的炉气净化？
提示 防止气体中的杂质引起催化剂中毒。 【慎思5】 浓H2SO4怎样存放和运输？
提示 在常温下，浓H2SO4存放在铁质槽车 进行运输。
1．以FeS2为原料 第一步：4FeS2(s)＋11O2(g)=高==温==2Fe2O3(s)＋8SO2(g) 第二步：2SO2(g)＋O2(g)催△化剂2SO3(g) 第三步：SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)
硫铁矿沸腾焙烧得到的炉中气毒中除失了效含有二氧 化硫外腐，蚀还含有多种杂质。这些带色杂质有的使催 化剂 、 ，有的对反应设备有 作用，有的使制得的硫酸冷却 除。尘 所酸以洗，从
沸腾焙烧炉出来的高温炉气需要经过
、
和炼铁 。焙烧工序产生的矿渣和粉尘，经冷
却增湿后，被送到钢铁厂作为
2．二氧化硫的催化氧化
催化剂必须在适宜的温度下才能发挥其催化作 用，同时催化剂遇到杂质易引起催化剂中毒而 降低催化活性。
【体验1】 以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：
(1)将燃烧黄铁矿的化学方程式补充完整； 4________＋11O2=高==温==2Fe2O3＋8SO2
(2)接触室中发生反应的化学方程式是 __________________。
答案 (1)FeS2 (2)2SO2＋O2催△化剂2SO3 (3)abd
生产硫酸主要化学过程可分为二氧化硫的生成 和二氧化硫转化为三氧化硫两个阶段。
1．生产阶段：(1)硫磺或硫铁矿的燃烧氧化；(2) 二氧化硫的催
化氧化；(3)三氧化硫的吸收。
2．含硫矿石的燃烧
(1)设备：沸腾焙烧炉
(2)温度：炉膛温度775～825 ℃，炉顶温度： 900～950 ℃
解析 题中所提到的对硫酸工业采取措施的叙 述都是正确的。但硫铁矿进入沸腾炉之前粉碎 的原因是为了增大矿粒与空气的接触面积，使 其燃烧得更快、更充分，从而提高硫铁矿的利 用率；从沸腾炉出来的炉气必须净化干燥的目 的是因为炉气中的一些杂质气体会使接触室中 的催化剂中毒，使催化剂丧失活性，同时防止 炉气中的水蒸气和SO2生成酸而腐蚀管道；SO2 转化为SO3时使用催化剂是为了缩短到达平衡的 时间，但它并不能影响化学平衡的移动，并不 影响SO2转化率的大小；接触室控制反应的温度 在400～500 ℃，这是综合考虑了催化剂活性、 反应速率及SO2的转化率等因素而确定的，故D
【慎思C3】aSO3＋H2SO4===CaSO4＋SO2↑＋H2O 从化学反应速率与化学平衡角度，如
何提示提高由S2SOO23(的g)＋产O量2(g)从而2S提O3(高g) HΔ2HS＜O04。的产故量可采？取
下列条件来提高H2SO4的产量
①生成的SO3及时移出 ②适宜的温度和压强 ③合适的
催化剂 ④恰当的SO2与O2投料比例(1∶1.5)。
谢谢观赏
You made my day!
我们，还在路上……
解析 干燥的SO2与O2发生化学反应的有利条 件是催化剂和约450 ℃的温度，在通常状况下 不发生反应，在加热的条件下，也基本上不发 生反应。从热交换器(或接触室)左侧进入热交换 器的SO2与O2的混合气体，在热交换器内只是 被加热升高温度，没有与催化剂接触，基本上 没有SO3生成。从热交换器内出来的热的SO2与 O2的混合气体，进入接触室内的催化剂区域后， 发生可逆反应生成SO3。 答案 C
(3)含硫矿石在炉内燃烧，要先粉碎，并采用 沸腾焙烧的好处：粉碎增大了固体表面积， 与氧气接触氧化(燃烧)充分；沸腾焙烧，使粉 末均匀接触氧气，矿石氧化更全面。
(4)炉气处理：冷却、除尘、酸洗，得到精制 炉气进入接触室。
矿渣和粉尘处理：冷却增湿后，送钢铁厂作 炼铁原料。
3．二氧化硫的催化氧化
(1)设备：接触室(钒催化剂)。 (2)温度：450 ℃左右。 (3)热交换器：充分利用SO2催化氧化过程中 的反应放热。 方式：净化后的炉气(冷气)在交换器管外上 升被预热，再进入接触室顶部，催化反应后， 4．三再氧从化硫交的换吸器收 管内流过，释放热量。
2．以硫磺为原料 第一步：S(s)＋O2(g)=高==温==SO2(g) 第二步：2SO2(g)＋O2(g)催△化剂2SO3(g) 第三步：SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l) 硫和黄铁矿相比，因后者产生的废弃物太多，处理成本太 高，因此，目前硫酸生产中的三种原料为硫磺、空气和 水。
【例1】 接触法制硫酸时，反应的重要条件是 ( )。
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15、最具挑战性的挑战莫过于提升自 我。。2021年3月2021/3/42021/3/42021/3/43/4/2021
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16、业余生活要有意义，不要越轨。2021/3/42021/3/4Marc h 4, 2021
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17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。2021/3/42021/3/42021/3/42021/3/4
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9、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。2021/3/42021/3/4T hursday, March 04, 2021
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10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。2021/3/42021/3/42021/3/43/4/2021 10:18:32 PM
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11、越是没有本领的就越加自命不凡 。2021/3/42021/3/42021/3/4M ar-214- Mar-21
第三单元 硫酸工业
1．氧化还原反应的本质和特征是什么？ 提示 电子转移，元素化合价升降。
2．SO2中硫元素的价态为多少？据此判断SO2的氧化性和还 原性？ 提示 ＋4价，居中间价态，故SO2既具有氧化性又具有 还原性。
3．导致酸雨的气体主要有哪些？“工业三废”是指什么？ 提示 SO2、NOx；废气、废水、废渣
【慎思1】 在实际硫酸工业中，吸收SO3的试剂是 什么？为什么采用逆流吸收方式？
提示 并不是用H2O直接吸收而是用98.3%的 浓H2SO4，这样可避免因SO3与H2O反应放热 而形成酸雾，同时采取逆流方式吸收可提高 SO3的吸收率。
【慎思2】 硫酸生产尾气中的少量SO2是如何吸 收利用的？ 提示 SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O
吸收剂：98.3%浓硫酸。 流向：逆流方式(气体从塔底通入，浓H2SO4 从塔顶喷淋下
【例2】 在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说 明生产操作的原因二者都正确的是 ( )。
A．硫铁矿燃烧前需将矿粒粉碎，这样易于向沸 腾炉中投料
B．炉气进入接触室之前需要净化、干燥，因为 炉气中的杂质易
与SO2反应 C．SO2氧化为SO3时需使用催化剂，这样可提 高SO2的转化率 D．接触室的反应温度控制在400～500 ℃，因 为在这个温度范
第二步：二氧化硫的催化氧化。化学方程式为 2SO2＋O2催△化剂2SO3 。
第三步：三氧化硫的吸收。化学方程式为
SO3＋H2O===H2SO4
。
1.硫磺或硫铁矿的燃烧
从硫铁矿制造二氧化硫，是先将矿粉碎
物 沸腾焙烧炉
，放入
中，
从该空炉气下部通入空气，在高温下鼓入炉中的 把矿石小颗粒扬起，呈沸腾状燃烧氧化。
根据制备H2SO4的原理和条件设计合理的流程和 生产设备。
【体验2】 在硫酸工业生产中，为了有利于SO2 的转化，且能充分利用热能，采用了中间有 热交换器的接触室(见如图)。按此密闭体系 中气体的流向，则在A处流出的气体为( )。
A．SO2 B．SO3，O2 C．SO2，O2 D．SO2，SO3
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12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人 的错儿 。2021/3/42021/3/42021/3/4T hursday, March 04, 2021
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13、知人者智，自知者明。胜人者有 力，自 胜者强 。2021/3/42021/3/42021/3/42021/3/43/4/2021
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14、意志坚强的人能把世界放在手中 像泥块 一样任 意揉捏 。2021年3月4日星期 四2021/3/42021/3/42021/3/4
A．二氧化硫必须提纯 B．必须用纯氧不可 用空气
C．催化剂需要加热 硫酸吸收
D．三氧化硫需用稀
解析 接触法制硫酸时制得的SO2必须先除去 其中所含的杂质，因为炉气中含有的水蒸气会 腐蚀设备，对设备带来不良影响，砷、硒化合 物和矿尘等能使催化剂中毒，因而进行催化氧 化反应前必须先进行除杂等操作；制H2SO4时 使用的是空气而不是纯氧；进行SO2的催化氧 化时使用的温度是400～500 ℃；对三氧化硫
(3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填 序号字母)________。
a．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎
b．过量空气能提高SO2的转化率 c．使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率 d．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
解析 (1)黄铁矿的主要成分为FeS2，同时根据 质量守恒也可推出。
(2)接触室实现了SO2氧化为SO3的目的。 (3)a相当于增大接触面积，正确；b中增加O2的 量可使平衡向生成SO3的方向移动，提高SO2的 转化率，正确；c中催化剂只对反应速率有影响， 对平衡无影响，错误；d中矿渣含大生的炉渣中含铁量 大于炼45铁%及，制造可硫以酸铁用、氧于化铁红颜料 等产品。
2．废液：用微水量硫洗酸涤、氟化净物化沸铁腾离子焙烧铅炉离的子炉气，
产生石废灰水中。和硫废酸水中主要含氢氧化铁絮状沉淀