硫酸工业
高中化学知识点—硫酸工业
高中化学知识点规律大全——硫酸工业(1)环境保护与原料的综合利用．化工生产必须保护环境，严格治理“三废”(废气、废水、废渣)，并尽可能把“三废”变为有用的副产品，实现原料的综合利用．①尾气吸收．尾气中含有的SO2气体可用氨水吸收：SO2 + 2NH3 + H2O ＝ (NH4)2SO3(NH4)2SO3 + H2SO4 ＝ (NH4)2SO4 + SO2↑ + H2O经反应得到的SO2气体可再进入硫酸厂循环利用，(NH4)2SO4可作肥料．②污水处理．生产过程中的污水里含有的H2SO4等杂质，可用石灰乳中和处理：Ca(OH)2 + H2SO4 ＝ CaSO4 + H2O③废渣的利用．黄铁矿矿渣可作为制造水泥原料或用于制砖；含铁品位高的矿渣，经处理后可炼铁．(2)能量的充分利用．硫酸生产过程中的化学反应都是放热反应，可充分利用这些反应放出的热能(称之为“废热”)来降低生产成本．例如，在沸腾炉旁设置“废热”锅炉，产生蒸汽来发电；在接触室中设热交换装置，利用SO2氧化为SO3时放出的热量来预热即将参加反应的SO2和O2使其达到适宜的反应温度．因此，在生产中充分利用“废热”，不仅不需要由外界向硫酸厂供给能量，而且还可以由硫酸厂向外界输出大量的能量．(3)生产规模和厂址选择．一般来说，现代化工生产要求有较大的生产规模．化工厂厂址的选择，涉及原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素，应对这些因素综合考虑，权衡利弊，才能作出合理的选择．由于硫酸是腐蚀性液体，不便贮存和运输，因此要求把硫酸厂建在靠近硫酸消费中心的地区．工厂规模的大小，主要由硫酸用量的多少来决定．硫酸厂选址应避开人口稠密的居民区和环境保护要求高的地区．高中化学知识点——硫酸工业第 1 页共 1 页。
硫酸的工业制法
硫酸的工业制法硫酸硫酸盐一、硫酸的工业制法——接触法1、接触法制硫酸的生产原理及工业设备生产阶段化学方程式工业设备生产原理（1）SO2的制取与净化4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2沸腾炉扩大接触面（矿石粉碎）（2）SO2氧化成SO32SO2 + O22SO3接触室热交换（3）SO3的吸收和硫酸的生成SO2 + H2O = H2SO4实际是用浓H2SO4吸收吸收塔逆流吸收2、尾气的吸收，可用氨水吸收2NH3 + H2O + SO2 = (NH4)2SO3NH3 + H2O + SO2 = NH4HSO3将生成物用稀硫酸处理后，可制得化肥(NH4)2SO4，并回收了SO2。
3、生产简要流程4、有关物质纯度、转化率、产率的计算物质的纯度不纯物中所含纯物质的质量不纯物质的总质量100%5、多步递进反应的关系式计算法遇有多步递进反应（即前一步反应的产物就是后一步反应的反应物）的计算时，可用关系式法一步求解。
此种方法的关键，是根据各步反应的化学方程式，找出起始原料与最终产物之间的物质的量之比，列出相应的关系式，然后按常规方法求解。
二、浓硫酸的特性硫酸的化学性质跟它的浓度有密切的关系。
稀硫酸具有酸类的通性（H+的性质），而浓硫酸中存在大量未电离的硫酸分子，因而浓硫酸除具有酸类的通性外，还具有吸水性、脱水性和强氧化性等特性。
1、浓硫酸的吸水性。
浓硫酸具有吸收附着在物质表面或内部的湿存水和吸收结晶水的性能。
其原因是硫酸分子极易与水分子化合成一系列稳定的水合物：H2SO4·nH2O（n = 1,2,4,6,8）。
同时放出大量的热。
这些水合物很稳定。
利用浓H2SO4的吸水性，可以做干燥剂。
浓H2SO4能干燥H 2、O 2、CO 等中性气体，也能干燥SO 2、Cl 2、CO 2、HCl 、HF 等酸性气体；但不能干燥NH 3等碱性气体，也不能干燥HBr 、HI 、H 2S 等有强还原性的气体。
2、浓硫酸的脱水性。
硫酸的工业制备
硫酸的工业制备
硫酸工业制备的原料主要有过氧化物及二氧化硫。
过氧化物包括氢过氧化物、铵、氧酸、硝酸铵和四氧化三铁等。
主要反应原料氢过氧化物和二氧化硫的反应，二氧化硫的来源可以为固体硫、硫酸钠或硫酸钙等，它可以从焦炭、石油精制和硫铝铁矿中获得。
1. 准备原料：首先将氢氧化物与二氧化硫混合，或氢氧化物与硫酸钠混合，或硝酸铵和二氧化硫混合。
2. 加热:然后将混合物加热，达到相应的反应温度，在高温条件下反应，当温度高于150℃时，反应速度加快。
3. 离心速度: 在硫酸分馏、冷却的工艺中，需要不断调整离心机的转速，使结晶硫酸分馏出，以确保其纯度。
4. 冷却：冷却后，在离心机中继续旋转，使结晶分离形成结晶硫酸。
5. 成品:结晶硫酸经过纯化提炼处理，调整到特定的含量，并进行包装，成品硫酸可用于制造化学药品、陶瓷、农业化肥等。
1. 在操作过程中应控制反应温度，防止反应温度过高，以免影响反应的进行。
3. 在硫酸的提炼处理和包装时，应遵循相关程序，并对硫酸的存储、运输以及使用应把握在合理的范围之内，以确保硫酸的质量和安全。
高中化学：硫酸工业
3、燃烧黄铁矿为什么不要多加燃料?
4、为什么要净化炉气？
二、用化学原理来研究装置和操作
2SO2+O2 V=2=O==5 2SO3 ；△H= -196.6kJ/mol
接 讨论： 根据反应速率和化学平衡理论,考虑综合经济效益，
触 你认为采取哪些措施(催化剂、浓度、温度、压强)可以提高
室 SO2的利用率?
思考3:在吸收塔中填入了大量瓷环的作用
增大SO3和H2SO4的接 触面积,强化吸收过程.
三、硫酸工业三废处理
思考:硫酸生产中产生的“三废 ”(废气、废水、废渣)处理
废气: 尾气：SO2 、O2 、N2。由于含有SO2，如直接排入大气，会 造成污染；同时也会造成原料的浪费。如何处理尾气？
1.将尾气再次通入到接触室，进行再次氧化，吸收；
浓度：增大廉价原料的用量以增大O2的浓度，
可以提高SO2的利用率，从而降低生产成本。
低温
SO2 O2
压强：常压下400℃-500℃时，SO2的转化率 高温 已经很高。 SO2 O2 温度：从平衡角度看，此反应在较低温度下进
行最为有利，但温度低时催化剂活性不高，反
SO3 SO2 O2 应速率低，从综合经济效益考虑，对生产不利。 故在实际生产中，选定450℃左右。
3.废渣
感谢观看
废渣： 含铁品位高（>45%）的矿渣，经处理后可以炼 铁、制造硫酸铁、氧化铁红颜料等产品。 黄铁矿矿渣一般可作为制造水泥的原料或用于制砖
化工生产必须保护环境，严格治理 “三废”，并尽可能把“三废”变为 有用的副产品，实现原料的综合利用。
四、小结
1.速率 效益
2.转化率
工业上制硫酸要考虑两个方面：
1.废气 环保 2.废液
硫酸工业
3 FeS2+8O2= Fe3O4+6 SO2+Q
§5.2 二氧化硫炉气的制备
（3）产物： 炉气——硫与氧化合生成的SO2及其他气体（过 量O2、空气带入的N2、和水蒸气）的统称； 炉渣——即烧渣，铁与氧化合生成的氧化物及其 他固态物； 杂质——硫铁矿中含铜、铅、锌、钴、镉、砷、 硒等的硫化物，铜、锌、钴、镉的氧化物留在炉 渣中，而PbO, As2O3, SeO2则一部分或全部成为 气态，随炉气进入制酸系统；若矿石中含有氟化 物，则HF 也会进入炉气。
90年代初，世界硫酸生产的原料构成为：
硫黄 黄铁矿 其他
65％
16％
19％（有色冶金烟气占3/4）
•说明：从基建投资、加工费用及环境保护等方面考 虑，硫黄制酸装置均优于硫铁矿制酸装置。只要能 以合理的价格得到硫黄，通常硫黄则是制硫酸的首 选材料。世界硫酸产量的60％以上来自硫黄。另一 方面，由于有色冶金工业的发展和日趋严格的环保 法规，有色金属冶炼烟气制酸的产量逐年增加。相 反，硫铁矿制酸的比重却呈下降趋势。
•如：电解法制锌，首先需将闪锌矿焙烧，其烟道气里 就含有大量二氧化硫，是制造硫酸的原料． 2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2↑ •再如：用铜的硫化物炼铜时，烟道气里亦含有7～10 ％的SO2和0.3～0.5％的SO3．就炼铜厂来说，从原料 到成品，每生产1t铜，同时可获得7.3t SO2，进而可制 得10t H2SO4.可见综合利用的经济价值大，同时也减 少了对空气的污染，改善了环境卫生．
种类 硫铁矿（我 国） 硫磺 含硫工业废物
原料来源
有色金属冶炼产 普通硫铁矿 石油、天 生的含有SO2的 含煤硫铁矿 烟气 然气净制 时回收 煤炼焦过程产生 浮选尾砂 的H2S
硫酸工业环境保护
利用吸收剂与废气中的有害物质发生化学 反应或物理吸附，将其从气相转移到液相 或固相，适用于处理中低浓度废气。
催化法
膜分离法
在催化剂作用下，使废气中的有害物质与 氧化剂发生氧化反应，转化为无害物质， 具有反应温度低、处理效率高等优点。
利用膜的选择透过性，将废气中的有害物 质与空气分离，适用于处理低浓度废气， 具有能耗低、无二次污染等优点。
固废资源化利用途径
01
02
03
04
生产建材
利用废渣、废水处理污泥等固 废生产水泥、砖块等建筑材料
，实现资源化利用。
回收有价元素
通过废渣、废催化剂等固废中 提取硫、铁、贵金属等有价元
素，实现资源回收利用。
生产肥料
将固废中的有机物和营养元素 转化为肥料，用于农业生产，
提高土壤肥力。
其他应用
探索固废在陶瓷、玻璃等领域 的应用，拓宽资源化利用途径
环境保护提供了基本的法律保障。
《中华人民共和国大气污染防治法》
02
对大气污染防治进行了全面规定，要求硫酸工业企业必须采取
有效措施，减少大气污染物的排放。
《中华人民共和国水污染防治法》
03
对水污染防治进行了详细规定，硫酸工业企业必须严格控制废
水排放，确保废水处理达标后排放。
硫酸工业污染物排放标准
大气污染物排放标准
规定了硫酸工业企业大气污染物排放 的限值、监测和监管要求，包括二氧 化硫、氮氧化物、颗粒物等污染物的 排放浓度和排放量。
水污染物排放标准
规定了硫酸工业企业废水排放的限值 、监测和监管要求，包括pH值、化学 需氧量、氨氮、重金属等污染物的排 放浓度和排放量。
企业环保责任与义务
01
高中化学硫酸工业
有关化学“硫酸工业”的介绍
有关化学“硫酸工业”的介绍如下：
硫酸工业在化学工业中具有悠久的历史，它广泛用于各个工业部门，主要有化肥工业、冶金工业、石油工业、机械工业、医药工业、洗涤剂的生产、军事工业、原子能工业和航天工业等。
硫酸还用于生产染料、农药、化学纤维、塑料、涂料，以及各种基本有机和无机化工产品。
硫酸的生产方法主要有两种：硫磺燃烧法、硫铁矿燃烧法。
其中，硫磺燃烧法是最早的硫酸生产方法，至今仍占一定比例。
硫磺燃烧法的反应原理是：硫磺在空气中燃烧，生成二氧化硫，再与氧气反应生成三氧化硫，最后用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫，得到硫酸。
硫酸的浓度主要有两种：浓硫酸和稀硫酸。
浓硫酸（98.3%）具有吸水性、脱水性、强氧化性等特性，可以用于某些化学反应的催化剂和脱水剂。
稀硫酸则主要用于金属表面除锈、清洗等。
硫酸工业的生产流程主要包括原料准备、燃烧、吸收、尾气处理等步骤。
在生产过程中，需要控制好温度、压力等参数，保证产品质量和安全。
同时，还需要注意环境保护，采取有效的措施减少废气、废水和固废的产生和排放。
总之，高中化学硫酸工业是一个重要的知识点，需要学生掌握其基本概念、生产方法、浓度分类和用途等方面的知识。
同时，还要注意与其他相关知识点进行联系和比较，加深对整个化学学科的理解和掌握。
工业化学-第二章硫酸工业
第
2
章
硫酸工业
2.2 二氧化硫炉气的制备
2.2.2 硫铁矿沸腾焙烧的主要操作条件
2、矿料粒度——颗粒大小及其分布
颗粒愈小，与氧接触面积愈大，而生成的氧化铁层愈薄，
因而反应速度愈快，矿渣残硫量愈低。
颗粒大小分布愈均匀，愈不易发生粗颗粒沉积于床层下部， 使焙烧效果降低的问题；粒度过细会增加炉气含尘量。一般， 平均粒度为0.24~0.70mm。
硫酸产能的增长
80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 2002年 总计 2003年 2004年 硫铁矿制酸 2005年 烟气制酸 2006年 其它 硫磺制酸
硫酸产能比例
21%
1% 48%
30%
硫磺制酸
硫铁矿制酸
烟气制酸
其它
二氧化硫的制取 黄铁矿的沸腾焙烧
4FeS2 + 11O2 = 8SO2 + 2Fe2O3 + 3310kJ/mol
其放热量约为标准煤的23.6%，属强放热反应。在正常生产 条件下，反应热即可维持系统在高温下的热量平衡，而不必添
加燃料或其它能源。
2、焙烧反应是不可逆的气-固相非均相反应。 当温度足够高，氧气足够多，反应可进行完全。
第
沸腾炉的过渡段加入二次空气，可适当降低炉底风速，并有
利于使燃烧更加完全。
第
2
章
硫酸工业
2.3 炉气的净化
2.3.1 炉气净化的主要方法 1、炉气成分
SO2，N2，O2 及有害杂质：矿尘（可能堵塞设备和管道，
减低催化剂活性），As2O3（使催化剂中毒）， SeO2（使催 化剂中毒，使成品带色）， HF（腐蚀设备衬里、填料及催化
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
N2
思考：从接触室出来的 气体成分是什么？
接
触
室
从吸收塔中排出的气 体有那些成分？能否 直接排入大气？
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？
小结：接触法制硫酸
三原理 化学反应速率理论 SO2的制备 三阶段 （造气）
速率、平衡理论、 热交换原理
沸腾炉 接触室 吸收塔
净 化 冷却
沸腾炉
思考： 思考：黄铁 矿石为什么 要粉碎？为 什么要通入 强大的空气 流？ 空气 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: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?
思考：怎样选择适宜的条件
温度：400至500摄氏度 压强：常压 催化剂：五氧化二矾
主题3
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
一、接触法制硫酸
第一步：造气 S + O 2
点燃
SO2 2Fe2O3 + 8SO2
高温
4FeS2 +11 O2
第二步：二氧化硫的催化氧化
2SO2 + O2
催化剂 加热
2SO3
第三步：三氧化硫的吸收
SO3 + H2O
H2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱO4
接触法制硫酸的工业流程
分数为：SO2 7%，O211%，N2 82%）；
温度℃
压强MPa
400 500 600
0.1
99.2 93.5 73.7
0.5
99.6 96.9 85.8
1
99.7 97.8 89.5
10
99.9 99.3 96.4
（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400~500℃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)；△H＝－196.6kJ/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。
逆流吸收原理
SO2的催化氧化
SO3的吸收
三设备
沸腾炉
接触室
吸收塔
三反应 S+O2=SO2
2SO2+O2=2SO3
SO3+H2O=H2SO4
4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2
（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
(2)污水处理 (3)废渣处理 Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O 制石膏 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：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
练习
1．工业上用接触法制硫酸时，从沸腾炉内导 出的炉气，要经过净化的理由是（B ） A．为了减少对大气的污染 B．防止催化剂中毒 C．炉气还含有一些其他有用成分，以便综合 利用 D．为了制得更纯的H2SO4
2．对于接触法制硫酸的生产操作与说明生 产操作的主要理由两者都正确的是 ( B D ) A．硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫 铁矿不能燃烧。 B．三氧化硫的吸收采取逆流的形式，目的 是增大其与吸收剂的接触面积。 C．二氧化硫氧化成三氧化硫时需使用催化 剂，这样可以提高二氧化硫的转化率。 D．三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，目的 是防止形成酸雾，以便使其吸收完全 。
二、硫酸厂“三废”的处理及“废热” 处理 1、“三废”处理
(1)尾气吸收 ①用石灰乳SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2↑+H2O ②用氨水SO2+2NH3 +H2O = （NH4）2SO3
（NH4）2SO3 + H2SO4 = （ NH4）2SO4 + SO2↑+ H2O