接触法制硫酸.课件.ppt

1、接触法制硫酸硫酸的消费量是一个国家工业发达水平的一种标志硫酸的消费量是一个国家工业发达水平的一种标志怎样制取硫酸？H2SO4SO3SO2SFeS2H2OO2O2O2 因为硫磺做原料成本低，污染少，所以因为硫磺做原料成本低，污染少，所以世界上世界上主要用主要用硫磺硫磺制硫酸，制硫酸，我国我国由于硫磺矿产资源较少，由于硫磺矿产资源较少，主要用主要用黄铁矿黄铁矿为原料，黄铁矿的主要成分是为原料，黄铁矿的主要成分是 FeSFeS2 2 （二硫化亚铁）（二硫化亚铁）一、接触法制硫酸一、接触法制硫酸第一步：造气第一步：造气第二步：二氧化硫的催化氧化第二步：二氧化硫的催化氧化第三步：三氧化硫的吸收第三步：三

2、氧化硫的吸收S + O2 SO2 点燃点燃4FeS2 +11 O2 2Fe2O3 + 8SO2 高高 温温2SO2 + O2 2SO3催化剂催化剂加加 热热SO3 + H2O H2SO4沸沸 腾腾 炉炉接接 触触 室室吸吸 收收 塔塔净净化化冷冷 却却接触法制硫酸的工业流程接触法制硫酸的工业流程接 触 法 制 硫 酸1 . 造气造气4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2高温高温主要反应：主要反应：主要设备：主要设备：沸腾炉沸腾炉主主要要 炉炉产产 气气物物SO2 O2水蒸气水蒸气 砷和硒的化合物砷和硒的化合物矿尘矿尘使催化剂中毒使催化剂中毒对设备和生产有不良影响对设备和生产有

3、不良影响净化措施：净化措施： 除尘除尘洗涤洗涤干燥干燥N2：二氧化硫的制取和净化：二氧化硫的制取和净化空气空气 炉气炉气思考：思考：从沸腾炉出从沸腾炉出来的炉气的来的炉气的成分有哪些成分有哪些? ?是否直接通是否直接通入接触室？入接触室？矿渣思考：思考：黄铁黄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？沸腾炉沸腾炉接接 触触 法法 制制 硫硫 酸酸2 . 二氧化硫氧化成三氧化硫二氧化硫氧化成三氧化硫主要反应：主要反应：主要设备：主要设备：接触室接触室 （转化器）（转化器）热交换器的工作原理热交换器的工作原理 内有许多平行的金属管道或蛇管内有许多平行

4、的金属管道或蛇管（400-500, V2O5催化剂）催化剂）2SO2(气气) + O2 (气气) 2SO3 (气气) + 196.6 kJ 二氧化硫与氧气是在催化剂的表面上接触时起反应的，二氧化硫与氧气是在催化剂的表面上接触时起反应的，接触室和接触法的名称由此而得。接触室和接触法的名称由此而得。 反应后热的反应后热的SO3蒸汽在蒸汽在管内管内自上而下流过自上而下流过 冷的冷的SO2与与O2混合气体在混合气体在管外管外由下而上流过由下而上流过通过管壁进行热交换通过管壁进行热交换思考：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

5、么？温度：温度：400至至500摄氏度摄氏度 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?0.10.5110400 99.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.596.4压强压强 (MPa)转化率转化率( () )温度温度()（数据分析数据分析）压强及温度对压强及温度对SO2转化率的影响如下表转化率的影响如下表 （原料气各成分的体积分数为：（原料气各成分的体积分数为：SO2 7%， O211%，N2

6、 82%）；）； （1） 已知SO2的氧化是放热反应，如何利用表中数据推断此结论？ （2）在400500时，SO2的催化氧化采用常压还是高压?主要原因是为什么？接接 触触 法法 制制 硫硫 酸酸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主要反应：主要反应：主要设备：主要设备：吸收塔吸收塔 SO3 + H2O = H2SO4 工业上用什么吸收三氧化硫制取硫酸？工业上用什么吸收三氧化硫制取硫酸？ 为什么不用水或稀硫酸来吸收三氧化硫？为什么不用水或稀硫酸来吸收三氧化硫？用用 98. 3 % 的浓硫酸吸收三氧化硫的浓硫酸吸收三氧化硫 三氧化硫与水化合时，放出大量热。如用水或稀硫酸三氧

7、化硫与水化合时，放出大量热。如用水或稀硫酸作吸收剂时，易形成酸雾，吸收速度减慢，不利于三氧化作吸收剂时，易形成酸雾，吸收速度减慢，不利于三氧化硫的吸收。硫的吸收。接接 触触 法法 制制 硫硫 酸酸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主要反应：主要反应：主要设备：主要设备：吸收塔吸收塔 SO3 + H2O = H2SO4 为什么硫酸厂的尾气不能直接排入大气？为什么硫酸厂的尾气不能直接排入大气？ 如何处理尾气？如何处理尾气？ 由于尾气中含有二氧化硫，如直接排入大气，由于尾气中含有二氧化硫，如直接排入大气，会造成污染。会造成污染。 2NH3 + H2O + SO2 = (NH

8、4)2SO3用氨水吸收用氨水吸收(NH4)2SO3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 +H2O + SO2化肥化肥回收利用回收利用吸吸 收收 塔塔思考：思考：吸收吸收三氧化硫为什三氧化硫为什么不用水和稀么不用水和稀硫酸，而用硫酸，而用98.3%98.3%的浓硫的浓硫酸？浓硫酸为酸？浓硫酸为什么必须从塔什么必须从塔顶喷下？顶喷下？从吸收塔中排出的气从吸收塔中排出的气体有那些成分？能否体有那些成分？能否直接排入大气？直接排入大气？小结：接触法制硫酸SO2的制备的制备（造气）（造气）SO2的催化氧化的催化氧化SO3的吸收的吸收沸腾炉沸腾炉接触室接触室 吸收塔吸收塔 S+O2=SO24FeS2+

9、11O2=2Fe2O3+8SO22SO2+O2=2SO3SO3+H2O=H2SO4化学反应速率理论化学反应速率理论速率、平衡理论、速率、平衡理论、热交换原理热交换原理逆流吸收原理逆流吸收原理三原理三原理三阶段三阶段三设备三设备三反应三反应二、硫酸厂二、硫酸厂“三废三废”的处理及的处理及“废热废热”处理处理 1、“三废三废”处理处理 (1)尾气吸收尾气吸收 用石灰乳用石灰乳SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O 用氨水用氨水SO2+2NH3 +H2O = （NH4）2SO3 （NH4）2SO3 + H2SO4 = （ NH4）2SO4 +

10、SO2+ H2O (2)污水处理污水处理 Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O 制石膏制石膏 (3)废渣处理废渣处理 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。 2、 “废热废热”利用：能量充分利用利用：能量充分利用 (1)在接触室中设热交换器，预热在接触室中设热交换器，预热SO2和和O2 。 (2)在沸腾炉旁设置在沸腾炉旁设置“废热锅炉废热锅炉”，产生蒸汽发电；，产生蒸汽发电；三、硫酸厂厂址的选择三、硫酸厂厂址的选择选择原则：靠近硫酸选择原则：靠近硫酸消费消费中心的地区，避开人中心的地区，避开人口稠密的居民区和环境保护要求高的地区。口

11、稠密的居民区和环境保护要求高的地区。例题：例题：A、B、C、D四地的地四地的地理位置如图，交通均较为便利，理位置如图，交通均较为便利，其他地理条件如下：其他地理条件如下：A地是风景地是风景旅游城市；旅游城市；B地是硫酸消费中心；地是硫酸消费中心；C地有较为丰富的黄铁矿资源；地有较为丰富的黄铁矿资源；D地有少量的硫酸消费。硫酸厂地有少量的硫酸消费。硫酸厂址应选择在址应选择在 。 B重要的硫酸盐重要的硫酸盐1、硫酸钙（、硫酸钙（CaSO4）CaSO4 2H2O 石膏（生石膏）石膏（生石膏）2CaSO4 H2O 熟石膏熟石膏转化：转化：生生熟熟2（CaSO4 2H2O）= 2CaSO4 H2O+3

12、H2O熟熟生生2CaSO4 H2O + 3 H2O = 2（CaSO4 2H2O）石膏的用途：石膏的用途：石膏绷带、模型、水泥等。石膏绷带、模型、水泥等。2、硫酸钡（、硫酸钡（BaSO4） 重晶石重晶石用途：医疗上做用途：医疗上做“钡餐钡餐”、白色颜料等、白色颜料等3、胆矾（、胆矾（ CuSO4 5H2O）用途：配制用途：配制“波尔多液波尔多液”，镀铜液等，镀铜液等4、明矾（、明矾（KAl(SO4)2 12H2O)用途：净水剂等用途：净水剂等5、芒硝（、芒硝（ Na2SO4 10H2O）用途：缓泻剂、造纸等用途：缓泻剂、造纸等多多 步步 计计 算算 某硫酸厂用某硫酸厂用80 % 80 % Fe

13、SFeS2 2 的黄铁矿为原料制取硫酸，的黄铁矿为原料制取硫酸，FeSFeS2 2 的的利用率为利用率为90%90%，求用，求用1000 t 1000 t 黄铁矿可制得黄铁矿可制得98% 98% 的浓硫酸多少吨？的浓硫酸多少吨？高温高温V2O52SO2 +O2 2SO34FeS2 +11O2 2Fe2O3 + 8SO2SO3 +H2O H2SO4 分析：分析：4FeS28SO28SO38H2SO4FeS22H2SO4 得关系式：得关系式：多多 步步 计计 算算 某硫酸厂用某硫酸厂用80 % 80 % FeSFeS2 2 的黄铁矿为原料制取硫酸，的黄铁矿为原料制取硫酸，FeSFeS2 2 的的利

14、用率为利用率为90 %90 %，求用，求用1000 t 1000 t 黄铁矿可制得黄铁矿可制得98% 98% 的浓硫酸多少吨？的浓硫酸多少吨？ 解：设可制得解：设可制得98% 98% 的浓硫酸的质量为的浓硫酸的质量为 x xFeS22H2SO4120196(1000t) (80%) (90%)(x) (98%)120 : (1000t) (80%) (90%) = 196 : (x) (98%)x = 1200 t 答：可制得答：可制得98 % 的浓硫酸的浓硫酸 1200吨吨接触法制硫酸习题接触法制硫酸习题1我国在接触法制硫酸过程中，普遍采用制我国在接触法制硫酸过程中，普遍采用制SO2的方法的

15、方法是是 A燃烧硫燃烧硫 B燃烧燃烧Fe2S3 C燃烧燃烧FeS2 D燃烧燃烧CuFeS22从沸腾炉中出来的炉气中含有能使催化剂中毒的物从沸腾炉中出来的炉气中含有能使催化剂中毒的物质是质是 ASO2 BN2 C砷化物砷化物 D水蒸气水蒸气3接触法制硫酸的尾气中含有的大气污染物是接触法制硫酸的尾气中含有的大气污染物是 AH2S BCO2 CSO3 DSO24在接触法制硫酸过程的各步反应中，等物质的量的在接触法制硫酸过程的各步反应中，等物质的量的反应物发生电子转移最多的是反应物发生电子转移最多的是 AFeS2 BO2 CSO2 DSO3CCDA598.3的浓硫酸（密度的浓硫酸（密度1.84g/cm

16、3）的物质的量浓度）的物质的量浓度为为 A1.84mol/L B9.8mol/LC12mol/L D18.4mol/L6接触法制硫酸时，由沸腾炉导出的炉气必须经除尘、接触法制硫酸时，由沸腾炉导出的炉气必须经除尘、洗涤、干燥等净化过程，其理由是洗涤、干燥等净化过程，其理由是 A杂质与矿尘会使催化剂中毒杂质与矿尘会使催化剂中毒B水蒸气对设备和生产有不良影响水蒸气对设备和生产有不良影响C可提高原料的利用率可提高原料的利用率D可制取浓硫酸可制取浓硫酸7在在4FeS2+11O2 = 2Fe2O3+8SO2的反应中，被氧化的反应中，被氧化的元素是的元素是 A只有铁只有铁 B只有硫只有硫C铁和硫铁和硫 D氧

17、和铁氧和铁DA BC8在在O2中灼烧中灼烧0.40g硫和铁的化合物，使其中硫和铁的化合物，使其中的硫全部转化为的硫全部转化为SO2，把这些，把这些SO2全部氧化并全部氧化并转化为转化为H2SO4。这些硫酸与。这些硫酸与20mL、0.50mol/L NaOH溶液完全中和。则原化合物中硫的质量溶液完全中和。则原化合物中硫的质量分数为分数为 A30 B36.4 C40 D53.39在在FeS2SO2的转化过程中，每转移的转化过程中，每转移1mol电子时产生电子时产生SO2的体积是（折算为标准状况）的体积是（折算为标准状况） A0.51L B4.07L C16.3L D22.4LBC练习题：练习题：燃

18、烧燃烧1吨含二硫化亚铁吨含二硫化亚铁90%的黄铁矿，的黄铁矿，在理论上能生产多吨在理论上能生产多吨98%的硫酸（设有的硫酸（设有1.5%的的硫留在炉渣里）？硫留在炉渣里）？解析：解析：由工业生产硫酸的反应方程式可得下由工业生产硫酸的反应方程式可得下列关系式：列关系式：设：能生成设：能生成98%98%的硫酸的硫酸x x吨吨 FeSFeS2 2 2SO 2SO2 2 2SO2SO3 3 2H 2H2 2SOSO4 4 120 2 120 298981t1t90%90%(1-1.5%) xt(1-1.5%) xt98%98% x=1.478 x=1.478 思考思考2 2、工业制硫酸分几个阶段？、工

19、业制硫酸分几个阶段？ 每个阶段的反应每个阶段的反应原理是什么？用到什么典型设备？原理是什么？用到什么典型设备？3 3、SOSO2 2的催化氧化怎样选择适宜的合成条件？的催化氧化怎样选择适宜的合成条件？ 4 4、吸收三氧化硫为什么不用水和稀硫酸，而用、吸收三氧化硫为什么不用水和稀硫酸，而用98.3%98.3%的浓硫酸？的浓硫酸？6 6、硫酸厂选择厂址时应注意哪些因素？、硫酸厂选择厂址时应注意哪些因素？5 5、硫酸厂、硫酸厂“三废三废”以及以及“废热废热”应怎样处应怎样处理？理？1 1、硫及其化合物之间的相互转化关系、硫及其化合物之间的相互转化关系 H2S S SO2 SO3 H2SO4（2007

20、年宁夏理综）年宁夏理综）31化学选考题（化学选考题（15分）分）A.化学与技术化学与技术工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO2 转化为转化为SO3是一个关是一个关键步骤。压强及温度对键步骤。压强及温度对SO2转化率的影响如下表（转化率的影响如下表（原料气各成分的体积原料气各成分的体积分数为：分数为：SO2 7%，O211%，N2 82%）；）；（1） 已知已知SO2的氧化是放热反应，如何利用表中数据推断此结论？的氧化是放热反应，如何利用表中数据推断此结论？（2）在）在400500时，时，SO2的催化氧化采用常压而不是高压，主要的催化氧化采用常压而不是高压

21、，主要原因是：原因是：（3）选择适宜的催化剂，是否可以提高）选择适宜的催化剂，是否可以提高SO2的转化率？的转化率？ （填（填“是是”或或“否否”），是否可以增大该反应所放出的热量？），是否可以增大该反应所放出的热量？ （填（填“是是”或或“否否”）；）；（4）为提高）为提高SO3吸收率，实际生产中用吸收率，实际生产中用 吸收吸收SO3；（5）已知：）已知：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)；H196.6kJ/mol，计，计算每生产算每生产1万吨万吨98%硫酸所需要的硫酸所需要的SO3质量和由质量和由SO2生产这些生产这些SO3所所放出的热量。放出的热量。温度温度 压强压强MPa0.10.5110400 99.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.596.4