高三化学 硫酸的工业制法--总结.ppt
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3、废渣的利用
三阶段
三反应
三净化 三原理 三设备 工业三废
总
造气
结
接触氧化
SO3的吸收
4FeS2+11O2=== 2SO2+O2===2S SO3 +
2Fe2O3+8SO2 O3
H2O===H2SO4
除尘
洗涤
干燥
热交换
循环利用
逆流吸收
沸腾炉
接触室
吸收塔
废渣
废气
废水
硫酸的工业生产 硫酸工业生产流程动画
2NH4HSO3+H2SO4=2SO2↑+2H2O+(NH4)2SO4， (NH4)2SO3+H2SO4=SO2↑+H2O+(NH4)2SO4
放出SO2可用于制液体二氧化硫作为化工原料， 硫酸铵溶液经结晶、分离、干燥后制成固体硫酸 铵肥料。
2、污水处理
• 生产过程中的污水，含有硫酸等杂质。 • Ca(OH) 2 ＋ H2SO4 == CaSO4 ＋ 2H2O
2H2SO4
196 x×98%
练习：KKP102(7)
再见！
• 一、造气 1．原料 接触法制硫酸可以用硫黄、黄铁矿、石膏、有色金属
冶炼厂的烟气（含有一定量的SO2）等作原料。
从原料成本、环境保护等角度考虑，硫黄是制硫酸的 首选材料。我国由于硫黄矿产资源较少，主要用黄铁矿作 原料。
世界硫酸产量的60%以上来自硫黄，另一方面，由于 有色冶金工业的发展和日趋严格的环保法则，有色金属冶 炼烟气制酸的产量逐年增加。相反，黄铁矿制酸的比重却 呈下降趋势，90年代初，世界硫酸生产的原料构成为：
沸腾炉
接触室
吸收塔
净 化
冷却
沸腾炉
沸
腾
炉
接触室
低温
接
SO2 O2
触
室
高温 SO2 O2
SO3 SO2 O2
吸
吸收塔
收
塔
三原料 三选择 三杂质 三危害
总
结
黄铁矿(或硫磺) 空气
98.3%的硫酸
压强:常压 矿尘
温
催化剂
度:400~500℃
砷,硒化合物 水蒸气
影响生产
催化剂中毒
腐蚀设备
六、掌握多步计算的技能---（相当关系式计算） （原子守恒）
氧气
除洗
干
尘涤
燥
沸腾炉
2. 二氧化硫氧化成三氧化硫
2SO2+O2=4V5=20O0C=5 2SO3
思考
4500C 8500C
催化剂
5000C
<600C
热交换器
沸腾炉
5000C
接触室
下一步
因为请S同O学2们接阅触读氧教化材是P6一6-个68页放有热关反内应容，，根据化 学平衡理论讨判论断S，O2接此触反氧应化在的温最度有较利条低件的条件下进 行有利。但是，温度较低时反应速率低，从综合 经济考虑对生产不利。在实际生产中，选定 4000C~5000C作为操作温度。
3．尾气的吸收:
尾气的组成：SO2,O2,N2
通常工业上是用氨水来吸收SO2，其反应式为： SO2+2NH3·H2O=(NH4)2SO3+H2O,
(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3, 当吸收液中亚硫酸氢铵达到一定浓度后，再跟
浓硫酸反应，放出二氧化硫气体，同时得到硫酸 铵溶液。反应式：
Baidu Nhomakorabea
高温
4FeS2 +11 O2
2Fe2O3 + 8SO2
催化剂
2SO2 + O2 加 热 2SO3
SO3 + H2O
FeS2
2SO2 2SO3
H2SO4
2H2SO4
多步计算
在多步计算中重点掌握元素守恒。在反应过程中， 可以把中间步骤的损失归结为原料或目标产物的 损失。
• 例：含FeS2 72%的黄铁矿石在煅烧的时候，有2%的 硫受到损失而混入炉渣，在SO2的氧化、吸收过程中， 产率为98%，则由这种黄铁矿石10t可以制得98%的硫 酸多少吨？
2NO+ O2===2NO2
三、环境保护
环境污染：大气污染、水污染、 土壤污染、食品污染、固体废 弃物、放射性污染、噪声污染 等。
工业上的三废：废水、废渣、废气
1.尾气处理
尾 (1)气碱的法组：成N：a2SCOO23,O2,N2
NO(2a2)氨2C酸O3法+：SON2=H=3·=HN2Oa2SO3+C 2NH3·H2O+SO2===(NH4)2SO 3+H2O
一、接触法制造硫酸的反应原理
S
硫化物 如 FeS2
SO2
SO3
H2SO4
SO3 + H2O===H2SO4
催化剂
2SO2+O2==△=2SO3
点燃
S+O2===SO2 4FeS2+11O2=高=温=2Fe2O3+8SO2
二、接触法制造硫酸的生产过程
3
2 1
S
硫化物 如 FeS2
SO2
二
二 氧 化 硫 的 制 取 和 净 化
• 解析：该题的解题关键是：转化成硫酸的硫来自硫铁 矿系。式抓 ，住 即了 ：这Fe一S2点—就—可以2S找出—F—eS22H和2HSO2S4O有4之2%间S的损关失 即FeS2利用率为98%。
•解：设可制得98%的硫酸质量为x
• FeS2 ——————
120 10t×72%×98%×98% X=11.5t 答：（略）
3.三氧化硫的吸收和硫酸的生成
1450C
尾气
SO3 + H2O===H2SO4
98.3%H2SO4
沸腾炉
热 交 5000C 换1500C
接触室 生产流程动态演示
吸收塔
补充材料：硫酸的其它生产办法
1. 2(FeSO4·7H2O)===Fe2O3+SO2+SO3+14H2O 2. SO2+NO2+H2O===H2SO4+NO
SO2的接触氧化也是一个气体总体积缩小的 反应，表5-2的数据说明，增大气体压强，能相 应提高SO2的平衡转化率，但提高得并不多。考 虑到加压对设备的要求高，增大投资和能量消耗； 而且，常压下4000C~5000C时， SO2的平衡转 化率已经很高，所以硫酸工厂通常采用常压操作， 并不加压。
返回
返回
氧 化 硫 转 化 成 三 氧 化 硫
SO3
H2SO4
三 氧 化 硫 的 吸 收 和 硫 酸 的 生 成
1. 二氧化硫的制取和净化(造气）
高温
4FeS2(固)+11O2(气)===2Fe2O3(固)+8SO2(气)
原
料
炉气 SO2、O2、N2、水蒸气以及
一些杂质，如As、Se等的
粉
碎
化合物和矿尘等等。
硫黄 65%
黄铁矿 16%
其他 19%
• 2．煅烧黄铁矿 将硫黄或经过粉碎的黄铁矿，分别放在
专门设计的燃烧炉中，利用空气中的氧气使 其燃烧，就可以得到SO2。
煅烧黄铁矿在沸腾炉中进行。 造气阶段的反应原理：
• S(s)+O2(g)=SO2(g)；△H= -297kJ/mol
• 或者FeS2(s)+O2(g)=Fe2O3(s)+2SO2(g)； △H= -853kJ/mol
三阶段
三反应
三净化 三原理 三设备 工业三废
总
造气
结
接触氧化
SO3的吸收
4FeS2+11O2=== 2SO2+O2===2S SO3 +
2Fe2O3+8SO2 O3
H2O===H2SO4
除尘
洗涤
干燥
热交换
循环利用
逆流吸收
沸腾炉
接触室
吸收塔
废渣
废气
废水
硫酸的工业生产 硫酸工业生产流程动画
2NH4HSO3+H2SO4=2SO2↑+2H2O+(NH4)2SO4， (NH4)2SO3+H2SO4=SO2↑+H2O+(NH4)2SO4
放出SO2可用于制液体二氧化硫作为化工原料， 硫酸铵溶液经结晶、分离、干燥后制成固体硫酸 铵肥料。
2、污水处理
• 生产过程中的污水，含有硫酸等杂质。 • Ca(OH) 2 ＋ H2SO4 == CaSO4 ＋ 2H2O
2H2SO4
196 x×98%
练习：KKP102(7)
再见！
• 一、造气 1．原料 接触法制硫酸可以用硫黄、黄铁矿、石膏、有色金属
冶炼厂的烟气（含有一定量的SO2）等作原料。
从原料成本、环境保护等角度考虑，硫黄是制硫酸的 首选材料。我国由于硫黄矿产资源较少，主要用黄铁矿作 原料。
世界硫酸产量的60%以上来自硫黄，另一方面，由于 有色冶金工业的发展和日趋严格的环保法则，有色金属冶 炼烟气制酸的产量逐年增加。相反，黄铁矿制酸的比重却 呈下降趋势，90年代初，世界硫酸生产的原料构成为：
沸腾炉
接触室
吸收塔
净 化
冷却
沸腾炉
沸
腾
炉
接触室
低温
接
SO2 O2
触
室
高温 SO2 O2
SO3 SO2 O2
吸
吸收塔
收
塔
三原料 三选择 三杂质 三危害
总
结
黄铁矿(或硫磺) 空气
98.3%的硫酸
压强:常压 矿尘
温
催化剂
度:400~500℃
砷,硒化合物 水蒸气
影响生产
催化剂中毒
腐蚀设备
六、掌握多步计算的技能---（相当关系式计算） （原子守恒）
氧气
除洗
干
尘涤
燥
沸腾炉
2. 二氧化硫氧化成三氧化硫
2SO2+O2=4V5=20O0C=5 2SO3
思考
4500C 8500C
催化剂
5000C
<600C
热交换器
沸腾炉
5000C
接触室
下一步
因为请S同O学2们接阅触读氧教化材是P6一6-个68页放有热关反内应容，，根据化 学平衡理论讨判论断S，O2接此触反氧应化在的温最度有较利条低件的条件下进 行有利。但是，温度较低时反应速率低，从综合 经济考虑对生产不利。在实际生产中，选定 4000C~5000C作为操作温度。
3．尾气的吸收:
尾气的组成：SO2,O2,N2
通常工业上是用氨水来吸收SO2，其反应式为： SO2+2NH3·H2O=(NH4)2SO3+H2O,
(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3, 当吸收液中亚硫酸氢铵达到一定浓度后，再跟
浓硫酸反应，放出二氧化硫气体，同时得到硫酸 铵溶液。反应式：
Baidu Nhomakorabea
高温
4FeS2 +11 O2
2Fe2O3 + 8SO2
催化剂
2SO2 + O2 加 热 2SO3
SO3 + H2O
FeS2
2SO2 2SO3
H2SO4
2H2SO4
多步计算
在多步计算中重点掌握元素守恒。在反应过程中， 可以把中间步骤的损失归结为原料或目标产物的 损失。
• 例：含FeS2 72%的黄铁矿石在煅烧的时候，有2%的 硫受到损失而混入炉渣，在SO2的氧化、吸收过程中， 产率为98%，则由这种黄铁矿石10t可以制得98%的硫 酸多少吨？
2NO+ O2===2NO2
三、环境保护
环境污染：大气污染、水污染、 土壤污染、食品污染、固体废 弃物、放射性污染、噪声污染 等。
工业上的三废：废水、废渣、废气
1.尾气处理
尾 (1)气碱的法组：成N：a2SCOO23,O2,N2
NO(2a2)氨2C酸O3法+：SON2=H=3·=HN2Oa2SO3+C 2NH3·H2O+SO2===(NH4)2SO 3+H2O
一、接触法制造硫酸的反应原理
S
硫化物 如 FeS2
SO2
SO3
H2SO4
SO3 + H2O===H2SO4
催化剂
2SO2+O2==△=2SO3
点燃
S+O2===SO2 4FeS2+11O2=高=温=2Fe2O3+8SO2
二、接触法制造硫酸的生产过程
3
2 1
S
硫化物 如 FeS2
SO2
二
二 氧 化 硫 的 制 取 和 净 化
• 解析：该题的解题关键是：转化成硫酸的硫来自硫铁 矿系。式抓 ，住 即了 ：这Fe一S2点—就—可以2S找出—F—eS22H和2HSO2S4O有4之2%间S的损关失 即FeS2利用率为98%。
•解：设可制得98%的硫酸质量为x
• FeS2 ——————
120 10t×72%×98%×98% X=11.5t 答：（略）
3.三氧化硫的吸收和硫酸的生成
1450C
尾气
SO3 + H2O===H2SO4
98.3%H2SO4
沸腾炉
热 交 5000C 换1500C
接触室 生产流程动态演示
吸收塔
补充材料：硫酸的其它生产办法
1. 2(FeSO4·7H2O)===Fe2O3+SO2+SO3+14H2O 2. SO2+NO2+H2O===H2SO4+NO
SO2的接触氧化也是一个气体总体积缩小的 反应，表5-2的数据说明，增大气体压强，能相 应提高SO2的平衡转化率，但提高得并不多。考 虑到加压对设备的要求高，增大投资和能量消耗； 而且，常压下4000C~5000C时， SO2的平衡转 化率已经很高，所以硫酸工厂通常采用常压操作， 并不加压。
返回
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氧 化 硫 转 化 成 三 氧 化 硫
SO3
H2SO4
三 氧 化 硫 的 吸 收 和 硫 酸 的 生 成
1. 二氧化硫的制取和净化(造气）
高温
4FeS2(固)+11O2(气)===2Fe2O3(固)+8SO2(气)
原
料
炉气 SO2、O2、N2、水蒸气以及
一些杂质，如As、Se等的
粉
碎
化合物和矿尘等等。
硫黄 65%
黄铁矿 16%
其他 19%
• 2．煅烧黄铁矿 将硫黄或经过粉碎的黄铁矿，分别放在
专门设计的燃烧炉中，利用空气中的氧气使 其燃烧，就可以得到SO2。
煅烧黄铁矿在沸腾炉中进行。 造气阶段的反应原理：
• S(s)+O2(g)=SO2(g)；△H= -297kJ/mol
• 或者FeS2(s)+O2(g)=Fe2O3(s)+2SO2(g)； △H= -853kJ/mol