高三化学硫酸的工业制法--总结解析.ppt

从燃烧炉中出来的气体叫做炉气，用燃烧黄铁矿制得的炉气含有SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质，如砷、硒等的化合物和矿尘等。杂质和矿尘都会使钒催化剂中毒，水蒸气对设备和生产也有不良影响，因此，在进行下一步氧化反应前，必须对炉气进行净化。　　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： 净化的目的： 方法：除尘（除矿尘） 洗涤（除去砷、硒等化合物） 干燥（除水蒸气） 二氧化硫、氧气、氮气、 水蒸气、矿尘、砷硒化合物等 防止催化剂中毒和设备腐蚀 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 　　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： ②二氧化硫氧化成三氧化硫 生产设备：接触室 得到的气体：三氧化硫、氮气、 未反应的氧气 和二氧化硫 发生的反应：2SO2＋O2 2SO3 V2O5 2．SO2接触氧化反应条件选择 　　（1）温度　　在具体实际生产中，温度低了反应速率就低，更为重要的是催化剂活性在低温时不高，从综合经济效益考虑，温度过低对生产不利。　　在实际生产中，选定400℃～500℃作为操作温度，因为在这个温度范围内，催化剂的活性（反应速率）和SO2的平衡转化率（93.5%～99.2%）都比较理想。 （2）压强 　　理论上：接触氧化是一个体积缩小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，可提高SO2的转化率。　　实际上：常压操作，并不加压。　　原因有两点：一是在常压时SO2的平衡转化率已经很高，增大压强后，SO2的平衡转化率提高得并不多；二是加压对设备的要求高且耗能多，这样将增大投资和能量消耗。 进入接触室的SO2和O2需要加热，而接触氧化生成SO3时放出热量，反应环境温度会不断升高，用热交换器将这些热量来预热SO2和O2反应。 为什么要换热? 　由于接触氧化是一个放热反应，要想增大SO2的转化率、提高SO3的产率，平衡要向正反应方向移动，根据平衡移动理论，高温不利于SO3的生成，所以装一个热交换器可用来把反应生成的热传给需预热的炉气。 逆流换热 在热交换器中，冷气体（SO2和O2等）在管道外流动，热气体（SO3等）在管道内流动，两种气体流向是逆向的，这样有利于热交换充分。 1．SO3的吸收 　　吸收过程是在吸收塔里进行的。从接触室出来的气体，主要是SO3、N2以及未起反应的O2和SO2。SO3与H2O化合生成H2SO4。H2SO4虽然由SO3跟H2O化合制得的，但工业上并不直接用H2O或稀H2SO4来吸收SO3。 98.3%H2SO4 吸收塔 尾气 发烟 H2SO4 SO3 O2、SO2、N2 　由于反应SO3+H2O= H2SO4是一个放热反应，如果用水或稀硫酸吸收SO3，放出的热量会使溶液形成大量的酸雾，不利于SO3的吸收，所以工业上用98.3%的浓酸吸收SO3，然后在水或稀硫酸中稀释浓硫酸，制得各种浓度的硫酸产品。 不用水或稀硫酸吸收! ③三氧化硫跟水化合生成硫酸 发生的反应：SO3＋H2O == H2SO4 用98.3%浓硫酸吸收三氧化硫 生产设备：吸收塔 　吸收塔里装填了大量瓷环，目的是增大接触面积，吸收操作采取逆流形式也是为了让SO3气体和98.3%浓硫酸充分接触，有利于吸收充分。 2NH3 + H2O + SO2 = (NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 +H2O + SO2↑ 3、回收、净化处理尾气，保护环境。 用氨吸收法回收二氧化硫(氨酸法) 　　从吸收塔上部导出的是N2、没有起反应的O2和少量SO2，若直接排放，即浪费又污染环境，需进行尾气处理。尾气处理要经过两个过程：一是进行第二次氧化，即直接将尾气再次通入接触室让其反应；二是两次氧化后的气体加以净化回收处理。(可以用氨或纯碱吸收尾气中的二氧化硫) * * * 一、接触法制造硫酸的反应原理 H2SO4 SO3 SO2 S 硫化物 如 FeS2 SO3 + H2O===H2SO4 S+O2===SO2 点燃 2SO2+O2===2SO3 催化剂 △ 4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2 高温 二、接触法制造硫酸的生产过程 SO3 H2SO4 SO2 S 硫化物