1、 工业设计的一般步骤： 1、提出各种可能的方案 2、对各种方案进行可行性评估 3、确立方案 4、制作出项目计划书 （需包括各方面细节，如工艺流程、能源问题 、环保问题、其他产品的生产的开发、提高 经济效益的具体措施等。 硫酸的性质 v(1)物理性质: v硫酸是一种无色,难挥发,易溶于水的油状液体 。 v浓硫酸溶于水时会放出大量的热。因此,稀释硫 酸时应该把_倒到_中,并_. v(2)化学性质: v浓硫酸具有酸性,_性,_性和 _性. 浓硫酸水不断搅拌 吸水脱水 强氧化 硫酸的用途 思考: 自然界中有没有天然的硫酸，若无， 硫的存在形式有哪些？ 工业上如何制取硫酸? 以硫磺或黄铁矿（主要成分是F
2、eS2）为 主要原料制取硫酸 S (s)+ O2 (g) SO2(g) 燃烧 硫酸工业生产的原理 SO3(g)+ H2O(l) H2SO4(l) 第一步： 第二步： 第三步： 以硫磺为原料: 2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3(g) 催化剂 加 热 (造气) (催化氧化) (吸收) 工业中通常用98%的硫酸溶液代替水来吸收SO3 制取硫酸流程图 H2SO4SO3 SO2 S FeS2 H2O O2 O2 O2 V2O5 概括为：三个阶段，三个方程，三个设备 第一步第二步第三步 4FeS2 + 11O2 = 8SO2 + 2Fe2O3 硫酸工业生产的流程图 黄铁矿 空气流 矿渣 SO2
3、、O2、N2、水 蒸气以及一些杂质 冷的SO2 、O2、 N2 热的SO2 、O2、N2 SO3、SO2、O2、N2 SO2、O2、N2 98.3%硫酸 炉炉 硫酸工业生产的三个主要设备 98.3%H98.3%H 2 2 SOSO 4 4 SOSO 3 3 SO SO 2 2 OO 2 2 SOSO 2 2 O O 2 2 SOSO 2 2 O O 2 2 主要反应： 主要设备：沸腾炉 1. SO2的制取和净化 一.反应原理及生产过程 炉 气 SO2 O2 N2 水蒸气 As和Se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 废渣的利用： 炼铁、制造水泥、制
4、砖、提炼贵重金属 黄黄 铁铁 矿矿 空气空气 炉渣炉渣 炉气炉气 4FeS2 + 11O2 = 8SO2 + 2Fe2O3 2. SO2氧化成SO3 接触室 催化剂 加热 2SO2(g) + O2 (g) 2SO3 (g) 主要反应： 主要设备： 一.反应原理及生产过程 二氧化硫与氧气是在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。室和接触法的名称由此而得。 3 . SO3的吸收和硫酸的生成 吸收塔 SO3 + H2O = H2SO4 三氧化硫与水化合时，放出大量热 , 易形成酸雾，不利于三氧化硫的吸收。 主要反应： 主要
5、设备： 一.反应原理及生产过程 工业中通常用98%的硫酸溶液代 替水来吸收SO3 为什么不用水来吸收三氧化硫？ 3 . 三氧化硫的吸收和硫酸的生成 SO3 98%的H2SO4 发烟H2SO4 尾气处理 Ca(OH)2 + SO2 = CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+H2O+SO2 循环利用 用石灰水吸收 一.反应原理及生产过程 SO2 O2 N2 黄铁矿 空气流 矿渣 SO2、O2、N2、水 蒸气以及一些杂质 冷的SO2 、O2、 N2 热的SO2 、O2、N2 SO3、SO2、O2、N2 SO2、O2、N2 98.3%硫酸 炉炉 注意:工业生产中反应温度的选择往往还要
6、考虑该温 度下催化剂的活性. 选择温度:400500 硫酸工业生产的适宜条件: 三.生产中反应条件的控制 v思考： v1.采取哪些措施能加快反应速率？ v2.采取哪些措施能提高SO2的转化率？ v3.温度升高,SO2的转化率_ 降低 低温下催化剂的活性不高，反应速率较低 2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g) H0 催化剂 加热 v思考： v1.压强的增大,SO2的转化率_ v2.是否压强越高越好 ? 提高 应选择压强：常压 压强增大，对设备要求高，成本和能量消耗提高 三.生产中反应条件的控制 思考：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
7、增 大该反应所放出的热量？ (填“是”或“否 ”)； 否 否 v(1)4005000C v(2)常压 v(3)催化剂：V2O5 v适当过量的空气 三.生产中反应条件的控制 硫酸工业生产的适宜条件: 1. 如何处理尾气中的SO2? 2. 如何处理废水中的酸性物质? 3. 如何利用废渣和生产过程中的产生的大量热能? 工业： a（） a （循利用） 实验室：aa 用石灰浆(Ca(OH)2或石灰石粉中和. 废渣:分离后循环利用,剩下的作铺路用的沥 青或用于制砖 四.生产中的三废处理 五.能量的充分利用 硫酸生产过程中的三个化学反应 都是放热反应，可以充分利用这些反 应放出的热能(工厂里把它们叫做“废热
8、 ”)以降低生产成本。 如在催化反应室中设置热交换装置，利 用SO2氧化成SO3时放出的热量的来预热即 将参加反应的SO2和O2 接触室接触室 热交换器热交换器 钒催化剂钒催化剂 【问题】 SO2的接触氧化需在400500条件下进行 ： 反应前怎样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SO3生成？ 温度较低气体甲 热气体乙 热交换原理 一种流体在管道内流 动，另一种流体在管 道外流动。两种流体 通过管壁进行热交换 冷的流体被加热 ；热的流体被冷 却。 冷气体乙 温度较高气体甲 沸腾炉沸腾炉 接触室沸腾炉 SO2、N2、 O2 ； 600C 5000C 850850
9、 0 0C C SO3、SO2、N2、O2 2SO2(g)+O2 (g) 2SO3 (g) H= -196.6kJ/mol V2O5 具体内容 三原料 三反应 三设备 三原理 三净化 硫酸工业制法的五个“三” SO3H2O H2SO4 V2O5 400500 2SO2O2 SO3 S + O2 SO2 ； 黄铁矿、空气、水 沸腾炉、接触室、吸收塔 充分接触原理、热交换原理、逆流吸收原理 除尘、洗涤、干燥 小结 v1. 工业上接触法制硫酸概括为“五个三” : v三种原料: v三个反应: v三个生产过程: v三个主要设备: v硫酸工业生产的三个适宜条件: v2. 硫酸生产中的废气及废液的处理方法. 造气,催化氧化,吸收 沸 腾 炉,接 触 室,吸收塔 (1)低温(4005000C) (2)常压 (3)适当过量的空气 硫磺(或黄铁矿),空气,和水
