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简析硫酸的工业制取
山东省邹平县长山中学 256206 吴贵智
硫酸是一种应用广泛的基本化工原料，在国民经济中占有重要地位。工业制取硫酸是制造磷肥、合成纤维、医药、石油化工等产品和生产的的基础反应。
一、工业制取硫酸的化学反应原理及设备 工业制取硫酸分为三个生产阶段和三种反应设备： 1、焙烧硫及硫的化合物，制取二氧化硫阶段：
①以硫铁矿为原料：4FeS2 +11O2 高温 2Fe2O3 + 8SO2 ，
②以硫磺为原料：S + O2 燃烧
SO2
高温
③以石膏为原料：2CaSO4 + C 2CaO + 2SO2 + CO2 反应设备为沸腾炉。
2、将二氧化硫氧化为三氧化硫阶段
将净化和干燥后二氧化硫炉气通入装有催化剂的转化器，使二氧化硫和氧气在催化剂表面接触，并在适当的温度发生氧化还原反应生成三氧化硫。
2SO2 + O2 催化剂 2SO3
△
反应设备为转化器。
3、吸收三氧化硫生成硫酸阶段 用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。 SO3 +H2O==H2SO4 反应设备为吸收塔。
二、工业制取硫酸的基本流程 以焙烧硫铁矿制取二氧化硫为例：
硫铁矿的粉碎、净化、配矿及干燥 沸腾炉(焙烧硫铁矿制取二氧化硫) 二氧化硫炉气的净化、干燥 1 转化器(二氧化硫氧化为三氧化硫) 吸收塔(用98.3%的硫酸吸收三氧化硫) 尾 气 处 理
三、工业制取硫酸中的几个问题
1、硫铁矿进入沸腾炉前要进行粉碎、净化。硫铁矿粉碎后增大了与空气的接触面积，燃烧快，反应完全，原料的利用率高；由于硫铁矿中的某些杂质能使催化剂的催化能力减弱或消失而引起催化剂中毒，所以硫铁矿需要进行净化处理。
2、在转化器中，催化剂主要以五氧化二钒为主，反应一般是常压、温度控制在400℃—500℃的条件下进行。
3、在吸收塔中，用98.3%浓硫酸吸收三氧化硫，而不是用水直接吸收。因为三氧化流与水蒸气容易形成酸雾，降低了三氧化硫的吸收率。
4、由于二氧化硫的危害较大，因而在尾气排入大气之前要经回收、净化处理，以防止二氧化硫污染空气并可充分利用原料。一般可利用氨水进行吸收:
SO2+NH3+H2O=NH4HSO3 SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3
(NH4)2SO3 + H2SO4= (NH4)2SO4+ H2O+SO2↑ 2NH4HSO3+H2SO4=(NH4)2SO4+2H2O+2SO2↑
尾气被浓氨水吸收后得到亚硫酸铵及亚硫酸氢铵，再利用复分解反应放出二氧化硫，经富集浓度可达95%以上，可以重新进入转化器加以再利用，同时生成的硫酸铵是一种氮肥。
5、两转两吸：即炉气进行一次转化、一次吸收以后，将上述气体再次通入转化器进行第二次转化、第二次吸收。“两转两吸”流程排除尾气的二氧化硫含量仅为“一转一吸” 流程排除尾气的二氧化硫含量的1/10，能够达到排放标准，且投资少，运行费用低。
四、选择硫酸厂址的原则
硫酸是基本的化工原料，需求量大，腐蚀性强，贮存和运输有特殊要求。硫酸及排放的尾气对生产设备、周边生活环境会造成一定的危害。
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目前，我国硫铁矿资源相对丰富，而天然硫磺和回收硫黄较少，所以工业制取硫酸主要以硫铁矿为主要原料。选择硫酸厂址要遵循成本低、经济价值高、环保、安全的原则，同时做到能源、资源共享。
练习：
1、下列气体不会造成大气污染的是（ ）。
A．二氧化硫 B.氮气 C.一氧化碳 D.硫化氢 2、你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是：①少用煤做燃料；②把工厂烟囱造高；③燃料脱硫；④在已酸化的土壤中加石灰；⑤开发新能源（填写标号）____。
3、为防治酸雨，降低煤燃烧时向大气排放的二氧化硫，工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时有关“固硫”（不使硫化合物进入大气）反应的化学方程式：____，____。
4、下列情况可能引起大气污染的是：（1）煤的燃烧；（2）工业废气的任意排放；（3）燃放鞭炮；（4）飞机、汽车尾气的排放
A．只有（1）、（2） B．只有（2）、（4） C．只有（1）、（2）、（3） D．只有（1）、（2）、（3）、（4）
5、我国目前空气污染仍以煤烟型为主，且十分严重。试提出几项防治空气污染的有效措施
答案：1、 B 2、①，③，⑤
3、SO2＋CaO=CaSO3，2CaSO3＋O2=2CaSO4
4、D 5、开发氢能源、使用天然气、设法降低或除去煤中的硫等。
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