硫酸的工业制法

学习必备欢迎下载第三节 硫酸的工业制法—接触法

一、素质教育目标

（一）知识教学点

1．初步掌握接触法制硫酸的化学反应原理。

2．了解接触法制硫酸的生产过程及典型设备。

3．认识环境保护的重要性，了解防止环境污染的初步知识。

4．初步掌握多步反应的计算规律。

（二）能力训练点

1．培养学生自学能力、语言表达能力和总结归纳知识的能力。

2．培养学生化学计算的技能。

（三）德育渗透点

1．通过多媒体教学，培养学生学习工业化学的兴趣。

2．通过设置问题，激发学生探索新知识的欲望，培养学生的进取精神。

3．培养学生实事求是，具体问题具体分析的科学品质。

4．对学生进行环境保护的教育。

二、教学重点、难点、疑点及解决办法

1．重点

（1）接触法制硫酸的化学反应原理。

（2）多步反应的计算方法。

2．难点 学习必备欢迎下载工业生产中的多步化学反应计算。

3．疑点

（1）吸收SO3为什么不用水，而用98.3%的浓硫酸？

（2）在工业生产中为什么可将中间产物的损失率看成是原料的损失率呢？

4．解决办法

（1）重点的解决办法

在接触法制硫酸的化学反应原理中，重点之重点是制取二氧化硫的反应原理：

4FeS2＋11O2 2Fe2O3＋8SO2

①强调“FeS2”的名称及色态。

②指出FeS2中硫的化合价为-1价。

③从氧化还原角度全面分析上述反应（谁被氧、被还原？谁是氧化剂、还原剂？谁是氧化产物，还原产物？标出电子转移方向及总数）。

（2）难点的解决办法

①搞清计算中涉及到的转化率、利用率、产率、损失率、纯度等概念并正确处理它们之间的关系。

②根据元素的守恒原则或多步反应的化学方程式，推导出起始原料与最终产物之间的定量关系式。

（3）疑点的解决办法

①计算机模拟工业生产中分别用98.3％的浓硫酸和水来吸收SO3的不同情景，形象、具体地说明了用水做吸收剂时，易形成酸雾，减慢吸收速度，不利于SO3的吸收，所以工业上是采用98.3％的浓硫酸来吸收SO3的。

硫酸工业转化工艺

硫酸生产过程中转化是核心，转化率高，硫的利用率高，环境污染小；反之不仅硫的损失大，而且会给环境造成危害。转化率的高低与转化过程所选择的转化流程有关，不同的转化流程，可能达到的最终转化率不同，硫的利用率及尾气中有害气体的含量不同。

转化流程选择的主要依据是生产中所采用的催化剂、进转化器的二氧化硫浓度及氧硫比、要求的总转化率等。转化流程可分为 “一转一吸” “两转两吸”

和两大类。

1、“一转一吸”流程。“一转一吸”流程亦为一次转化一次吸收工艺。由于受催化剂用量及平衡转化率的限制，该工艺可能达到的最终转化率为 97 %～98 % ，显然此转化率下，硫的利用率不够高，尾气中二氧化硫的含量远远超过 排放标准，需进行尾气回收。目前国内只有部分采用低浓度冶炼烟气制酸 ( 入转化工序二氧化硫浓度低于 6 %) 的企业采用此流程。由于用碱性物质回收尾气产生的亚硫酸盐销路有限、用氨 — 酸法回收尾气副产品硫铵母液运输不便及销售困难，一些企业计划将“一转一吸”改为“两转两吸”从而使尾气直接达标排放。

2“两转两吸”流程按环保要求，除了有条件采用尾气回收工艺及气体浓度较低且规模较小的装置以外，一般硫酸装置都应采用“两转两吸”的转化流程。“两转两吸” 流程为两次转化两次吸收工艺，可能达到的最终转化率大于

99.5 % 。该工艺的总转化率受第一次转化率和第二转化率的制约。第一次转化常用两段或三段催化剂床层来完成，其中第一段的转化率受出口温度的限制，若第一次转化采用两段，则仅是第二段来保证第一次转化率；若第一次转化采用三段，则是以第二、第三段两段保证第一次的转化率。随着要求的总转化率的提高，对第一次转化率的要求亦在提高。对第二次转化有用一段和两段催化剂床层之分。若用一段，该段催化剂床层既要兼顾反应速率又要兼顾第二次转化率是难于两全的；若采用两段，则以前一段满足反应速率，以后一段满足转化率，这可使第二次转化率提高3 %左右， 且对第一次转化率的波动有一定的承受能力。该第一、二次转化所采用段数的组合可有“2 + 1”三段转化 、“2 + 2”、“3 + 1”四段转化和“3 + 2” 五 段转化流程。“3 + 1”与“2 + 2”组合方式相比，前者由于经过三段转化后进行中间吸收，在吸收塔中将有更多三氧化硫从系统中移走，同时如果第二次转化所装填的催化剂反应温度足够低的话，则可获得较高的最终转化率，但换热面积将比后者组合稍大。如若采用后者，中间吸收塔是放在一次转化第二段之后，二段出口转化气温度高，因而可允许有较大的换热温度差，用它预热返回转化器的气体，将有利于节省热换面积。据估算，后者的换热温差约

硫酸的工业制法三个方程式

硫酸是一种重要的化工原料，在工业上有几种制备方法。其中最常见的三种制法分别为铁硫矿氧化法、硫三氧化二硫催化剂法和硫酸盐矿石法。

首先是铁硫矿氧化法，其化学方程式为，2FeS2 + 7O2 + 2H2O

→ 2FeSO4 + 2H2SO4。这个过程中，铁硫矿（黄铁矿）被氧化成硫酸铁和硫酸。

其次是硫三氧化二硫催化剂法，其化学方程式为，2SO2 + O2

→ 2SO3。这个过程中，二氧化硫被氧化成三氧化硫，而后者溶于水形成硫酸。

最后是硫酸盐矿石法，其化学方程式为，CaSO4 + 2C + O2 →

2CO2 + 2CO + 2SO2 + CaS。这个过程中，硫酸盐矿石（石膏）经过还原反应生成二氧化硫，再经过催化氧化反应生成硫三氧化二硫，最终形成硫酸。

这三种工业制法分别从硫化物、二氧化硫和硫酸盐矿石出发，通过不同的化学反应途径最终制得硫酸。这些方程式展示了硫酸的工业制备过程，每个方程式都代表着不同的反应路径和条件。希望这些信息能够满足你的需求。

硫酸生产工艺流程简述

本项目采用以硫铁矿为原料的接触法硫酸生产工艺。它的主要工序包括硫铁矿的焙烧、炉气的净化、气体的干燥、二氧化硫的转化和三氧化硫的吸收。基本工艺流程图如下：

硫铁矿空气矿渣放空成品硫酸12201919203456789101118171615141213

1-沸腾焙烧炉；2-空气鼓风机；3-废热锅炉；4-旋风除尘器；5-文氏管；6-泡沫塔；7-电除雾器；8-干燥塔；9-循环槽及酸泵；10-酸冷却器；11-二氧化硫鼓风机；12，13，15，16-气体换热器；14-转化器；17-中间吸收塔；18-最终吸收塔；19-循环槽及酸泵；20-酸冷却器

经过破碎和筛分的硫铁矿或经过干燥的硫铁矿，送入沸腾焙烧炉l下部的沸腾床内，与经空气鼓风机2从炉底送人的空气进行焙烧反应。生成的二氧化硫炉气从沸腾炉顶部排出，进入废热锅炉3。矿渣则从沸腾床经炉下部的排渣口排除。 炉气在废热锅炉内冷却到约3500C，用以生产3.82Mpa、450摄氏度的过热蒸汽。主要的蒸汽蒸发管束设在废热锅炉内。装设在焙烧炉沸腾床内的冷却管也作为废热锅炉热力系统的一部分，与锅炉的汽包连接，用以回收部分焙烧反应热。

从废热锅炉出来的炉气，还含有相当数量的矿尘，经旋风除尘器4初步除尘后，进入净化系统。废热锅炉、旋风除尘器除下的矿尘，与沸腾焙烧炉排出的矿渣一起送往堆渣场，等待进一步处理或出售。净化系统包括文氏管5、泡沫塔6和电除雾器7。文氏管对炉气进行除尘和降温，炉气经文氏管后，其中绝大部分矿尘被除去。泡沫塔对炉气进一步除尘、降温。在文氏管和泡沫塔中，炉气中所含的微量三氧化硫，从硫酸蒸汽形态转变成酸雾；砷、硒和其他一些金属的氧化物则成为固态粒子，从气相中分离出来；它们一部分与炉气中残存的微量矿尘一起被洗涤除去，另一部分随气体进入电除雾器，在高压静电作用下被清除干净。

通常，控制出净化系统的炉气温度在400C以下，以保证干燥-吸收系统的水平衡。