硫酸工业(上课用).ppt

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1、第三单元：硫酸工业第三单元：硫酸工业一、一、接触法制硫酸的化学反应原理接触法制硫酸的化学反应原理FeSFeS2 2H H2 2SOSO4 4SOSO3 3SOSO2 21.硫磺或硫铁矿的硫磺或硫铁矿的燃烧氧化燃烧氧化2.接触氧化接触氧化3.三氧化硫的吸收三氧化硫的吸收（或（或S+O2SO2）点燃点燃SO3+H2OH2SO42SO2+O22SO3催化剂催化剂加加 热热三反应：三反应：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2高温高温三原料：三原料：黄铁矿（或硫磺）、黄铁矿（或硫磺）、空气、水空气、水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

2、型设备？是什么？用到什么典型设备？三阶段：三阶段：三设备：三设备：沸腾炉、沸腾炉、接触室、吸收塔接触室、吸收塔二、接触法制硫酸的生产工艺二、接触法制硫酸的生产工艺 4FeS 4FeS2 2+11O+11O2 2 =2 Fe =2 Fe2 2OO3 3+8SO+8SO2 2高温高温粉碎粉碎的硫铁矿的硫铁矿鼓入强大空气鼓入强大空气流流沸腾焙烧炉沸腾焙烧炉流程流程1 1：1 1、硫铁矿的燃烧硫铁矿的燃烧炉渣炉渣炉气炉气思考：思考：硫铁硫铁矿石为什么矿石为什么要粉碎？为要粉碎？为什么要通入什么要通入强大的空气强大的空气流？流？思考：思考：从沸腾炉出来从沸腾炉出来的炉气的能否的炉气的能否直接通入接触直接

3、通入接触室？室？思考：怎样选择适宜的条件思考：怎样选择适宜的条件N2思考：思考：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？温度：温度：450摄氏度左右摄氏度左右 压强：压强：常压常压 催化剂：催化剂：五氧化二矾五氧化二矾接接 触触 室室思考思考:此处出来的此处出来的气体是什么成分气体是什么成分?说说接触室中热说说接触室中热交换器的作用交换器的作用?P34 问题解决问题解决2流程流程2 2：接触氧化接触氧化接触室接触室沸腾炉接触室接触室沸腾炉沸腾炉SO2、N2、O2SO3、SO2、N2、O2吸收塔吸收塔98.3%H2SO4尾气尾气逆流吸收逆流吸收SOSO3 3、SO2、N2、O

4、2发烟硫酸发烟硫酸流程流程3：三氧化硫的吸收三氧化硫的吸收【问题问题】为什么不用水来吸收三氧化硫？为什么不用水来吸收三氧化硫？常用常用98.3%的硫酸作吸收剂！的硫酸作吸收剂！P35 交流与讨论交流与讨论炉炉三、硫酸工业的三废治理三、硫酸工业的三废治理化工生产必须保护环境，严格治理化工生产必须保护环境，严格治理“三废三废”，并尽可能，并尽可能把把“三废三废”变为有用的副产品，实现原料的综合利用。变为有用的副产品，实现原料的综合利用。2.2.尾气吸收：尾气吸收：3.污水处理：污水处理：1.废渣的利用废渣的利用：氨水法：氨水法：NHNH3 3H H2 2O O2NH3H2O+SO2(NH4)2SO

5、3+H2ONH3H2O+SO2NH4HSO3(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2+H2O2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4练练 习习 1工业上用接触法制硫酸时，从沸腾炉内导工业上用接触法制硫酸时，从沸腾炉内导出的炉气，要经过净化的理由是（出的炉气，要经过净化的理由是（）A为了减少对大气的污染为了减少对大气的污染 B防止催化剂中毒防止催化剂中毒 C炉气还含有一些其他有用成分，以便综合炉气还含有一些其他有用成分，以便综合利用利用 D为了制得更纯的为了制得更纯的H2SO4B2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作的主要理由两者

6、都正确的是操作的主要理由两者都正确的是()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矿铁矿不能燃不能燃烧烧。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，目目的的是增大其与吸收是增大其与吸收剂剂的接触面的接触面积积。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，这样这样可以提高二氧化硫的可以提高二氧化硫的转转化率。化率。D三氧化硫用三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，目的的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以便使其吸收完全是防止形成酸雾，以便使其吸收完全。BD【例例1】下下图图所所示示的的装装置置是是仿仿照照工工业业制制备备硫

7、硫酸酸的的工工艺艺流流程程设设计计出出来来的的，用用于于探探究究工工业业上上为为何何采用采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。的浓硫酸吸收三氧化硫。试填写下列空白：试填写下列空白：（1）写出工业上用）写出工业上用FeS2制取制取SO2的化学方程式的化学方程式。（2）写出上图中部分装置的作用：甲：）写出上图中部分装置的作用：甲：混合混合SO2和和O2；。丙和丁：。丙和丁：。（3）若若丁丁装装置置在在反反应应过过程程中中出出现现气气泡泡，不不久久就就出出现现了了白白雾雾，而而丙丙装装置置一一直直没没有有明明显显变变化化，产产生生这这种种现现象象的的可可能能原原因因是是：丙丙中中插插入入浓浓硫硫酸酸溶

8、溶液液的的导导管管插插得得太太深深，使使两两个个吸吸收收瓶瓶内内的的压压强强差差较大，导致较大，导致SO3从丁的水中冒了出来，与水形成酸雾；从丁的水中冒了出来，与水形成酸雾；。（4）上上图图装装置置中中的的甲甲和和乙乙部部分分、丙丙和和丁丁部部分分分分别别与与工工业业制制取取硫硫酸酸的的装装置置相相对对应应，甲甲和和乙乙相相当当于于；丙和丁相当于；丙和丁相当于。（5）在硫酸工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都正确的是）在硫酸工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都正确的是。A硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫铁矿不能在空气中燃烧硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫

9、铁矿不能在空气中燃烧B从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中二氧化硫会与杂质反应从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中二氧化硫会与杂质反应C二氧化硫氧化为三氧化硫时需使用催化剂，这样可以提高二氧化硫的转化率二氧化硫氧化为三氧化硫时需使用催化剂，这样可以提高二氧化硫的转化率D三氧化硫用三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以提高三氧化硫的吸收效率的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以提高三氧化硫的吸收效率干燥干燥SO2和和O2观察气泡以调节通入观察气泡以调节通入SO2和和O2体积比体积比吸收吸收SO3并做对照实验并做对照实验浓浓硫硫酸酸对对SO3的的吸吸收收效效果果远远好好于于水水，S

10、O3充分被浓硫酸吸收充分被浓硫酸吸收接触室接触室吸收塔吸收塔D【例例2】（1）生产硫酸最古老的方法是以绿矾为原料，在蒸馏釜）生产硫酸最古老的方法是以绿矾为原料，在蒸馏釜中煅烧。反应的化学方程式为：中煅烧。反应的化学方程式为：2FeSO47H2O=Fe2O3+SO2+SO3+14H2O。其中三氧化硫与水蒸气同时冷凝便得到硫酸。用其中三氧化硫与水蒸气同时冷凝便得到硫酸。用如图所示装置模拟用绿矾制硫酸的实验，并检验生成的硫酸和二如图所示装置模拟用绿矾制硫酸的实验，并检验生成的硫酸和二氧化硫（加热装置已略去）。其中氧化硫（加热装置已略去）。其中b为干燥的试管。为干燥的试管。试管试管b中得到的主要产物是

11、中得到的主要产物是_，检验该产物的方法是（结合离子方程式简要说明）检验该产物的方法是（结合离子方程式简要说明）_。为检验反应的另一种生成物，试为检验反应的另一种生成物，试管管c中应加入的试剂是中应加入的试剂是，简述，简述相应的实验现象及结论相应的实验现象及结论。所得硫酸的理论浓度（溶质的所得硫酸的理论浓度（溶质的质量分数）为质量分数）为_。H2SO4取少量溶液于试管中，滴入紫色石蕊试液，溶液变红色；另取样，滴取少量溶液于试管中，滴入紫色石蕊试液，溶液变红色；另取样，滴入入BaCl2溶液产生白色沉淀。证明产物是硫酸。溶液产生白色沉淀。证明产物是硫酸。29.5%（3）随随着着化化学学工工业业的的发

12、发展展，“接接触触法法”全全面面替替代代了了“绿绿矾矾热热分分解解法法”，请请你你从从综综合合效效益益的的角角度度指指出出“接接触触法法”制制硫硫酸酸的的优优势：势：生产成本低、原料易得生产成本低、原料易得、原料利用率高；硫酸浓度高；对、原料利用率高；硫酸浓度高；对环境污染小；放出热量可以再利用环境污染小；放出热量可以再利用品红溶液品红溶液溶液褪色溶液褪色【例例3】工业接触法制硫酸的流程如下图所示：工业接触法制硫酸的流程如下图所示：（1）从从沸沸腾腾炉炉出出来来的的气气体体经经净净化化干干燥燥处处理理后后进进入入接接触触室室，其其气气体体体体积积组组成成是是：SO27%，O211%，N282%

13、。从从接接触触室室出出来来的的气气体体中中SO3的的体体积积分分数数为为7%，则，则SO2的转化率为的转化率为。（2）每每100gSO3气气体体与与H2O完完全全反反应应放放出出热热量量162.9kJ，该该反反应应的的热热化化学学方程式为方程式为。(3)某某硫硫酸酸厂厂每每天天用用含含FeS260%的的硫硫铁铁矿矿500t生生产产硫硫酸酸，如如果果在在沸沸腾腾炉炉内损失内损失5%的硫，的硫，SO2的转化率为的转化率为90%。每天能生产。每天能生产98%的硫酸的硫酸吨。吨。沸腾炉黄铁矿空气接触室吸收塔净化炉渣吸收剂尾气发烟硫酸96.6%SO3(g)H2O(l)=H2SO4(l)；H-130.3kJmol-1427.5