接触法制硫酸课件.ppt

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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,怎样制取硫酸？,H2SO4,SO3,SO2,S,FeS2,H2O,O2,O2,O2,因为硫磺做原料成本低，污染少，所以世界上主要用硫磺制硫酸，我国由于硫磺矿产资源较少，主要用黄铁矿为原料，黄铁矿的主要成分是 FeS2 （二硫化亚铁）,一、接触法制硫酸,第一步：造气,第二步：二氧化硫的催化氧化,第三步：三氧化硫的吸收,沸 腾 炉,接 触 室,吸 收 塔,净化,冷 却,接触法制硫酸的工业流程,接 触 法 制 硫 酸,1 . 造气,4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2,高温,主要反应：,主要设备：,沸腾炉,主要 炉产 气

2、物,SO2 O2,水蒸气,砷和硒的化合物,矿尘,使催化剂中毒,对设备和生产有不良影响,净化措施：,除尘,洗涤,干燥,N2,：二氧化硫的制取和净化,空气,炉气,思考：从沸腾炉出来的炉气的成分有哪些?是否直接通入接触室？,矿渣,思考：黄铁矿石为什么要粉碎？为什么要通入强大的空气流？,沸腾炉,接 触 法 制 硫 酸,2 . 二氧化硫氧化成三氧化硫,主要反应：,主要设备：,接触室 （转化器）,热交换器的工作原理,内有许多平行的金属管道或蛇管,（400-500, V2O5催化剂）,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。,反应后热的SO3蒸汽在管内自上而下流过,冷的

3、SO2与O2混合气体在管外由下而上流过,通过管壁进行热交换,思考：怎样选择适宜的条件,N2,思考：从接触室出来的气体成分是什么？,温度：400至500摄氏度 压强：常压 催化剂：五氧化二矾,接 触 室,思考:此处出来的气体是什么成分?说说接触室中热交换器的作用?,（数据分析）压强及温度对SO2转化率的影响如下表 （原料气各成分的体积分数为：SO2 7%， O211%，N2 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 触 法 制 硫 酸,3 . 三氧化硫的吸收和硫酸的生成,主要反应

4、：,主要设备：,吸收塔,SO3 + H2O = H2SO4,讨 论, 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？,用 98. 3 % 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。,接 触 法 制 硫 酸,3 . 三氧化硫的吸收和硫酸的生成,主要反应：,主要设备：,吸收塔,SO3 + H2O = H2SO4,讨 论, 为什么硫酸厂的尾气不能直接排入大气？,如何处理尾气？,由于尾气中含有二氧化硫，如直接排入大气，会造成污染。,2NH3 + H2O + SO2 = (NH4)2SO3,

5、用氨水吸收,(NH4)2SO3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 +H2O + SO2,化肥,回收利用,吸 收 塔,思考：吸收三氧化硫为什么不用水和稀硫酸，而用98.3%的浓硫酸？浓硫酸为什么必须从塔顶喷下？,从吸收塔中排出的气体有那些成分？能否直接排入大气？,小结：接触法制硫酸,SO2的制备（造气）,SO2的催化氧化,SO3的吸收,沸腾炉,接触室,吸收塔,S+O2=SO24FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2,2SO2+O2=2SO3,SO3+H2O=H2SO4,化学反应速率理论,速率、平衡理论、热交换原理,逆流吸收原理,三原理,三阶段,三设备,三反应,二、硫酸厂“三废”的处理及

6、“废热”处理,1、“三废”处理 (1)尾气吸收 用石灰乳SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H2O 用氨水SO2+2NH3 +H2O = （NH4）2SO3 （NH4）2SO3 + H2SO4 = （ NH4）2SO4 + SO2+ H2O (2)污水处理 Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O 制石膏 (3)废渣处理 黄铁矿矿渣可用来制造水泥、砖和炼铁等。 2、 “废热”利用：能量充分利用 (1)在接触室中设热交换器，预热SO2和O2 。 (2)在沸腾炉旁设置“废热锅炉”，产生蒸汽发电；,三、硫酸厂厂址的选择,选择原则

7、：靠近硫酸消费中心的地区，避开人口稠密的居民区和环境保护要求高的地区。,例题：A、B、C、D四地的地理位置如图，交通均较为便利，其他地理条件如下：A地是风景旅游城市；B地是硫酸消费中心；C地有较为丰富的黄铁矿资源；D地有少量的硫酸消费。硫酸厂址应选择在 。,B,重要的硫酸盐,1、硫酸钙（CaSO4）,CaSO4 2H2O,石膏（生石膏）,2CaSO4 H2O,熟石膏,转化：,生熟,熟生,2CaSO4 H2O + 3 H2O = 2（CaSO4 2H2O）,石膏的用途：,石膏绷带、模型、水泥等。,2、硫酸钡（BaSO4）,重晶石,用途：医疗上做“钡餐”、白色颜料等,3、胆矾（ CuSO4 5H2

8、O）,用途：配制“波尔多液”，镀铜液等,4、明矾（KAl(SO4)2 12H2O),用途：净水剂等,5、芒硝（ Na2SO4 10H2O）,用途：缓泻剂、造纸等,多 步 计 算,某硫酸厂用80 % FeS2 的黄铁矿为原料制取硫酸，FeS2 的利用率为90%，求用1000 t 黄铁矿可制得98% 的浓硫酸多少吨？,高温,V2O5,分析：,4FeS2,8SO2,8SO3,8H2SO4,FeS2,2H2SO4,得关系式：,多 步 计 算,某硫酸厂用80 % FeS2 的黄铁矿为原料制取硫酸，FeS2 的利用率为90 %，求用1000 t 黄铁矿可制得98% 的浓硫酸多少吨？,解：设可制得98% 的

9、浓硫酸的质量为 x,FeS2,2H2SO4,120,196,(1000t) (80%) (90%),(x) (98%),120 : (1000t) (80%) (90%) = 196 : (x) (98%),x = 1200 t,答：可制得98 % 的浓硫酸 1200吨,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SO2的方法是 A燃烧硫 B燃烧Fe2S3 C燃烧FeS2 D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质是 ASO2 BN2 C砷化物 D水蒸气3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

10、应中，等物质的量的反应物发生电子转移最多的是 AFeS2 BO2 CSO2 DSO3,C,C,D,A,598.3的浓硫酸（密度1.84g/cm3）的物质的量浓度为 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、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B水蒸气对设备和生产有不良影响C可提高原料的利用率D可制取浓硫酸7在4FeS2+11O2 = 2Fe2O3+8SO2的反应中，被氧化的元素是 A只有铁 B只有硫C铁和硫 D氧和铁,D,A B,C,8在O2中灼烧0.40g硫和铁的化合物，使其中的硫全部转

11、化为SO2，把这些SO2全部氧化并转化为H2SO4。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分数为 A30 B36.4 C40 D53.39在FeS2SO2的转化过程中，每转移1mol电子时产生SO2的体积是（折算为标准状况） A0.51L B4.07L C16.3L D22.4L,B,C,练习题：燃烧1吨含二硫化亚铁90%的黄铁矿，在理论上能生产多吨98%的硫酸（设有1.5%的硫留在炉渣里）？,解析：由工业生产硫酸的反应方程式可得下列关系式：设：能生成98%的硫酸x吨 FeS2 2SO2 2SO3 2H2SO4 120 2981t90%(1-1.5%

12、) xt98% x=1.478,思考,2、工业制硫酸分几个阶段？ 每个阶段的反应原理是什么？用到什么典型设备？,3、SO2的催化氧化怎样选择适宜的合成条件？,4、吸收三氧化硫为什么不用水和稀硫酸，而用98.3%的浓硫酸？,6、硫酸厂选择厂址时应注意哪些因素？,5、硫酸厂“三废”以及“废热”应怎样处理？,1、硫及其化合物之间的相互转化关系 H2S S SO2 SO3 H2SO4,（2007年宁夏理综）31化学选考题（15分）A.化学与技术工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO2 转化为SO3是一个关键步骤。压强及温度对SO2转化率的影响如下表（原料气各成分的体积分数为：SO2 7%，O211%，N2 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而不是高压，主要原因是：（3）选择适宜的催化剂，是否可以提高SO2的转化率？ （填“是”或“否”），是否可以增大该反应所放出的热量？ （填“是”或“否”）；（4）为提高SO3吸收率，实际生产中用 吸收SO3；（5）已知：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)；H196.6kJ/mol，计算每生产1万吨98%硫酸所需要的SO3质量和由SO2生产这些SO3所放出的热量。,