硫酸工业
[接触法制硫酸]
生产阶段 典型
设备 反应的化学方程式 说 明
燃烧硫
或煅烧
硫铁矿制取SO2及净化 沸腾炉 S 02===S02
4FeS2十1102====2Fe20 8S02 用煅烧黄铁矿制得的炉气因含水蒸气、砷、硒等的化合物和矿尘,会使催化剂中毒,故必须经过除尘、洗涤、干燥等净化处理
接触氧化 接触室 在常压和400C~500℃时,反应速率和SO2的平衡转化率都比较理想
三氧化硫的吸收 吸收塔 3SO3 H2O = H2SO4 ①直接用水或稀H2SO4吸收SO3易形成酸雾且吸收速率小,故工业上通常采用98.3%的H2SO4作吸收剂;②从吸收塔出来的SO2可进行第二次氧化
[硫酸工业的综合经济效益]
(1)环境保护与原料的综合利用.化工生产必须保护环境,严格治理“三废”(废气、废水、废渣),并尽可能把“三废”变为有用的副产品,实现原料的综合利用.
①尾气吸收.尾气中含有的SO2气体可用氨水吸收:
SO2 2NH3 H2O = (NH4)2SO3
(NH4)2SO3 H2SO4 = (NH4)2SO4 SO2↑ H2O
经反应得到的SO2气体可再进入硫酸厂循环利用,(NH4)2SO4可作肥料.
②污水处理.生产过程中的污水里含有的H2SO4等杂质,可用石灰乳中和处理:
Ca(OH)2 H2SO4 = CaSO4 H2O
③废渣的利用.黄铁矿矿渣可作为制造水泥原料或用于制砖;含铁品位高的矿渣,经处理后可炼铁.
(2)能量的充分利用.硫酸生产过程中的化学反应都是放热反应,可充分利用这些反应放出的热能(称之为“废热”)来降低生产成本.例如,在沸腾炉旁设置“废热”锅炉,产生蒸汽来发电;在接触室中设热交换装置,利用SO2氧化为SO3时放出的热量来预热即将参加反应的SO2和O2使其达到适宜的反应温度.因此,在生产中充分利用“废热”,不仅不需要由外界向硫酸厂供给能量,而且还可以由硫酸厂向外界输出大量的能量.
(3)生产规模和厂址选择.一般来说,现代化工生产要求有较大的生产规模.化工厂厂址的选择,涉及原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素,应对这些因素综合考虑,权衡利弊,才能作出合理的选择.
由于硫酸是腐蚀性液体,不便贮存和运输,因此要求把硫酸厂建在靠近硫酸消费中心的地区.工厂规模的大小,主要由硫酸用量的多少来决定.
硫酸厂选址应避开人口稠密的居民区和环境保护要求高的地区.