高中化学-硫酸的工业

SO3 ,N2 ,O2 ,SO2
吸收塔
尾气 （SO2 ,O2 ,N2)
SO3的硫酸溶液
发烟硫酸
加水或稀硫酸
各种浓度的硫酸
吸收塔
吸 收 塔
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
三个生产原理
三
1、平衡移动原理：选择适当且合理的反应条件。
原
2、热交换原理：充分地利用热量，提高经济效益。
解：设理论上能产生X吨98%的硫酸
SBiblioteka Baidu
H2SO4
32
98
1t•48%(100%-1.5%) X•98%
X = 1.48 t
黄铁矿 空气
燃烧
沸腾炉
炉气
炉渣
净化后 的炉气
98.3%浓硫酸
接触室 SO3(SO2,N2,O2) 吸收塔
发烟硫酸
催化氧化
水或稀硫酸
各种浓度的硫酸
硫酸工业的生产原理及综合效益
生产规模和厂址选择 (1)讨论思路
(2)生产规模和厂址选择
1、是否有市场需求 2、是否接近原料供应地 3、土地供应是否充足 4、水源是否充足 5、能源是否充足且廉价 6、交通运输是否方便 7、能否达到环境保护要求
例：有A、B、C、D四个中等城市， 它们水源 、能源充足 ，交通便利。 它们的相对地理位置如图所示。 各城市各有其特点 ：A . 城是风光 秀丽 ，人口稠密 ， 土地供应紧张 的旅游城市，环保要求高，近郊有丰富的FeS2资源。B. 城 是一个新兴的工业城 ， 已建有大型磷肥厂， 土地供应充 足 。 C. 城近郊有丰富的磷灰石资源 ，工业发达 ，但使用 H2SO4的工业不多，土地供应充足。D. 城是一个古老的城 市，它的周围是重要的农业区，是大量肥料的集散地。现 拟建年产1×105 t的黄铁矿制硫酸的工厂，厂址应选在
沸腾炉的反应
黄铁矿
（FeS2)
燃烧
矿渣
（Fe2O3)
空气
（O2 N2等）
炉气
（SO2,N2,O2,H2O等）
沸腾炉
沸 腾 炉
炉气净化及目的
除尘 除去矿尘 洗涤 除去As,Se化合物 干燥 除去水
防止催化 剂中毒
损坏设备
不利生产
炉气的净化和接触室的反应
净
炉 气
化 后 的
（SO2 、H2O
炉
N2 、O2杂质）
的硫受到损失而混入炉渣，由这种
硫铁矿2t可以制得溶质质量分数为 98%的硫酸多少吨？
解：设可制得98%的硫酸质量为X
FeS2
2H2SO4
120
196
2t•65%(100%-1.8%) X•98%
X = 2.13 t
? 燃烧1t含硫质量分数为48%的硫铁 矿，在理论上能产生多少吨溶质质 量分数为98%的硫酸（设还有质量 分数为1.5%的硫留在炉渣里）？
()
作出上述选择的依据是 __B_城__近__郊__有__硫__酸__消__耗__工__厂__—__—__大__型__磷__肥__厂__，__且__避__开__了__人__口___ __稠__密__的__居__民__区________。
解析：A城人口稠密，土地资源紧缺，环保要求高，不适 合；C城使用H2SO4工业不多，运输硫酸成本较高，不适 合；D城是一个古老城市，土地肯定紧缺，虽然周围是重 要的农业区，但也是大量肥料的集散地，消耗硫酸不会太 多,不适合。综合考虑，权衡利弊，选择B城近郊最适合。 答案：B
如何将硫单质转化为硫酸？
S
H2SO4
FeS2 SO2
SO3
高考要求
1、了解硫酸工业的原理、流程及设备 2、理解硫酸工业的效益问题 3、理解物质转化率的问题
沸腾炉里的原料准备
1：矿石粉碎
增加与空气接触面积
2：强大空气流
矿粒 吹起
氧气 充分
与空气接 触充分
增大反应速率
矿石利用率高
增大反 应速率
矿石利 用率高
理
3、逆流原理：提高吸收效率。
硫酸工业三废的处理
1、尾气吸收
SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3 (NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2↑+H2O 2、污水处理 Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O 3、废渣的处理：主要是回收利用，制造水泥、砖， 还可以 用含铁量高的炉渣进行炼铁。
思维延伸 多步反应的解题技巧和产率问题 (1)涉及多步反应的工业计算题常采用关系式法， 如：FeS2→2H2SO4；S→H2SO4。 (2)有关公式：①原料利用率(或转化率)＝
②化合物中元素的损失率＝该化合物的损失率 ③产品产率＝
④物质纯度＝
? 含FeS2质量分数为65%的硫铁矿石 在煅烧的时候，有质量分数为1.8%
气
（SO2 、N2、 O2）
接触室
SO2 、SO3 、 N2 、 O2 热交换器
接触室生产条件
1：过量的空气 —— 提高 SO2转化率
2：400~500度
加快反应速率
3：常压
催化剂的活性
4：V2O5作催化剂
接触室
接 触 室
低温 SO2 O2
高温 SO2 O2
SO3 SO2 O2
SO3的吸收和硫酸的生成