工业制硫酸

合成氨的条件选择
N2+3H2 2NH3+92.4kJ
使NH3生成得快 使NH3生成得多 （从反应速率分析）（从化学平衡分析） 压强
高压
高温 使用催化剂 增大反应物浓度
高压 低温
温度
催化剂 浓度
无影响
增大反应物浓度 减小生成物浓度
合成氨的条件选择
合成氨的条件选择
等实际条件的影响) 2.温度： 500℃左右(温度过低,速率慢,不经济; 还应考虑催化剂的活性对温度的要求) 3.催化剂： 铁触媒(加快反应速率,大大缩短到达平 衡的时间) 增大反应物的浓度—— N2、H2的再循环 4.浓度： 并及时补充N2和H2 ； 降低生成物的浓度——氨冷却并从平衡气 体中分离。
阅读课本资料库，并回答：
1、风帽的作用是什么？ 2、为什么叫沸腾炉？
化工要诀：多、快、好、省







答题要点：多、快、好、省 1、为什么要粉碎矿石？ 增加空气和硫铁矿的接触面积，加快化学反应速 率，提高硫铁矿的利用率。 2、为什么要通入过量空气？ 增加廉价原料空气的浓度，提高较贵原料黄铁矿 的利用率，节约成本。 3、为什么从底部通入空气？ 逆流原理，使硫铁矿和空气的接触更充分，提高 化学反应速率和硫铁矿的利用率。
6.3化工生产能否做到又快又多
How Can We Make the Production of Chemical Industry Faster and Achieve Greater
化工要诀
产量高
(化学平衡) 速度快 (反应速率)
绿色 环保
节能 经济
化工要诀
浓 压 温 度 强 度 浓 度
压
温
化工生产中的逆流原理
在化工生产中，相互作用的物料，
往往采用逆流的方法。
物质交换：使物质充分接触；
能量交换：提高传热温差。
冷凝管
工业制硫酸
接触室
V2O5
400℃
SO2、O2 炉气 SO2、O2
净化
200℃
热交换器
SO3、SO2、O2
500℃
工业制硫酸
工业制硫酸
第三步 吸收塔
SO3 + H2O→H2SO4
既要考虑外界条件对化学反应速率和化学平 衡影响的一致性，又要考虑外界条件对两者 影响的矛盾性。 既要注意温度、压强、催化剂等对化学反应 速率影响的一致性，又要注意温度对催化剂 活性的影响。 既要注意理论上的要求，又要注意实际操作 中的可能性。

常用方法

对固体物质进行粉碎； 将液体物质喷洒成雾状； 增加廉价原料的用量； 增加无毒无害原料的用量； 逆流原理，提高传热效率； 逆流原理，使物质之间充分接触。
1.压强： 20MPa～50MPa(受动力、材料、设备
合成氨的条件选择
合成氨的方程式：
N2+3H2
N2+3H2
Fe、500℃ 2NH 3 20MPa～50MPa 高温、高压 催化剂
2NH3
合成氨的条件选择
氨合成塔
催化剂
N2、H2 20℃
高强度钢 （耐高压） 热交换器
镍铬合金钢 （耐高温）
460℃ N2、H2、NH3
强Βιβλιοθήκη Baidu
度
催化剂
固体表面积
化工生产中的逆流原理
在化工生产中，相互作用的物料，
往往采用逆流的方法。
物质交换：使物质充分接触；
能量交换：提高传热温差。
冷凝管
6.3.1工业制硫酸
工业制硫酸（P55化学方程式）
S
O2
SO2
O2
SO3 2
H2 O
H2SO4
FeS2
O2
1
3
工业制硫酸 第一步：沸腾炉（P56）
温
压
温
催化剂
使用催化剂
无影响
工业制硫酸
2SO2 (g)+ O2(g)
温度 400 ℃
2SO3(g)+98.3kJ
不同压强下SO2的转化率 / %
1atm 99.2 97.8 93.5 84.9 73.7
5atm 99.6 98.2 96.9 92.5 85.8
10atm 99.7 99.2 97.8 94.6 89.5
化工生产中的逆流原理
在化工生产中，相互作用的物料，
往往采用逆流的方法。
物质交换：使物质充分接触；
能量交换：提高传热温差。
冷凝管
工业制硫酸
工业制硫酸
第二步
2SO3(g)+98.3kJ
2SO2 (g)+ O2(g)
浓度
增大反应物浓度 加
高
增大反应物浓度 减小生成物浓度 加
低
压强
温度
压
且催化剂（V2O5)在此温度活性大。
工业制硫酸
接触室
V2O5
400℃
SO2、O2 炉气 SO2、O2
净化
200℃
热交换器
SO3、SO2、O2
500℃
问题解决


通入的空气和SO2的混合气体中，O2的体积分数约是SO2的 1.5倍，你认为这样做有什么好处？氧气无限多可以吗？ 增大廉价原料 O2的浓度，加快反应速率，提高成本较高的 原料SO2转化率，节约成本。 SO2 和空气的混合气体进入接触室时，从接触室里的热交 换器外管流过，从塔顶进入第一个催化剂层，而后从热交 换器的内管流过，进入第二个催化剂层，最后流出接触室 。这样的流向有什么好处？ 逆流原理，用化学反应放出的热量对原料气进行预热，充 分利用能量。 催化氧化的过程放出热量使平衡逆向移动， SO3 产率有所 下降；通过热量交换，使得反应后的混合气温度下降，此 时第二次遇到催化剂发生催化氧化，可以提高SO3产率。
25atm 99.8 99.5 98.5 96.5 92.7
压强
温度
450 ℃ 500 ℃ 550 ℃ 600 ℃
工业制硫酸
2SO2 (g)+ O2(g)
V2O5
400~450℃
2SO3(g)+98.3kJ
压强
加压对SO2的转化率影响不明显，且加 压会增加生产成本。最终选择常压反应。
温度
选择400~450℃ SO2的转化率高，速率快，
用 98.3% 的 浓 硫 酸 吸 收 SO3 比 用 水 吸 收 要 好 ， 而且不会产生酸雾造成 SO3损失，形成污染。
化工生产中的逆流原理
在化工生产中，相互作用的物料，
往往采用逆流的方法。
物质交换：使物质充分接触；
能量交换：提高传热温差。
冷凝管
工业制硫酸
接触法制硫酸
化工要诀