硫酸工业制法
硫酸的工业制法
原 料 粉 碎
炉气
空气
沸腾炉
除 尘
洗 涤
干 燥
②二氧化硫氧化成三氧化硫
发生的反应：2SO2＋O2 生产设备：接触室 得到的气体：三氧化硫、氮气、
V2O5
2SO3
未反应的氧气
和二氧化硫
思考：适宜条件的选择 催化剂：五氧化二矾 （V2O5） 温度：400至500摄 氏度 压强：常压
接 触 室
N2
思考：接触室中热交 换器的作用?从接触 室出来的气体成分是 什么？
硫 酸 的 工 业 制 备 和 环 境 保 护
2．对于接触法制硫酸的生产操作与选择该生产 操作的主要理由都正确的是 ( BD ) 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
吸 收 塔
98.3%H2SO4
尾气 O2、SO2、N2
98.3%的浓硫酸从 塔顶淋下，气体由 下往上，流向相反 ，充分接触，吸收 更完全，由此看来 工业生产上特别重 视生产的速度及 原料的利用率。
SO3
吸收塔
发烟 H2SO4
3、回收、净化处理尾气，保护环境。
实验室用什么试剂吸收SO2?工业上是否适用?
接触法制硫酸
1、硫酸工业生产的原理
第一步：造气
点燃
S + O2
高温
SO2
2Fe2O3 + 8SO2
催化剂 加热
第二步：接触氧化
4FeS2 +11 O2 2SO2 + O2
硫酸的工业制法
1 ．什么是环境？
大气、土地、水、矿产、森林、生物以 及风景游览区、自然保护区、生活居住 区等构成了人类生存的环境
2 ．环境污染包括哪些？
环境污染主要包括大气污染、水污染、土壤 污染、食品污染等，此外还包括固体废弃物， 放射性噪声等污染。
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3.SO2排放到大气中有哪些危害？
• ①人吸入SO2会发生呼吸道疾病，浓度高达一定程 度时，会使人死亡。 • ②如果SO2与空气中的飘尘接触，或跟氮的氧化物 接触，会部分被氧化为SO3，危害跟严重，这些硫 的氧化物能直接伤害植物叶片，浓度高时，会使 植物枯死。 • ③降水时，硫的氧化物以及所形成的硫酸和硫酸 盐随雨雪降到地面，即所谓的“酸雨”。酸雨可 使湖泊水质酸化，毒害鱼类和其它水生生物；使 土壤酸化、破坏农田、损害农作物、森林；酸雨 还会腐蚀建筑物、金属制品、名胜古迹等。
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6．什么是热交换过程？ 6. 什么是热交换过程?
通过热交换器把反应时生 成的热，传递给进入接触 室的需要预热的混合气体， 并冷却反应后生成的气体， 像这样传递热量的过程就 是化学工业上常用的热交 换过程。
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7．吸收SO3为什么不直接用水或 稀硫酸，而是用98.3%的浓硫酸？
因为用水或稀硫酸作吸收 剂时，容易形成酸雾，吸 收速度慢且吸收不充分， 而 用 98.3% 的 浓 硫 酸 作 吸 收剂，则在吸收过程中不 形成酸雾，吸收速度快且 吸收充分，有利于SO3的吸 收。
关于多步反应变一步的计算
步骤： 1.写出多步反应的化学方程式； 2.找出主要原料和最终产物之间的物质的 量的对应关系。即找出主要原料和最终产 物中所含关键原子个数关系。 3.列出关系式，解出答案。
守恒原则
•计算中可以按照守恒、累积、转化的三原则处 理有关过程及数据以化难为易。 •1.守恒原则：如黄铁矿制硫酸中 S 原子守恒，具 体表现形式为 •FeS2——2H2SO4 或 S——H2SO4
硫酸的工业制法
S＋O2 点燃 SO2
4FeS2＋11O2 高温 2Fe2O3＋8SO2
催化剂
2SO2＋O2
2SO3
③三氧化硫的吸收
SO3 ＋H2O → H2SO4
硫酸的工业生产 硫酸工业生产流程动画
沸腾炉
接触室
吸收塔
净 化
冷却
沸腾炉
沸 腾 炉
照片
接触室
接 触 室
照片
吸收塔
吸
收
塔
沸腾炉照片
炉气净化主要除去砷、硒等化合物 和矿尘；
炉气的净化
炉气的成分：二氧化硫、氧气、氮气、 水蒸气、矿尘、砷硒化合物等
净化的目的： 防止催化剂中毒和设备腐蚀
方法：除尘（除矿尘） 洗涤（除去砷、硒等化合物） 干燥（除水蒸气）
• 净化设备： • 1、旋风分离器 • 2、文丘里除尘 • 3、水洗塔
二、接触氧化
硫黄 65%
黄铁矿 16%
其他 19%
• 2．煅烧黄铁矿 将硫黄或经过粉碎的黄铁矿，分别放在
专门设计的燃烧炉中，利用空气中的氧气使 其燃烧，就可以得到SO2。
煅烧黄铁矿在沸腾炉中进行。 造气阶段的反应原理：
• S(s)+O2(g)=SO2(g)；△H= -297kJ/mol
• 或者FeS2(s)+O2(g)=Fe2O3(s)+2SO2(g)；△H= 853kJ/mol
• 1．反应原理 SO2跟O2是在催化剂（如V2O5）表面
上接触时发生反应的，所以，这种生产 硫酸的方法叫做接触法。
从沸腾炉出来的气体主要有：SO2、 O2、N2，它们进入接触室，发生氧化反 应：
SO2、O2
温度较高的气体
工业制硫酸方案
工业制硫酸方案引言工业制硫酸是一种重要的化工工艺，广泛应用于许多工业领域，例如化肥生产、金属冶炼和废水处理等。
本文将介绍一种常见的工业制硫酸方案，包括硫矿的选矿与制酸过程。
硫矿的选矿硫矿的种类硫矿是指含有高浓度硫元素的矿石，常见的硫矿主要有黄铁矿、白铁矿和黄铜矿等。
在工业制硫酸的过程中，选择适合的硫矿对于提高产量和质量至关重要。
选矿工艺硫矿的选矿工艺一般包括破碎、磨矿、浮选等步骤。
首先，将原始硫矿经过破碎和磨矿处理，得到合适的矿石颗粒大小；然后，采用浮选工艺将硫矿与杂质分离，得到富含硫的硫精矿。
制酸过程硫矿的烧结硫精矿通过烧结工艺转化为硫酸。
烧结是将硫精矿加热至一定温度，使硫精矿中的硫元素氧化为二氧化硫气体的过程。
烧结炉是常用的设备，硫矿与空气在炉内进行反应，生成二氧化硫气体。
二氧化硫的净化二氧化硫气体中常含有一定的杂质，如尘埃和氧气等。
这些杂质会影响后续的反应产物质量和设备运行。
因此，需要对二氧化硫气体进行净化处理。
净化二氧化硫气体的常用方法是采用干法洗涤和湿法洗涤。
干法洗涤一般使用碱液吸附气体中的杂质，湿法洗涤则是通过水洗涤将杂质溶解掉。
选择适合的净化方法取决于具体的要求和硫矿的特性。
硫酸的制备经过净化的二氧化硫气体可以进一步用于硫酸的制备。
硫酸通常采用接触法制备，具体步骤如下：1.将净化后的二氧化硫气体经过压缩处理，以提高反应速率和减少空间占用。
2.将压缩后的二氧化硫气体与氧气在催化剂存在下进行反应，生成三氧化硫。
3.三氧化硫与水反应生成硫酸。
硫酸的制备工艺一般较为成熟，而且可以根据需要进行优化或改良，以提高产量和降低能耗。
结论工业制硫酸是一种复杂的化工工艺，涉及到选矿、烧结、气体净化和硫酸制备等多个过程。
这些过程都需要合理的工艺控制和设备支持，以确保硫酸的质量和产量达到预期的要求。
希望本文所介绍的工业制硫酸方案能对相关领域的从业人员提供参考和帮助。
硫酸的工业制备
硫酸的工业制备
9
Dr.Feng
硫酸的工业制备
10
【4】SO3具有酸性氧化物（H2SO4的酸酐）的通性，能与碱 性氧化物，碱等发生反应，如： SO3 + CaO = CaSO4 SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O
【5】SO3中S处于最高价态，故具有较强的氧化性。
硫酸的工业制备
7
S单质的性质
【1】淡黄色固体，俗名硫磺，不溶于水，易溶于酒精，CS2
硫酸的工业制备
2
很Niubility的总结(偷自此人 三原料：硫铁矿（或硫磺）、空气、水 三反应: 4FeS2 + 11O2 高2温Fe2O3 + 8SO2 2SO2 + O2 催化△剂2SO3 SO3 + H2O = H2SO4
三条件：高温（400-500℃）、催化剂（V2O5）、常压 三阶段：SO2的制取与净化、SO2催化氧化成SO3、SO3的吸收和
方法二：氨水法 SO2 + 2NH3·H2O = (NH4)2SO3 + H2O 2(NH4)2SO3 + O2 = 2(NH4)2SO4(一种氮肥)硫酸的工业制备5一个问题引发的“血案”
【Q】为什么用浓硫酸吸收SO3,而不用水吸收？
硫酸的工业制备
6
SO3的性质 【1】常温下，SO3是一种无色固体 【2】SO3易与水化合，放出大量的热，形成酸雾。 【3】SO3能与浓硫酸反应，生成H2SO4·SO3
3S + 6KOH △ 2K2S + K2SO3 + 3H2O
硫酸的工业制备
8
H S的性质 2 【1】无色，有臭鸡蛋气味，剧毒，能溶于水，水溶液称氢硫酸
硫酸的工业制法分析解析
6．什么是热交换过程？ 6. 什么是热交换过程?
通过热交换器把反应时生 成的热，传递给进入接触 室的需要预热的混合气体， 并冷却反应后生成的气体， 像这样传递热量的过程就 是化学工业上常用的热交 换过程。
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7．吸收SO3为什么不直接用水或 稀硫酸，而是用98.3%的浓硫酸？
因为用水或稀硫酸作吸收 剂时，容易形成酸雾，吸 收速度慢且吸收不充分， 而 用 98.3% 的 浓 硫 酸 作 吸 收剂，则在吸收过程中不 形成酸雾，吸收速度快且 吸收充分，有利于SO3的吸 收。
关于多步反应变一步的计算
步骤： 1.写出多步反应的化学方程式； 2.找出主要原料和最终产物之间的物质的 量的对应关系。即找出主要原料和最终产 物中所含关键原子个数关系。 3.列出关系式，解出答案。
守恒原则
•计算中可以按照守恒、累积、转化的三原则处 理有关过程及数据以化难为易。 •1.守恒原则：如黄铁矿制硫酸中 S 原子守恒，具 体表现形式为 •FeS2——2H2SO4 或 S——H2SO4
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2．为什么把燃烧黄铁矿的炉子叫沸腾 炉？为什么用这种炉子？
这是因为矿粒燃烧的时候， 从炉底通入强大的空气流， 把矿粒吹得在炉内一定空 间里剧烈沸腾，好象“沸 腾着的液体”一样。因此， 人们把这种炉子叫沸腾炉。 矿粒在这种沸腾情况下， 跟空气充分接触，燃烧快， 反应完全，提高了原料的 利用率。
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三．有关化学计算
•几个概念：化学计算中涉及到工业生产实际中 的“四率”（即转化率、利用率、产率、损失 率）和纯度。 •物质的纯度=（纯物质/不纯物质）×100% •产率=（实际产量/理论产量）×100% •利用率=（实际利用原料量/实际投入原料总量） ×100% •损失率：1-利用率 •在原料中：转化率=利用率
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。
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（3）炉气净化：三净化 （防止催化剂中毒） ①除尘：除矿尘 ②洗涤：除砷、硒等的化合物 ③干燥：除水蒸气
② 二氧化硫氧化成三氧化硫 ----接触室 VO 2SO2+O2===2SO +196.6kJ 3 450 C
2 5
0
回答下列问题：
（1）二氧化硫在什么条件下才能氧化成三氧化硫？ （2）这个反应是在什么设备中进行的？为什么？ （3）热交换器的作用是什么？
氧气
沸腾炉
除 尘
洗 涤
干 燥
① 二氧化硫的制取和净化---沸腾炉
（一）、反应原理：
S FeS2=SO2= SO3 =H2SO4
(二硫化亚铁)
（二）、生产过程： 1. 二氧化硫的制取和净化：
（1）主要设备：沸腾炉 （2）主要反应： 4FeS2＋11O2
还原剂 氧化剂
2Fe2O3＋8SO2
既是氧化产物，又是还原产物
S
硫化物 如 FeS2
① 二 氧 化 硫 的 制 取 和 净 化
SO2
② 二 氧 化 硫 转 化 成 三 氧 化 硫
SO3
③ 三 氧 化 硫 的 吸 收 和 硫 酸 的 生 成
H2SO4
三、生产流程：
问题思考：
（1）燃烧黄铁矿的设备叫什么？为什么？ （2）为什么要将黄铁矿粉碎成细小的矿粒？ （3）为什么要从炉底通入强大的空气流而使矿粒呈 沸腾状态？ （4）从沸腾炉出来的炉气为什么要净化？
硫酸的工业制法
接 触 法
硫酸的工业制法——接触法
（三反应） 一、接触法制造硫酸的反应原理
S
硫化物 如 FeS2
SO2
点燃
SO3
H2SO4
S+O2===SO2 ①4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2
高温
②2SO2+O2
催化剂
=== △
2SO3
③SO3 + H2O===H2SO4
二、接触法制造硫酸的生产过程（三阶段、三设备）
③三氧化硫的吸收和硫酸的生成----接触室
SO3 + H2O===H2SO4+79.5kJ
主要设备：吸收塔 主要反应： （用98.3％的浓硫酸吸收） SO3＋H2O=H2SO4 尾气处理： 二转 转入接触室 二吸
1450C
用碱液（氨水）吸收
硫酸工业生产的原理
硫酸生产反应式
第一步： 4FeS2 +11 O2
⇌
V2O5
2SO3
③三氧化硫的吸收和硫酸的生成 --吸收塔 SO3 + H2O===H2SO4+79.5kJ
（1）工业上用什么吸收三氧化硫制取硫酸？
1450C
（2）为什么不用水和稀硫酸来吸收三氧化硫？
（3）硫酸厂用什么设备来吸收三氧化硫？ （4）硫酸厂的尾气未经处理能否直接排入大 气？
吸收塔
③三氧化硫的吸收和硫酸的生成--吸收塔 SO3 + H2O===H2SO4+79.5kJ
（5）什么叫催化剂中毒？
（6）对炉气进行净化通常需用哪些措施？ 净化后的气体主要成分是什么？ 沸腾炉
① 二氧化硫的制取和净化---沸腾炉
4FeS2(固)+11O2(气)===2Fe2O3(固)+8SO2(气)+Q
原 料 粉 碎
高温
炉气 SO2、O2、N2、水蒸气以及 一些杂质，如As、Se等的
化合物和矿尘等等。
98.3%H2SO4 1450C
尾气
热 交 5000C 换1500C
沸腾炉
接触室
吸收塔
3．尾气的吸收:
尾气的组成：SO2,O2,N2
通常工业上是用氨水来吸收SO2，其反应式为： SO2+2NH3· H2O=(NH4)2SO3+H2O, (NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3, 当吸收液中亚硫酸氢铵达到一定浓度后，再跟 浓硫酸反应，放出二氧化硫气体，同时得到硫酸 铵溶液。反应式： 2NH4HSO3+H2SO4=2SO2↑+2H2O+(NH4)2SO4， (NH4)2SO3+H2SO4=SO2↑+H2O+(NH4)2SO4 放出SO2可用于制液体二氧化硫作为化工原料， 硫酸铵溶液经结晶、分离、干燥后制成固体硫酸 铵肥料。
FeS2 2SO2 2SO3
高温
Байду номын сангаас
2Fe2O3 + 8SO2 2SO3 H2SO4
2H2SO4
催化剂 加热
多步计算
在多步计算中重点掌握元素守恒。在反应过程中， 可以把中间步骤的损失归结为原料或目标产物的 损失。
• 例：含FeS2 72%的黄铁矿石在煅烧的时候，有2%的硫 受到损失而混入炉渣，在SO2的氧化、吸收过程中， 产率为98%，则由这种黄铁矿石10t可以制得98%的硫 酸多少吨？ • 解析：该题的解题关键是：转化成硫酸的硫来自硫铁 矿。抓住了这一点就可以找出FeS2和H2SO4之间的关 系式，即：FeS2 —— 2S —— 2H2SO4 有2%S损失即 FeS2利用率为98%。
•解：设可制得98%的硫酸质量为x • FeS2 —————— 120 10t×72%×98%×98% X=11.5t 答：（略） 2H2SO4 196 x×98%
练习：KKP102(7)
附件
流程图
高温
2Fe2O3 + 8SO2 2SO3 H2SO4
第二步：2SO2 + O2 第三步：SO3 + H2O
催化剂 加热
硫酸的工业生产
硫酸工业生产流程动画
沸腾炉
接触室
吸收塔
净 化 冷却
沸 腾 炉
沸腾炉
接触室
高温 SO2 O2
接 触 室
低温 SO2 O2
SO3 SO2 O2
吸 收 塔
吸收塔
六、掌握多步计算的技能---（相当关系式计算） （原子守恒） 4FeS2 +11 O2 2SO2 + O2 SO3 + H2O
接触室
热交换器
② 二氧化硫氧化成三氧化硫----接触室 VO 2SO2+O2===2SO +196.6kJ 3 450 C
2 5
0
4500C 8500C
催化剂
5000C
<600C
热交换器
沸腾炉
接触室
5000C
② 二氧化硫氧化成三氧化硫----接触室
主要设备：
接触室
主要反应：
2SO2＋O2
400～500℃