“设计”一座硫酸厂详解

1、“设计设计”一座硫酸厂一座硫酸厂鲁科版鲁科版选修选修2 2 化学与技术化学与技术主题主题3 3 课题课题1 1硫酸的消费量硫酸的消费量国家工业发展水平的标志之一国家工业发展水平的标志之一20132013中国硫酸年产量中国硫酸年产量85008500万吨万吨自然界中有硫酸吗？自然界中有硫酸吗？想一想想一想如何将自然界的矿物资源转化为硫酸？如何将自然界的矿物资源转化为硫酸？硫酸盐硫酸盐 硫酸？硫酸？三氧化硫三氧化硫二氧化硫二氧化硫含硫矿物含硫矿物硫酸工业生产的原理硫酸工业生产的原理1.自然界中存在的含硫矿物有哪些自然界中存在的含硫矿物有哪些?2.这些物质要经过哪些中间产物才能变成硫酸这些物质要经过哪

2、些中间产物才能变成硫酸?交流研讨交流研讨3.请写出相关的化学方程式。请写出相关的化学方程式。硫磺、黄铁矿（主要成分硫磺、黄铁矿（主要成分FeS2等）等）S或或FeS2H2SO4SO3SO2三三方方程程3、SO3（g）+H2O（l） = H2SO4（l）； H=130.3kJ/mol2、SO2（g）+ O2（g） SO3（g） ； H=98.3kJ/mol催化剂催化剂400500121、S（S）+O2（g） SO2 （g） ; H=297kJ/molFeS2（S）+ O2（g） Fe2O3（S）+2SO2（g）； H=853kJ/mol点燃点燃高温高温11412三个反应方程式三个反应方程式1.造

3、气造气 4FeS2 + 11O2 = 2 Fe2O3 +8SO2高温高温硫酸生产工艺流程分析硫酸生产工艺流程分析沸腾炉沸腾炉以以FeS2为原料为原料3.试分析黄铁矿燃烧后炉气中含有哪些物质？试分析黄铁矿燃烧后炉气中含有哪些物质？1.为什么要将黄铁矿粉碎成细小矿粒？为什么要将黄铁矿粉碎成细小矿粒？2.为什么要从炉底通入强大空气流？为什么要从炉底通入强大空气流？想一想想一想SO2、O2、N2、水蒸气、水蒸气以及一些杂质，如以及一些杂质，如As、Se等的化合物和矿尘等等的化合物和矿尘等等。等。洗涤洗涤干燥干燥除尘除尘SO2、O2、N2容易使催化剂中毒容易使催化剂中毒 腐蚀设备，影响生产腐蚀设备，影响

4、生产(1)低温低温(400500 ) (2)常压常压(3)适当过量的空气适当过量的空气硫酸工业生产的三个适宜条件硫酸工业生产的三个适宜条件: 2SO2（g）+ O2（g） 2SO3（g） ；H=196.6kJ/molV2O5?交流研讨交流研讨分析下列表格，归纳总结影响二氧化硫转分析下列表格，归纳总结影响二氧化硫转化率的影响因素？化率的影响因素？2. SO2的催化氧化的催化氧化 思考：思考：SO2的接触氧化需在的接触氧化需在450条件下进行：条件下进行： 反应前要把低温的炉气预热到这个温度。反应前要把低温的炉气预热到这个温度。 该反应放热，环境温度会升高，不利于该反应放热，环境温度会升高，不利于

5、SO3生成。有什生成。有什么办法可以将热量充分利用起来？么办法可以将热量充分利用起来？ ？接触室接触室接触室低温低温 SO2 O2 高温SO2 O2SO3 SO2 O23.三氧化硫的吸收三氧化硫的吸收SO3(g) + H2O(l) = H2SO4(l) ; H130.3kJ/mol 实际生产为什么不用水或稀实际生产为什么不用水或稀硫酸来吸收三氧化硫？硫酸来吸收三氧化硫？常用常用98.3%的浓硫酸作吸收剂！的浓硫酸作吸收剂！ 三氧化硫如用水或稀硫酸作吸收剂三氧化硫如用水或稀硫酸作吸收剂时，易形成酸雾，吸收速度减慢，不利于时，易形成酸雾，吸收速度减慢，不利于三氧化硫的吸收三氧化硫的吸收吸收塔吸收塔

6、吸收塔吸收塔98.3%H2SO4尾气尾气逆流吸收逆流吸收:(SO3从塔的下部从塔的下部通入通入,98.3%的硫酸从塔顶的硫酸从塔顶喷下喷下):增大增大SO3和和H2SO4的的接触面积接触面积,强化吸收过程强化吸收过程.SO3、SO2、 N2、O2浓硫酸浓硫酸采取何种方式可以保证采取何种方式可以保证SO3被被98.3%的浓硫酸完全吸收？的浓硫酸完全吸收？硫酸的工业生产（三设备）硫酸的工业生产（三设备）(1)确定化学反应原理确定化学反应原理(2)选择原料选择原料(3)选择设备和工艺流程选择设备和工艺流程(4)三废处理三废处理(环境保护环境保护)(5)能源的利用能源的利用(综合经济利益综合经济利益)

7、(6)其它问题其它问题(如厂址，成本，反应条件等问题）如厂址，成本，反应条件等问题）你知道吗你知道吗一个生产工艺的实现，需要考虑哪些问题？一个生产工艺的实现，需要考虑哪些问题？“设计设计”一座硫酸厂，应从哪些方面入手呢？一座硫酸厂，应从哪些方面入手呢？设计一座硫酸厂设计一座硫酸厂自然界的含硫矿物主要是硫磺矿、硫铁矿自然界的含硫矿物主要是硫磺矿、硫铁矿及硫酸盐，你认为选择哪一种作为制硫酸及硫酸盐，你认为选择哪一种作为制硫酸的原料较好？的原料较好？想一想想一想硫磺硫磺 硫铁矿硫铁矿设计一座硫酸厂设计一座硫酸厂含硫烟气含硫烟气 硫酸盐硫酸盐厂址的选择：厂址的选择：4 4、是否接近原料供应地、是否接近

8、原料供应地2 2、土地供应是否充足、土地供应是否充足5 5、水源是否充足、水源是否充足6 6、能源是否充足且价廉、能源是否充足且价廉3 3、交通运输是否方便、交通运输是否方便1 1、是否有市场需求、是否有市场需求7 7、能否达到环境保护要求等诸多因素、能否达到环境保护要求等诸多因素设计一座硫酸厂设计一座硫酸厂硫酸工厂应选择距离原料产地较近还是距离消费硫酸工厂应选择距离原料产地较近还是距离消费地较近的位置？为什么？地较近的位置？为什么？硫酸工业的尾气的组成是什么？硫酸工业的尾气的组成是什么？ 如何处理？如何处理？ 氨氨- -酸法：酸法： 2NH2NH3 3+H+H2 2O+SOO+SO2 2=(

9、NH=(NH4 4) )2 2SOSO3 3NHNH3 3+H+H2 2O+SOO+SO2 2=NH=NH4 4HSOHSO3 3、将尾气再次通入到接触室，进行再次氧化，吸收；、将尾气再次通入到接触室，进行再次氧化，吸收；、将再次氧化吸收后的尾气进行回收处理；、将再次氧化吸收后的尾气进行回收处理；(NH(NH4 4) )2 2SOSO3 3 + H + H2 2SOSO4 4 = (NH = (NH4 4) )2 2SOSO4 4 + SO+ SO2 2+ H+ H2 2OO 化工生产必须保护环境，严格治理化工生产必须保护环境，严格治理“三废三废”，并尽可能，并尽可能把把“三废三废”变为有用的

10、副产品，实现原料的综合利用。变为有用的副产品，实现原料的综合利用。1 1、废气的处理、废气的处理( (作肥料）作肥料） ( (生产硫酸的原料）生产硫酸的原料）三废处理三废处理 2 2、废水处理、废水处理 Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O可用石灰乳中和处理可用石灰乳中和处理形成的氢氧化铁絮状沉淀可吸附重金属离子形成的氢氧化铁絮状沉淀可吸附重金属离子阅读思考阅读思考废水中主要含有少量废水中主要含有少量硫酸、氟化物、硫酸、氟化物、铁离子、铅离子等铁离子、铅离子等。选用何种试剂。选用何种试剂可以达到净化的目的？可以达到净化的目的？ 3 3、废渣的利用：、废渣的利用：黄铁矿矿

11、渣一般可作为黄铁矿矿渣一般可作为制造水泥的原料或用于制砖制造水泥的原料或用于制砖含铁品位高（含铁品位高（45%45%）的矿渣，经处理后）的矿渣，经处理后可以炼铁、制造可以炼铁、制造硫酸铁、氧化铁红颜料等产品。硫酸铁、氧化铁红颜料等产品。随堂练习随堂练习1接触法制硫酸的沸腾炉出来的炉气必须经过净化处理，其正接触法制硫酸的沸腾炉出来的炉气必须经过净化处理，其正确过程是确过程是 ( )A洗涤、干燥、除尘洗涤、干燥、除尘 B干燥、除尘、洗涤干燥、除尘、洗涤C除尘、洗涤、除尘、洗涤、 干燥干燥 D除去硒和砷的化合物除去硒和砷的化合物C2接触法制硫酸中，与之无关的设备是（接触法制硫酸中，与之无关的设备是（

12、 ）A吸收塔吸收塔 B接触室接触室 C沸腾炉沸腾炉 D氧化炉氧化炉DFeSFeS2 2 - 2H - 2H2 2SOSO4 4120 g 196g120 g 196gx x 65% 65% (1-1.8%) (1-1.8%) 99% t 99% t2t2t 98% t 98% t x =189.9 t x =189.9 tS- HS- H2 2SOSO4 4 32g 98g 32g 98gx x 65% 65% (64/120)(64/120)(1-1.8%)(1-1.8%)99%99%2t2t 98% 98% x =189.9 t x =189.9 t解法解法1 1：关系法关系法先写出多步反应的化学方程式，然后找出先写出多步反应的化学方程式，然后找出已知物和未知物之间的量的关系，列出关系式。已知物和未知物之间的量的关系，列出关系式。解法解法2 2：元素守恒法元素守恒法- - -根据物质之间