接触法制硫酸

接触法制硫酸
3 . 三氧化硫的吸收
主要反应： 主要反应： 主要设备： 主要设备： SO3 (g)+ H2O(l) = H2SO4(l) 吸收塔
△H=-130.3KJ/mol
讨 论
工业上用什么吸收三氧化硫制取硫酸？ ⑴ 工业上用什么吸收三氧化硫制取硫酸？ 的浓硫酸吸收三氧化硫 用 98. 3 % 的浓硫酸吸收三氧化硫 为什么不用水或稀硫酸来吸收三氧化硫？ ⑵ 为什么不用水或稀硫酸来吸收三氧化硫？ 三氧化硫与水化合时，放出大量热。 三氧化硫与水化合时，放出大量热。如用水或稀硫酸
第五单元 硫酸工业
第一节 接触法制 接触法制硫酸
怎样制取硫酸？
S FeS2
O2
SO2
⑴O2
⑵ O2
SO3
⑶ H2O
H2SO4
因为硫磺做原料成本低，污染少，所以 因为硫磺做原料成本低，污染少， 世界上主要用硫磺制硫酸 我国由于硫磺 主要用硫磺制硫酸， 世界上主要用硫磺制硫酸，我国由于硫磺 矿产资源较少，主要用黄铁矿为原料， 黄铁矿为原料 矿产资源较少，主要用黄铁矿为原料，黄 二硫化亚铁） 铁矿的主要成分是 FeS2 （二硫化亚铁）
接触法制硫酸
2 . 二氧化硫氧化成三氧化硫
主要反应： 主要反应： 2SO2(气) + O2 (气) 气 气 反应条件： 反应条件：
理论上：低温、高压、 理论上：低温、高压、催化剂
2SO3 (气) 气
△H= — 196.6 kJ/mol
不同温度、压强下 不同温度、压强下SO2的平衡转化率 温度
转化 率% 温度0C 压强 MPa
+2 -1
氧
元素被还原， 元素被还原， 氧气
是氧化剂。 是氧化剂。
三氧化二铁和二氧化硫 三氧化二铁和二氧化硫
是氧化产物， 是氧化产物， 是还原产物。 是还原产物。
接触法制硫酸
1 .造气 造气 主要反应： 主要反应： 主要设备： 主要设备： 思
•使黄铁矿充分燃烧的措施 使黄铁矿充分燃烧的措施 阅读教材65页并思考 阅读教材 页并思考
化肥 回收利用
讨 论
接触法制硫酸小结
1 . 2 . 3 . 造气：二氧化硫的的制取和净化 造气： 二氧化硫接触氧化成三氧化硫 三氧化硫的吸收
高温
三阶段
4FeS2 +11O2
2Fe2O3 + 8SO2
V 2 O5△来自三方程2SO2 +O2 SO3 +H2O
2SO3 H2SO4
三设备 (三原理 三原理) 三原理
沸腾炉(充分燃烧的措施 沸腾炉 充分燃烧的措施) 充分燃烧的措施 接触室(热交换原理 接触室 热交换原理) 热交换原理 吸收塔(逆流吸收 吸收塔 逆流吸收) 逆流吸收
多步计算
某硫酸厂用80 % FeS2 的黄铁矿为原料制取硫酸，FeS2 的 某硫酸厂用80 的黄铁矿为原料制取硫酸， 利用率为90%，求用1000 黄铁矿可制得98% 的浓硫酸多少吨？ 利用率为90%，求用1000 t 黄铁矿可制得98% 的浓硫酸多少吨？ 90% 分析： 分析： 4FeS2 +11O2 2SO2 +O2 SO3 +H2O
接触法制硫酸
1 . 造气
44 e
已知一定条件下， +3 -2 已知一定条件下，24克FeS2固体燃烧生成 克 0 +4 -2 高温 同时释放 SO 气体和Fe (g) == 2Fe O (s) + 8SO 的热 4FeS2气体和 2O3固体，同时释放170.6KJ的热 (s)+ 11O2 固体， 2 3 2 2(g) 请写出反应的热化学方程式， 量，请写出反应的热化学方程式，并用单线桥 △H= —3412 KJ/mol 标出电子转移方向和数目。 标出电子转移方向和数目。 元素被氧化， 是还原剂； 铁元素和硫 元素被氧化，二硫化亚铁 是还原剂；
高温
考
接触法制硫酸
1 . 造气 ：二氧化硫的制取和净化 主要反应： 主要反应： 4FeS2 + 11O2 == 2Fe2O3 + 8SO2 主要设备： 主要设备： 沸腾炉
主 要炉 产气 物
高温
SO2 O2
水蒸气
N2
对设备和生产有不良影响 使催化剂中毒 干燥
砷和硒的化合物 矿尘 洗涤
净化措施： 净化措施： 除尘
接触法制硫酸
2 . 二氧化硫氧化成三氧化硫
主要反应： 主要反应： 2SO2(气) + O2 (气) 气 气 2SO3 (气) 气 △H=— 196.6 kJ/mol
反应特点： 、 反应特点： 1、可逆反应 该反应有什么特点？ 该反应有什么特点？ 2、总体积缩小 、 3、放热 、 4、需要催化剂 、 讨论：根据化学平衡理论， 讨论：根据化学平衡理论，你认为此反应在高温 还是低温，高压还是低压下进行最为有利？ 还是低温，高压还是低压下进行最为有利？
•使黄铁矿充分燃烧的措施 使黄铁矿充分燃烧的措施 将矿石粉碎成细小矿粒， ⑴将矿石粉碎成细小矿粒，这样跟空气接 触面积大，燃烧充分，燃烧快。 触面积大，燃烧充分，燃烧快。 ⑵从炉底通入强大空气流使矿粒与空气接触 更充分，燃烧快，反应完全，提高原料的利用率。 更充分，燃烧快，反应完全，提高原料的利用率。 •产物叫什么？含有那些成分？为什么要净化？ 产物叫什么？ 产物叫什么 含有那些成分？为什么要净化？
196 (x) (98%)
120 1000t X80% X90%)
120 : (1000t X 80% X 90%) = 196 : (x) (98%) x = 1200 t 答：可制得98 % 的浓硫酸 1200吨 可制得 吨
作吸收剂时，易形成酸雾，吸收速度减慢， 作吸收剂时，易形成酸雾，吸收速度减慢，不利于三氧化 酸雾 硫的吸收。 硫的吸收。
接触法制硫酸
3 . 三氧化硫的吸收
为使SO 充分吸收，生产中采取了那些措施？ ⑶ 为使 3充分吸收，生产中采取了那些措施？ 为了增大SO 和浓硫酸的接触面积， 为了增大 3和浓硫酸的接触面积，在吸收塔里填装了 大量的瓷环；吸收操作采用了逆流吸收 逆流吸收， 大量的瓷环；吸收操作采用了逆流吸收，即浓硫酸从塔顶喷 从塔低部通入。 下，而SO3从塔低部通入。 ⑷为什么硫酸厂的尾气不能直接排入大气？ 为什么硫酸厂的尾气不能直接排入大气？ 由于尾气中含有二氧化硫，如直接排入大气， 由于尾气中含有二氧化硫，如直接排入大气， 会造成污染。 会造成污染。 ⑸如何处理尾气？ 如何处理尾气？ 用氨水吸收 氨水吸收 2NH3 + H2O + SO2 = (NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 +H2O + SO2
高温
考
•产物叫什么？含有那些成分？为什么要净化？ 产物叫什么？含有那些成分？为什么要净化？ 产物叫什么
接触法制硫酸
1 .造气 造气 主要反应： 主要反应：4FeS2 + 11O2 == 2Fe2O3 + 8SO2 主要设备： 主要设备： 沸腾炉(看起来象沸腾的液体 看起来象沸腾的液体) 沸腾炉 看起来象沸腾的液体 思
△H= — 196.6 kJ/mol
二氧化硫与氧气是在催化剂的表面上接触时起反应的， 二氧化硫与氧气是在催化剂的表面上接触时起反应的， 接触室和接触法的名称由此而得。 接触室和接触法的名称由此而得。
热交换器的工作原理
内有许多平行的金属管道或蛇管 反应后热 蒸汽在管内 管内自 反应后热的SO3蒸汽在管内自上而下流过 混合气体在管外 管外由 冷的SO2与O2混合气体在管外由下而上流过 通过管壁进行热交换
0.1
0.5
1 1
10
400 400 500 600
99.2 93.5 73.7
99.6 96.9 85.8
99.7 97.8 89.5
99.9 99.3 96.4
接触法制硫酸
2 . 二氧化硫氧化成三氧化硫
主要反应： 主要反应： 2SO2(气) + O2 (气) 气 气 反应条件： 反应条件：
理论上：低温、高压、 理论上：低温、高压、催化剂 实际应用： ℃ 常压、 实际应用： 400-500℃、常压、V2O5催化剂 400-500℃ ℃
高温 V 2 O5
△
2Fe2O3 + 8SO2 2SO3 H2SO4
4FeS2 ～ 8SO2 ～ 8SO3 ～ 8H2SO4 得关系式： 得关系式： FeS2 ～ 2H2SO4
多步计算
某硫酸厂用80 % FeS2 的黄铁矿为原料制取硫酸，FeS2 的 某硫酸厂用80 的黄铁矿为原料制取硫酸， 利用率为90 %，求用1000 黄铁矿可制得98% 的浓硫酸多少吨？ 利用率为90 %，求用1000 t 黄铁矿可制得98% 的浓硫酸多少吨？ 解：设可制得98% 的浓硫酸的质量为 x 设可制得98% FeS2 ～ 2H2SO4
V2O5催化剂
2SO3 (气) 气
△H= — 196.6 kJ/mol
接触法制硫酸
2 . 二氧化硫氧化成三氧化硫：接触氧化
主要反应： 主要反应： 2SO2(气) + O2 (气) 气 气
400-500℃ ℃ V2O5催化剂
2SO3 (气) 气
主要产物： 主要产物： SO3、N2、SO2 主要设备： 转化器） 主要设备： 接触室 （转化器）