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第三单元 硫酸工业本讲稿第一页，共十五页接触法制硫酸本讲稿第二页，共十五页思考思考1 1、工业制硫酸的原料有哪些？如何选择？、工业制硫酸的原料有哪些？如何选择？2 2、工业制硫酸分几个阶段？、工业制硫酸分几个阶段？每个阶段的反应原理每个阶段的反应原理是什么？用到什么典型设备？是什么？用到什么典型设备？3 3、工业制硫酸生产流程？、工业制硫酸生产流程？生产中原料选择生产中原料选择 早期黄铁矿在储量比较大，而天然硫磺矿资早期黄铁矿在储量比较大，而天然硫磺矿资源缺乏，又难以以从国外购进，并且，那时对环源缺乏，又难以以从国外购进，并且，那时对环境保护也不够重视。境保护也不够重视。为什么早期我国是以黄铁矿为原料制硫酸？为什么早期我国是以黄铁矿为原料制硫酸？本讲稿第三页，共十五页4FeS2 +11 O2 2Fe2O3+8SO2 高高 温温硫酸工业生产的原理硫酸工业生产的原理SO3 +H2O H2SO4第一步：造气第一步：造气第二步：接触氧化第二步：接触氧化第三步：三氧化硫的吸收第三步：三氧化硫的吸收2SO2 +O2 2SO3催化剂催化剂加加 热热S +O2 SO2 点燃点燃生产流程生产流程：造气造气催化氧化催化氧化吸收吸收 本讲稿第四页，共十五页硫酸工业生产流程动画 硫酸的工业生产硫酸的工业生产沸沸 腾腾 炉炉接接 触触 室室吸吸 收收 塔塔净净化化冷冷 却却本讲稿第五页，共十五页空气空气 炉气炉气思考：思考：从沸腾炉从沸腾炉出来的气出来的气体体 SOSO2 2是否是否纯净？纯净？矿渣沸腾炉沸腾炉思考：思考：黄铁矿黄铁矿为什么要粉碎为什么要粉碎？为什么通入？为什么通入强大的空气流强大的空气流？燃烧黄铁矿？燃烧黄铁矿为什么不要多为什么不要多加燃料？加燃料？本讲稿第六页，共十五页思考：思考：接触室中热交换器接触室中热交换器的作用的作用?从接触室出来的从接触室出来的气体成分是什么？气体成分是什么？催化剂：催化剂：五氧化二矾（五氧化二矾（V V2 2O O5 5）温度：温度：400400至至500500摄氏度摄氏度压强：压强：常压常压接接 触触 室室温度：温度：400400500500催化剂催化剂活性较高活性较高压强：设备、成本和能源消耗压强：设备、成本和能源消耗 （增大压强（增大压强SO2的转化率提高不大）的转化率提高不大）思考：适宜条件的选择思考：适宜条件的选择本讲稿第七页，共十五页思考：思考：吸收三氧吸收三氧化硫为什么不用化硫为什么不用水和稀硫酸，而水和稀硫酸，而用用98.3%98.3%的浓硫酸的浓硫酸？浓硫酸为什么？浓硫酸为什么必须从塔顶喷下必须从塔顶喷下？吸吸 收收 塔塔本讲稿第八页，共十五页讨论讨论一、在硫酸工业生产中哪些地方涉及到了一、在硫酸工业生产中哪些地方涉及到了化学反应速率知识？化学反应速率知识？1 1、硫或黄铁矿在送入沸腾炉之前要经过粉碎。、硫或黄铁矿在送入沸腾炉之前要经过粉碎。2 2、从沸腾炉底部鼓入强大空气流。、从沸腾炉底部鼓入强大空气流。3 3、二氧化硫的氧化过程中使用催化剂。、二氧化硫的氧化过程中使用催化剂。4 4、采用、采用98.3%98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。的浓硫酸吸收三氧化硫。5 5、三氧化硫的吸收采用逆流原理。、三氧化硫的吸收采用逆流原理。本讲稿第九页，共十五页二、在硫酸工业生产中哪些地方涉及到了化学二、在硫酸工业生产中哪些地方涉及到了化学平衡知识？平衡知识？1 1、经过净化、干燥的炉气中，氧气的含量相对、经过净化、干燥的炉气中，氧气的含量相对要多。要多。2 2、SOSO2 2、O O2 2、SOSO3 3被冷却后，进一步在催化剂表被冷却后，进一步在催化剂表面反应。面反应。3 3、选择适宜的反应温度。、选择适宜的反应温度。4 4、选择适宜的反应压强。、选择适宜的反应压强。本讲稿第十页，共十五页(1)SO(1)SO2 2+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=CaSO=CaSO3 3+H+H2 2O O CaSO CaSO3 3+H+H2 2SOSO4 4=CaSO=CaSO4 4+SO+SO2 2+H+H2 2O O(2)SO(2)SO2 2+2NH+2NH3 3+H+H2 2O=O=（NHNH4 4）2 2SOSO3 3 （NHNH4 4）2 2SOSO3 3+H+H2 2SOSO4 4=（NHNH4 4）2 2SOSO4 4+SO+SO2 2+H+H2 2O OCaCa（OHOH）2 2+H+H2 2SOSO4 4=CaSO=CaSO4 4+2H+2H2 2O O 制石膏制石膏黄铁矿矿渣可用来制造水泥、砖和炼铁等。黄铁矿矿渣可用来制造水泥、砖和炼铁等。三、三、“三废三废”处理处理2 2、污水处理、污水处理 3 3、废渣处理、废渣处理1 1、尾气（、尾气（SOSO2 2）吸收）吸收本讲稿第十一页，共十五页 A、B、C、D四地的地理位置如图，交通均四地的地理位置如图，交通均较为便利，其他地理条件如下：较为便利，其他地理条件如下：A地是风景旅游城地是风景旅游城市；市；B地是硫酸消费中心；地是硫酸消费中心；C地有较为丰富的黄地有较为丰富的黄铁矿资源；铁矿资源；D地有少量的硫酸消费。硫酸厂址地有少量的硫酸消费。硫酸厂址应选择在应选择在 。五、生产规模：五、生产规模：一般要求较大规模一般要求较大规模 厂址选择厂址选择 ：靠近硫酸消费中心的地区，避开人：靠近硫酸消费中心的地区，避开人口稠密的居民区和环境保护要求高的地区。口稠密的居民区和环境保护要求高的地区。（1 1）在沸腾炉旁设置）在沸腾炉旁设置“废热锅炉废热锅炉”，产生蒸汽，产生蒸汽发电；发电；（2 2）在接触室中设热交换器，预热）在接触室中设热交换器，预热SOSO2 2和和O O2 2 。四、能量充分利用四、能量充分利用本讲稿第十二页，共十五页练习练习 1 1、在密闭容器中，一定条件下，进行如、在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应：下反应：NONO（g g）+CO+CO（g g）0.5N0.5N2 2（g g）+CO+CO2 2（g g）H=-373.2kJ/molH=-373.2kJ/mol，达到平衡，达到平衡后，为提高该反应的速率和后，为提高该反应的速率和NONO的转化率，采的转化率，采取的正确措施是（取的正确措施是（）A A、加催化剂同时升高温度、加催化剂同时升高温度B B、加催化剂同时增大压强、加催化剂同时增大压强C C、升高温度同时充入、升高温度同时充入N N2 2D D、降低温度同时增大压强、降低温度同时增大压强B B本讲稿第十三页，共十五页2 2、在新制的氯水中存在平衡：、在新制的氯水中存在平衡：ClCl2 2+H+H2 2O HO H+Cl+Cl-+HClO+HClO，若向氯水中投入少，若向氯水中投入少量碳酸钙粉末，溶液中发生的变化是（量碳酸钙粉末，溶液中发生的变化是（）A A、C C（H H+）减小，）减小，HClOHClO浓度减小浓度减小B B、C C（H H+）增大，）增大，HClOHClO浓度增大浓度增大C C、C C（H H+）减小，）减小，HClOHClO浓度增大浓度增大D D、C C（H H+）增大，）增大，HClOHClO浓度减小浓度减小C本讲稿第十四页，共十五页3 3对对于于接接触触法法制制硫硫酸酸的的生生产产操操作作与与说说明明生生产产操操作的主要理由两者都正确的是作的主要理由两者都正确的是 ()()A A硫硫铁铁矿矿燃燃烧烧前前需需要要粉粉碎碎，因因为为大大块块的的硫硫铁铁矿矿不能燃烧不能燃烧B B三三氧氧化化硫硫的的吸吸收收采采取取逆逆流流的的形形式式，目目的的是是增增大其与吸收剂的接触面积大其与吸收剂的接触面积C C二二氧氧化化硫硫氧氧化化成成三三氧氧化化硫硫时时需需使使用用催催化化剂剂，这样可以提高二氧化硫的转化率这样可以提高二氧化硫的转化率D D三氧化硫用三氧化硫用98.3%98.3%的浓硫酸吸收，目的是防的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以便使其吸收更加充分止形成酸雾，以便使其吸收更加充分BDBD本讲稿第十五页，共十五页