硫酸工业

硫酸工业你知道吗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?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？一、接触法制硫酸的化学原理SO3SO2S硫化物如:FeS2SO3+H2O===H2SO4S+O2===SO2点燃4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2高温H2OO2O22SO2+O22SO3催化剂△【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。H2SO4二、硫酸的生产工艺三阶段三反应三设备造气SO2的制取沸腾炉接触氧化SO3的生成接触室SO3的吸收硫酸的生成吸收塔沸腾炉接触室吸收塔净化冷却三设备沸腾焙烧炉接触室吸收塔1、造气——沸腾焙烧炉⑴原料：硫磺(S)或黄铁矿(FeS2)⑵设备：沸腾炉⑶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。⑷反应原理：⑸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。⑹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2、接触氧化——接触室⑴反应原理⑵设备：接触室2SO2+O22SO3V2O5400℃~500℃沸腾炉接触室沸腾炉SO2、O24500C8500CSO3、SO2、O2热交换器催化剂V2O52、接触氧化——接触室⑴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⑵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）⑶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。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等吸收塔吸收塔热交换5000C1500C98.3%H2SO4SO3+H2O===H2SO4放热1450C尾气三、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。⑴氨水法：SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3SO2+NH3+H2O=NH4HSO32(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2↑+H2O⑵石灰法：SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O2CaSO3+O2=2CaSO4CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O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①在沸腾炉旁设置“废热锅炉”，产生蒸汽发电；②在接触室中设热交换器，预热SO2和O2。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。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500μL/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。