资源简介

6.3 化工生产学案
[学习目标]
了解工业制硫酸
了解反应条件控制在生产中的应用
树立节约资源、保护环境的可持续发展意识
[知识梳理]
化工生产设计反应原理、物料选择、工艺流环境保护等环节。例如，工业制硫酸的原料、反应原理、生产过程、生产设备如下表：
原料 硫铁矿或硫黄、空气、98.3%的浓 H2SO4
生产过程 造气：SO2 的制取 转化：SO2 的催化氧化 吸收：SO2 的吸收
反应原理
生产设备 接触室（含热交换器）
反应原理
工业制硫酸过程中涉及的三步反应均为放热反应，其中 SO2 的催化氧化是硫酸生产的核心，决定整个制备过程中硫元素利用率的高低。为了提高硫元素的利用率，该反应条件的选择如下：
温度：从实际生产和综合经济效益考虑，选择 400~500℃作为反应温度。同时在这个温度范围内，催化剂的活性和 SO2 的平衡程度都较理想。
压强：常压时 SO2 的平衡程度已经很高，增大压强后，SO2 的平衡程度提高并不多；同时加压对设备要求高且耗能多，这样将增大投资和能量消耗。故采用常压。
催化剂： 。
原料选择
(
原料
生产过程中的利弊
硫铁矿
硫黄
冶炼烟气
)工业制硫酸的主要原料常见的有硫黄、硫铁矿、冶炼烟气等，选用不同原料的利弊如下表：
生产过程
生产流程示意图
主要设备示意图
【注意】
常采取的工艺措施及其目的如下表：
工艺措施 目的
粉碎硫铁矿
通入过量的空气
热交换器中，冷热两种气体逆向流动
对炉气（主要含 SO2、O2、N2）进行净化
用 98.3%的浓硫酸吸收 SO2 气体
吸收塔里装填了大量空心瓷环
从吸收塔上部导出的尾气通入接触室进行第二次氧化
硫酸工业中热能的合理利用
工艺措施 目的
沸腾炉外设置废热锅炉
把热交换器置于转化器内
硫酸工业中的“三废”处理
“三废” 主要成分 处理方法
废气 SO2、SO3、酸雾、 颗粒物 用氨水吸收富集后导入接触室，实现循环 利用，同时生成副产品(NH4)2SO4
废液 H2SO4 用石灰乳处理
废渣 Fe2O3、FeS2 等 炼铁的原料
【注意】
用氨水吸收 SO2 气体生成 NH4HSO3，再用 H2SO4 处理生成副产品化肥(NH4)2SO4 的反应原理： ； ；
。
用石灰乳处理硫酸的反应原理（离子方程式）： 。
以 Fe2O3 为原料，利用铝热反应炼铁的原理： 。

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