硫酸工业的知识要点及要求1、工业制硫酸的原理、原料、流程(精)

主要原料
黄铁矿(硫 磺)、空气
SO2氧化成SO3
吸收SO3生成硫 酸
-----------
98.3% 浓硫酸
主要化学
高温
催化剂
反应
4FeS2 +11 O2 ==== 2SO2+O2
2SO3
2Fe2O3 + 8SO2
400-500℃
主要设备 沸腾炉
矿石粉碎 工艺要求 炉气净化
接触室
SO3 +H2O =H2SO4
FeS2(s)+ 141O2(g) = 12Fe2O3(s)+2SO2(g); △H= -853kJ/mol
SO2 (g)
+
1 2
O2
(g)
SO3 (g);
△H= -98.3kJ/mol
SO3(g)+H2O(l) = H2SO4(l);
△H= -130.3kJ/mol
由于硫酸生产过程中的三个反应都是放热反应， 充分利用这些反应放出的热能，不但可以降低生产 成本，还可以减少热对环境的污染。
硫酸工业
一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程 三阶段 、三设备、三反应
二、关于硫酸工业综合经济效益的讨论。
原料、能量、规模、厂址、环保
三、有关化工生产的计算
三个反应原理
S
SO2
SO3
H2SO4
FeS2
SO3 + H2O===H2SO4 1、S~~SO2~~SO3~催~化H剂2SO4
2SO2+O2 △ 2SO3 2、FeS2S~+~O2S2O点==燃2~=~S2OS2O3~~2H2SO4
Q= 9.83×105kJ 向外界输出： 9.83×105kJ-3.6×105kJ==6.23×105kJ
总结:
一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程
1、三个生产阶段； 造气、接触氧化、三氧化硫的吸收。
2、三个反应： 3、三个设备；沸腾炉、接触室、吸收塔。 二、关于硫酸工业综合经济效益的讨论。
原料、能量、规模、厂址、环保
A．Cu
浓H2SO4
蒸发结晶
CuSO4
加热
硫酸铜晶体
加热
H2SO4
蒸发结晶
B。Cu
CuO
CuSO4
硫酸铜晶体
实验证明铜不能在低温下与氧气反应，也不能与 稀硫酸共热反应，但工业上却是将废铜屑倒入热的稀 硫酸中并通入空气来制取硫酸铜溶液的。
写出铜屑在此状态下被溶解的化学方程式：
2 Cu + O2 + 2 H2SO4 △ 2 CuSO4 + 2 H2O
A．CuCuSO4源自硫酸铜晶体加热加热 H2SO4 蒸发结晶
B。Cu
CuO
CuSO4
硫酸铜晶体
试评价两方案的优劣。
解析；方案A有两点不足：生成的二氧化硫 对大气有污染；参加反应的硫酸利用率只 有50%，方案B克服了两点不足，故方案B 更合理。
练习３：某工厂利用废铜屑与浓硫酸反应制硫酸铜，现有两条工
艺流程可供选择：
据测算：生产1T硫酸约需100kw .h的电能， 而相应量反应物在生产过程中放出的反应热相 当于200kw.h的电能。
环保 工艺
成本
原料 能源
规模 年产4万吨以上
原料、水源 厂址 能源、交通
土地供应、市场需求等
练习３：某工厂利用废铜屑与浓硫酸反应制硫酸
铜，现有两条工艺流程可供选择：
浓H2SO4
蒸发结晶
硫酸工业生产的原理
高温
第一步：4FeS2 +11 O2
2Fe2O3 + 8SO2
第二步：2SO2 + O2
催化剂 高温
2SO3
第三步：SO3 + H2O
H2SO4
硫酸生产的三大设备 硫酸工业生产流程动画
沸腾炉 接触室 吸收塔
沸 腾 炉
一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程
生产阶段
SO2的制取和 净化
解答：
3.根据硫元素守恒得出关系式：
FeS2
～
120
2H2SO4 2×98
x×80%×(1-5%)×(1-20%) 1t×98%
练习５：某化工厂设计院承担某硫酸厂的设计任
务，该厂要求：控制污染和提高生产效率，不再 使用黄铁矿，改用固体硫为原料；每天生产98% 的硫酸50吨，其中SO2的转化率为80%；求每天消 耗含杂质5%的固体硫多少吨？
2.根据化学方程式列出关系式
FeS2 ～ 2SO2 ～ 2SO3 ～ 2H2SO4
3.根据守恒原理进行计算
FeS2
～
2H2SO4
120
2×98
x×80%×(1-5%)×(1-20%) 1t×98%
练习４:含FeS280%的硫铁矿，煅烧时损失 硫5%，SO2氧化时损失20%硫，求制取1吨 98%的浓硫酸需这种矿石_________吨。
硫酸工业的知识要点及要求：
1、工业制硫酸的原理、原料、流程及设备。 2、每一阶段的最佳工艺条件。掌握如何利用理 论知识选择最佳工艺条件。 3、关于硫酸工业综合经济效益的讨论。
硫酸工业复习小结
一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程
生产阶段
SO2的制取和 净化
SO2氧化成SO3
吸收SO3生成 硫酸
主要原料
讨论3、可能会造成哪些具体的污染？ 废气会污染大气，导致酸雨；废渣废液 会污染水体和土壤
讨论4、硫酸工厂的三废如何综合利用呢？
废气处理： 用氨水吸收，再用硫酸处理
废渣处理：
制水泥的辅料、制砖、 用作冶金原料（炼铁）
废液处理： 作劣质硫酸直接使用、 制副产品石膏
讨论5：硫酸工业生产中能量是如何利用？
变化（见下表）
沸腾炉温度/ ℃
600 620 640 660
矿渣中CuSO4的 质量分数/%
9.3 9.2 9.0 8.4
已知CuSO4在低于660 ℃时不会分解，请用平 衡移动原理分析硫酸铜的质量分数随温度升高而
降低的原因 ？
因为SO2转化为SO3的反应是可逆的，随着温度升高， 平衡向生成SO2的方向移动，所以升温， SO3的含量减少， CuSO4的含量也随之减少。
吸收塔
主要排放
矿渣、矿尘、 洗涤液
--------
接 触 室
讨论１、 SO2转化成SO3的反应特点是什么？第二
生产阶段的反应条件是什么？为什么采用这个条件呢？
催化剂
2SO2(g) + O2(g) 高温 2SO3(g);
△H=- 196.6kJ/mol 反应特点：可逆反应；正反应为放热的、 气体体积缩小的反应
2SO3
2Fe2O3 + 8SO2
400-500℃
SO3 +H2O =H2SO4
主要设备 沸腾炉
接触室
吸收塔
工艺要求
铁矿粉碎， 炉气净化
用两层催化剂 用98.3%的浓 用热交换器 硫酸吸收SO3
主要排放
矿渣、矿尘、 洗涤液
--------
尾气
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
4FeS2+11O2=高=温=2Fe2O3+8SO2
练习４:含FeS280%的硫铁矿，煅烧时损失 硫5%，SO2氧化时损失20%硫，求制取1吨 98%的浓硫酸需这种矿石_________吨。
解答： 1.写出各步反应的化学方程式
4FeS2 +11 O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 2SO2 + O2 2SO3 SO3 + H2O =H2SO4
黄铁矿(硫磺)、 空气
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98.3% 浓硫酸
主要化学 反应
主要设备
工艺要求
主要排放
硫酸工业生产的原理
高温
第一步：4FeS2 +11 O2
2Fe2O3 + 8SO2
氧化剂： O2 氧化产物：Fe2O3 、SO2
还原剂： FeS2 还原产物：Fe2O3 、SO2
如果有4摩尔的FeS2参加反应，电子转移为 44 摩尔。
硫酸工业复习小结
一、接触法制硫酸的反应原理和生产过程
三阶段 、三设备、三反应
二、关于硫酸工业综合经济效益的讨论。
讨论1：我们从哪几方面来考虑硫酸工业的综合 经济效益？
原料、能量、规模、厂址、环保
讨论2、为获得最佳经济效益，只要将三废排 出厂外就行了。这种说法对吗？为什么
不对，因随意排放“三废”会污染环境
5摩尔
由已知反应方程式可得： 2 CuFeS2 +5O2==2Cu+4SO2+2FeO
练习4： 硫酸工业生产应考虑综合经济效益问题。
((21) )据若测从算，下接列触法四制个硫酸城过市程中中，选若反择应一热都处未新被利建用一，则每生 产S座O12(吨硫g)98酸+%1硫厂/2酸O，2需(g消你) 耗认3.6为S×O31厂0(5gk址)J;能△宜量H=。选- 请98在通.3过kJ计/m算ol判断，若的反应： 放郊出区的热（量填能在选生项产过的程标中得号到）充分利用，则每生产1吨98%硫酸 只A需、外有界提丰供富(或黄可向铁外矿界输资出源)多的少千城焦市能量？ B、解：风根光据秀制硫丽酸的的旅后二游步城反市应可得： CS、O2消耗~硫酸SO甚3 多~的H工2SO业4 城市 放出的热量 D、人口稠密的1文×化1096、8gg×商98业%中心9Q城8.3市kJ
三、有关化工生产的计算
生产阶段
SO2的制取和 净化
主要原料
黄铁矿(硫 磺)、空气
SO2氧化成SO3
吸收SO3生成硫 酸
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