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1、硫酸工业,硫酸工业,1,沐风书苑,你知道吗,1、写出接触法制硫酸的化学原理? 2、思考加快固体和气体反应速率的方法？思考可以使二氧化硫充分转化成三氧化硫的方法?,2,沐风书苑,阅读全文，回答以下问题,1、工业制硫酸的三原理对应的三设备是什么？三原理是如何指导三设备的设计的？三设备的设计哪些方面考虑了速率因素？哪些方面考虑了平衡因素？哪些方面考虑了工业效益？ 2、为何进行二氧化硫气体的净化？为什么不直接使用水来吸收三氧化硫？二氧化硫中含有三氧化硫如何除去？硫酸为什么不氧化还原性较强的二氧化硫？ 3、如何治理工业三废？,3,沐风书苑,一、接触法制硫酸的化学原理,SO3,SO2,S,SO3 + H2
2、O=H2SO4,【思考】工业上采用接触法制取硫酸包含几个主要反应步骤？写出有关化学反应方程式。并说明这几个反应分别在什么设备中进行。,H2SO4,4,沐风书苑,二、硫酸的生产工艺,5,沐风书苑,三设备,沸腾焙烧炉 接触室 吸收塔,6,沐风书苑,1、造气沸腾焙烧炉,原料：硫磺(S)或黄铁矿(FeS2) 设备：沸腾炉 如何提高原料的利用率？ 粉碎矿石，通过强空气流使矿石处于沸腾状态，增大硫铁矿与氧气的接触面积，加快反应速度。 反应原理： 炉气中所含的气体有： SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质，如As、Se等的化合物和矿尘等。 炉气进入接触室之前应怎样处理？ 原料粉碎焙烧除尘洗涤干燥,7,沐风
3、书苑,2、接触氧化接触室,反应原理 设备：接触室,沸腾炉,接触室,沸腾炉,SO2、O2,4500C,8500C,SO3、SO2、O2,热交换器,催化剂V2O5,8,沐风书苑,2、接触氧化接触室,接触室中O2的体积分数约是SO2的1.5倍，这样做的原因是什么？ 增大氧气的浓度，提高二氧化硫的转化率 为了提高SO3的产量和产率，从理论上分析接触室中应该控制什么条件为宜，根据P6表1-1、1-2分析，说明工业生产中接触室一般控制的条件是什么，其原因是什么？ 理论：高温、高压、使用催化剂 实际：4500C、常压、使用钒催化剂（V2O5） 在硫酸生产工艺的接触室中使用了热交换器，其作用是什么？ 把反应时
4、生成的热，传递给需要预热的气体，并冷却反应后生成的气体 ,节约能量设计的。,9,沐风书苑,3、三氧化硫的吸收和硫酸的生成,(1)反应原理： SO3 + H2O=H2SO4 (2)设备：吸收塔 【思考】从接触室中出来的气体一般用什么吸收，为什么不用水吸收？吸收SO3的液体一般从塔顶喷下来，为什么? 用98.3%的浓硫酸吸收不用水来吸收三氧化硫是为了避免产生酸雾从而降低吸收效率。 从塔顶喷下来使气液充分接触。 (3)尾气：SO2、O2、N2、少量SO3等,10,沐风书苑,吸收塔,吸收塔,热交换,5000C,1500C,11,沐风书苑,三、硫酸工业的三废治理,【思考】从吸收塔排放的气体如果直接排入大
5、气，会造成什么危害？工业上一般用氨水处理，试写出有关化学反应方程式。 氨水法： SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3 SO2+NH3+H2O=NH4HSO3 2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4 (NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4 +SO2 +H2O 石灰法： SO2+Ca(OH)2=CaSO3 +H2O 2CaSO3 +O2=2CaSO4 CaSO3+H2SO4=CaSO4 +SO2 +H2O,12,沐风书苑,三、硫酸工业的三废治理,【思考】2、沸腾炉中出来的炉渣主要含有Fe2O3，请你设计如何利用？ 炼铁、制造硫酸铁、氧化铁红颜料等产品 3、洗涤沸腾炉所
6、产生的废水中含有微量硫酸和Fe3+，如何处理？写出化学反应方程式。 用石灰处理,制石膏 Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O 能量“废热”能量充分利用 在沸腾炉旁设置“废热锅炉”，产生蒸汽发电； 在接触室中设热交换器，预热SO2和O2 。,13,沐风书苑,练习与实践,硫酸是工业生产中最为重要的产品之一，在化学工业的很多领域都要用到浓硫酸。 （1）在硫酸工业生产中，我国采用黄铁矿为原料生产SO2，反应的化学方程式为： ，该反应在 中进行（填仪器名称）。 (2)为了有利于SO2转化为SO3，且能充分 利用热能，采用了多层催化剂且有热交 换器的 (填仪器名称)中进行 反应。在如图所示的装置中， C处流出 的气体有 ；SO3进入 （填 仪器名称）用 吸收，得到浓硫酸 或发烟硫酸。,14,沐风书苑,练习与实践,（3）现在欲提高SO2的反应速率和转化率，下列措施可行的是 。 A、向装置中通入氮气且保持体积不变 B、向装置中通入氧气且保持体积不变 C、添加更多的催化剂 D、降低温度，及时转移SO3 （4）由吸收塔排出的尾气中有SO2的含量如果超过500L/ L，就要加以处理后才能排出，处理方法之一是用氨水洗涤烟气脱硫，用方程式表示氨水洗涤吸收塔排除的尾气的化学方程式 。,15,沐风书苑,