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1、第三单元硫酸工业本讲稿第一页，共十六页H2SO4SO3SO2S硫化物硫化物如如 FeS2SO3+H2O=H2SO4S+O2=SO2点燃点燃4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2高温高温H2OO2O22SO2+O2 2SO3催化剂催化剂一、接触法制硫酸的化学原理一、接触法制硫酸的化学原理问题问题一一工工业业上采用接触法制取硫酸包含几个主上采用接触法制取硫酸包含几个主要反要反应应步步骤骤？写出有关化学反？写出有关化学反应应方程式。并方程式。并说说明明这这几个反几个反应应分分别别在什么在什么设备设备中中进进行。行。本讲稿第二页，共十六页二、硫酸的生产工艺二、硫酸的生产工艺三阶段三阶段三反应三反
2、应三设备三设备造气造气接触氧化接触氧化SO3的吸收的吸收SO2的制取的制取SO3的生成的生成硫酸的生成硫酸的生成沸腾炉沸腾炉接触室接触室吸收塔吸收塔沸沸 腾腾 炉炉接接 触触 室室吸吸 收收 塔塔净净化化冷冷 却却本讲稿第三页，共十六页沸腾炉 接触室 吸收塔本讲稿第四页，共十六页本讲稿第五页，共十六页本讲稿第六页，共十六页一一.造气造气沸沸腾腾炉炉1、原料：、原料：2、设备设备：3、如何提高原料的利用率？、如何提高原料的利用率？5、炉气中所含的气体有：、炉气中所含的气体有：4、反、反应应原理：原理：硫磺硫磺(S)或黄或黄铁矿铁矿(FeS2)沸沸腾腾炉炉6、炉气、炉气进进入接触室之前入接触室之前
3、应应怎怎样处样处理？理？本讲稿第七页，共十六页沸腾炉沸腾炉炉气原原料料粉粉碎碎空气空气除除尘尘洗洗涤涤干干燥燥一一.造气造气沸腾炉沸腾炉 问题二问题二 硫铁矿在炉内燃烧硫铁矿在炉内燃烧,要先粉碎并采用沸腾要先粉碎并采用沸腾焙烧，这对硫铁矿的燃烧有什么好处？焙烧，这对硫铁矿的燃烧有什么好处？粉碎矿石，通过强空气粉碎矿石，通过强空气流使矿石处于沸腾状态，增流使矿石处于沸腾状态，增大大硫铁矿与氧气硫铁矿与氧气的接触面积，的接触面积，加快反应速度。加快反应速度。本讲稿第八页，共十六页2SO2+O2=2SO3V2O54500C沸腾炉接触室沸腾炉600C5000C4500C8500C5000C热交换器热交
4、换器催化剂催化剂（1）反应原理）反应原理（2）设备：）设备：2）接触氧化接触氧化-接触室接触室思思考考：热热交交换换器器的的作作用用是是什什么么？本讲稿第九页，共十六页问题问题三三接触室中接触室中O2的体的体积积分数分数约约是是SO2的的1.5倍，倍，这样这样做的原因是什么？做的原因是什么？问题问题四四为为了提高了提高SO3的的产产量和量和产产率，从理率，从理论论上分析上分析接触室中接触室中应该应该控制什么条件控制什么条件为为宜，根据宜，根据p34表表2-3分析，分析，说说明工明工业业生生产产中接触室一般控制的条件是什么，其原中接触室一般控制的条件是什么，其原因是什么？因是什么？增大氧气的增大
5、氧气的浓浓度，提高二氧化硫的度，提高二氧化硫的转转化率化率理理论论：高温、高：高温、高压压、使用催化、使用催化剂剂实际实际：4500C、常、常压压、使用、使用钒钒催化催化剂剂问题问题五五在硫酸生在硫酸生产产工工艺艺的接触室中使用了的接触室中使用了热热交交换换器，器，其作用是什么？在合成氨塔中也使用了其作用是什么？在合成氨塔中也使用了热热交交换换器两者器两者作用相同作用相同吗吗?把反把反应时应时生成的生成的热热，传递给传递给需要需要预热预热的气体，的气体，并冷却反并冷却反应应后生成的气体后生成的气体 本讲稿第十页，共十六页3）.三氧化硫的吸收和硫酸的生成三氧化硫的吸收和硫酸的生成SO3+H2O=
6、H2SO4(1)反应原理：反应原理：(2)设备：设备：吸收塔吸收塔(3)尾气：尾气：SO2、O2、N2、少量、少量SO3等等问题问题六六从接触室中出来的气体一般用什么吸收，从接触室中出来的气体一般用什么吸收，为为什么不用水吸收？吸收什么不用水吸收？吸收SO3的液体一般从塔的液体一般从塔顶喷顶喷下来，下来，为为什么什么?用用98.3%的的浓浓硫酸硫酸吸收吸收不用水来吸收三氧化不用水来吸收三氧化硫是硫是为为了避免了避免产产生酸生酸雾雾从而降低吸收效率。从而降低吸收效率。本讲稿第十一页，共十六页讨论讨论一、在硫酸工业生产中哪些地方涉及到了化学一、在硫酸工业生产中哪些地方涉及到了化学反应速率知识？反应
7、速率知识？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、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、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、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。5、在吸收中填入了大量瓷环。、在吸收中填入了大量瓷环。本讲稿第十二页，共十六页二、在硫酸工业生产中哪些地方涉及到了二、在硫酸工业生产中哪些地方涉及到了化学平衡知识？化学平衡知识？1、经过净经过净化、干燥的炉气中，氧气的含量相化、干燥的炉气中，氧气的含量相对对要多。要多。2、SO2、O2、SO3被冷却后，被冷却后，
8、进进一步在催化一步在催化剂剂表面反表面反应应。3、选择选择适宜的反适宜的反应应温度。温度。4、选择选择适宜的反适宜的反应压应压强强。本讲稿第十三页，共十六页三、硫酸工业的三废治理三、硫酸工业的三废治理 问题七问题七 从吸收塔排放的气体如果直接排入大气，从吸收塔排放的气体如果直接排入大气，会造成什么危害？工业上一般用氨水处理，试写会造成什么危害？工业上一般用氨水处理，试写出有关化学反应方程式。出有关化学反应方程式。CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O(NH4)2SO3 +H2SO4 =(NH4)2SO4+SO2+H2O（2）石灰）石灰石膏法石膏法（1）氨水法）氨水法本讲稿第十四页，
9、共十六页硫酸工硫酸工业业的三的三废废治理治理问题问题八八沸沸腾腾炉中出来的炉渣主要含有炉中出来的炉渣主要含有Fe2O3，请请你你设计设计如何利用？如何利用？问题问题九九洗洗涤涤沸沸腾腾炉所炉所产产生的生的废废水中含有微量硫酸水中含有微量硫酸和和Fe3+，如何，如何处处理？写出化学反理？写出化学反应应方程式。方程式。炼铁炼铁、制造硫酸、制造硫酸铁铁、氧化、氧化铁红颜铁红颜料等料等产产品品 用石灰用石灰处处理理Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O 制石膏制石膏（1）在沸）在沸腾腾炉旁炉旁设设置置“废热锅废热锅炉炉”，产产生蒸汽生蒸汽发电发电；（2）在接触室中）在接触室中设热设热交交换换器，器，预热预热SO2和和O2。二、能量充分利用二、能量充分利用“废热废热”利用：利用：本讲稿第十五页，共十六页吸收塔热热交交换换 5000C1500C98.3%H2SO4SO3+H2O=H2SO4 放热1450C尾气尾气本讲稿第十六页，共十六页