什么是法制硫酸
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发布时间：2022-05-02 23:35
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时间：2022-06-28 09:55
硫酸是基础化学工业的重要产品。它是许多化学工业的原料，大量的用于制造化肥、农药、医药、染料、炸药、化学纤维等。它还广泛应用于石油炼制、冶金、机械制造、纺织印染等国民经济部门。因此，有人认为硫酸的消费量可视为一个国家工业发达水平的一种标志，可见硫酸工业在国民经济中占有重要的地位。 解放前，我国的硫酸工业十分落后，1949年产量只有四万吨。新中国成立后，硫酸工业得到快速发展，目前年产量已达一千多万吨，位居世界前列。
接触法制硫酸可以用硫黄、黄铁矿、石膏、有色金属冶炼厂的烟气（含有一定量的SO2）等作原料。世界上主要用硫黄作原料制硫酸，是因为用硫黄作原料成本低，对环境的污染少。我国由于硫黄矿产资源较少，主要用黄铁矿作原料，部分工厂用有色金属冶炼厂的烟气、矿产硫黄或从石油、天然气脱硫获得的硫黄作原料。
工业制造硫酸的生产过程主要分三个阶段。
一、造气
将硫黄或经过粉碎的黄铁矿，分别放在专门设计的燃烧炉中，利用空气中的氧气使其燃烧，就可以得到SO2。
ΔH＝－297 kJ／mol
ΔH＝－853kJ／mol
燃烧黄铁矿是在沸腾炉中进行的。当黄铁矿矿粒燃烧的时候，从炉底通入强大的空气流，在炉内一定空间里把矿粒吹得剧烈翻腾，好像“沸腾着的液体”。因此，人们把这种燃烧炉叫做沸腾炉（如上图）。由于矿粒在沸腾炉中燃烧得比较完全，从而可提高原料的利用率。
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以前，必须对炉气进行净化和干燥处理。用燃烧硫黄制得的炉气除含有SO2、O2和N2外，杂质较少，不需要经过净化和干燥处理。
二、接触氧化
经过净化、干燥的炉气（其成分体积分数分别约为：SO27％，O211％，N282％）进入接触室（见“接触法制硫酸流程图”），发生氧化反应，生成SO3。
SO2跟O2是在催化剂（如V2O5等）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。
SO2接触氧化反应在什么条件下进行最为有利呢？
1．温度
SO2接触氧化是一个放热的可逆反应，根据化学平衡理论判断可知，此反应在温度较低的条件下进行最为有利。表1列出的一系列实验数据也证明了这一点。
表1 不同温度下SO2的平衡转化率
但是，温度较低时催化剂活性不高，反应速率低，从综合经济效益来考虑，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，反应速率和SO2的平衡转化率（93.5％～99.2％）都比较理想。
2．压强
SO2的接触氧化也是一个总体积缩小的气体反应。表2列出了压强对SO2平衡转化率影响的一系列实验数据。
讨论1 根据化学平衡理论和表2的数据，考虑综合经济效益，你认为SO2的接触氧化反应在什么压强下进行最为有利？
表2的数据说明，增大气体压强，能相应提高SO2的平衡转化率，但提高得并不多。考虑到加压必须增加设备，增大投资和能量消耗，而且常压下400℃～500℃时，SO2的平衡转化率已经很高，所以硫酸工厂通常采用常压进行操作，并不加压。
由于SO2的氧化反应需在400℃～500℃条件下进行，因此，反应前必须把炉气预热到这个温度；又由于此反应是放热反应，随着反应的进行，反应环境的温度会不断升高，这不利于SO3的生成。所以在接触室的两层催化剂之间装上一个热交换器，用来把反应生成的热，传递给进入接触室需要预热的炉气，还可以冷却反应后生成的气体。
三、三氧化硫的吸收
从接触室出来的气体，主要是SO3、N2以及剩余的未起反应的O2和SO2。SO3与H2O化合就生成了H2SO4。
SO3（g）＋H2O（l）====H2SO4（l）
ΔH＝－130.3 kJ／mol
H2SO4虽然是由SO3跟H2O化合制得的，但工业上并不直接用H2O或稀硫酸来吸收SO3。因为那样容易形成酸雾，不利于对SO3的吸收。为了尽可能提高吸收效率，工业上用H2SO4质量分数为98.3％的硫酸作吸收。
吸收过程在吸收塔里进行。为了增大SO3跟98.3％的硫酸的接触面积，强化吸收过程，在吸收塔里装填了大量瓷环。吸收操作采取逆流的形式，SO3从吸收塔的下部通入，98.3％的硫酸从吸收塔顶喷下，供稀释用的硫酸从吸收塔底放出。98.3％的硫酸吸收SO3后浓度增大，可用H2O或稀硫酸稀释，制得各种浓度的。
从吸收塔上部导出的是N2、没有起反应的O2和少量SO2，如果把它们当作尾气直接排入大气，既会造成原料浪费，又会造成环境污染。因此，应将上述气体再次通入接触室，进行第二次氧化，然后再进行一次吸收。这样经过两次氧化和吸收的气体，剩余SO2的含量已经很少了。最后再将这种尾气加以净化回收处理，既可消除SO2对大气的污染，又可充分利用原料。
资料
热交换器是化学工业里广泛应用的热交换设备，它有多种形式。在多数热交换器内部，装有许多平行的管道或蛇管，以扩大传热面，提高热交换效果。一种流体在管道内流动。两种流体通过管壁进行热交换，热的流体得到冷却，冷的流体得到加热。
参考资料：http://www.ltyz.net/xueke/huaxue/gao35/1shi.htm
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时间：2022-06-28 09:56
接触法是工业制硫酸的方法.因为生产中关键的一步需要催化剂,这一反应是在接触室中发生的:2SO2+O2==2SO3,所以叫接触法制硫酸.
热心网友
时间：2022-06-28 09:56
拼音:jiechufa(liusuan)
英文名称：contact process
说明:硫酸的主要制法。以硫黄或含硫矿石（硫铁矿等）为原料，经破碎和混合等预处理步骤后，达至机械炉或沸腾炉中进行焙烧而成二氧化硫（浓度一般为7％~13％）。经稀硫酸或水洗涤（冷却），电除酸雾等精制和浓硫酸（93％）干燥后通入装有催化剂（常用钒催化剂）的转化器中，在440~600℃使二氧化硫氧化成三氧化硫。再经浓硫酸吸收后即得产品硫酸。由此法可直接制得98％以上的浓硫酸和发烟硫酸，纯度也较亚硝基法硫酸为高。
