硫酸工业幻灯片.pptVIP

硫酸，分子式为H2SO4。 是一种无色无味油状液体，是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。 浓硫酸 有强氧化性 脱水性 吸水性 从H2SO4的组成看，原料应该是自然界存在的含硫物质，如硫磺、黄铁矿等。 H2SO4中S的化合价为+6价，因为不能从S或FeS2直接得到H2SO4，所以，需要经过中间步骤，先得到SO3，再通过SO3与H20反应得到H2SO4。 S或FeS2与O2反应，生成物为SO2，SO2可以与O2进一步反应生成SO3。所以生产H2SO4的主要过程可以分成SO2的生成和SO2的转化两个阶段。 目前，工业上制硫酸主要分造气、催化氧化和吸收三个阶段。 造气 （制SO2） 净化、干燥 SO2 空气 SO2 催化反应室 400~500℃ 常压、催化剂 发烟硫酸 水 98%硫酸 吸收塔 稀释室 贮存室 98%硫酸 三原料 三阶段 三反应（均放热） 三设备 三净化 黄铁矿或S 造气 4FeS2+11O2==?2Fe2O3+8SO2（高温）或S+O2=SO2 沸腾炉 除尘 空气 接触氧化 2 SO2 +?O2??≒??2?SO3 （催化剂） 接触室（含热交换器） 洗涤 98.3%浓硫酸 三氧化硫吸收 SO3+?H2O ===?H2SO4 吸收塔 干燥 三原理：化学平衡原理、热交换原理、逆流原理。 （1）增大反应物浓度、增大反应物间接触面积，能提高反应速率并使化学平衡向正反应方向移动，以充分提高原料利用率。 （2）热交换原理：在接触室中生成的热量经过热交换器，传递给进入接触室的需要预热的混合气体，为二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的吸收创造了有利条件。 （3）逆流原理：液体由上向下流，气体由下向上升，两者在逆流过程中充分反应。 在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的原因二者都正确的是（ ） A.硫铁矿燃烧前需将矿粒粉碎,因为大块硫铁矿不能燃烧 B.炉气进入催化反应室之前需要净化、干燥,因为炉气中的杂质与SO2反应 C.SO2氧化SO3时需使用催化剂,这样可提高SO2的转化率 D.催化反应室的反应温度控制在400℃~500℃,因为在这个温度范围内,反应速率 和SO3的转化率都比较理想,且催化剂的活性也较高 题中所提到的对于硫酸工业采取的措施叙述都是正确的。 A.硫铁矿进入沸腾炉之前粉碎的原因是为了增大矿粒与空气的接触面积,使其燃烧得 更快、更充分,从而提高硫铁矿的利用率 B.从沸腾炉出来的炉气必须净化干燥的目的是因为炉气中的一些杂志气体会使催化 反应室中的催化剂中毒,使催化剂丧失活性,同时防止炉气中的水蒸气和SO2生成酸 而腐蚀管道 C.SO2转化为SO3时是用催化剂是为了缩短达到平衡的时间,但它并不能影响化学平 衡的移动,并不影响SO2的转化率大小；催化反应室控制反应的温度在400℃~500℃. 化学平衡：当外界条件不发生变化，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率 ，反应物和生成物的浓度将 ，反应体系处于化学平衡状态，简称化学平衡。 平衡的移动：改变反应条件（ 等）可以使化学平衡状态发生变化，原有的化学平衡被破坏，建立新的化学平衡，这一过程叫做平衡的移动。 平衡移动原理（勒夏特列原理）：如果改变影响平衡体系的条件（如温度、浓度、压强）之一，平衡将向 这个改变的方向移动。 生产中反应条件的控制 相等 不再发生变化 浓度、温度、压强 减弱 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 加 热 这是一个总体积缩小的、放热的可逆反应 假如你是工厂管理者你会选用什么条件下生产？ 高压？ 高温？ 温度 二氧化硫接触氧化是一个放热的可逆反应，根据化学平衡理论判断，温度较低对反应有利。但是，温度较低时，反应速率低，考虑催化剂在400∽500℃活性最大，在实际生产中，选定400～500℃作为操作温度，这时反应速率和二氧化硫的转化率都比较理想。 压强 二氧化硫接触氧化是一个气体总体积缩小的可逆反应，根据化学平衡理论判断，加压对反应有利。但是，在常压、400～500℃时，二氧化硫的转化率已经很高，加压必须增加设备，增大投资和能量消耗，故在实际生产中，通常采用常压操作，并不加压。 二氧化硫接触氧化的适宜条件 常压、较高温度（400～500℃）和催化剂 环境保护与原料的综合利用 硫酸生产中的“三废”处理 尾气吸收 石灰水吸收法 SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O CaSO3=H2SO4=SO2 ↑ +H2O （产生的SO2含量较高可以重新利用) 用氨水吸收，再用H2SO4处理：SO2+2NH3+H2O=(NH4