1、接触法制硫酸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
2、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。H 297 kJmolH853kJmol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
3、 SO2、O 2、N 2、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、O 2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：SO 27，O 211，N 282）进入接触室（见“接触法制硫酸流程图” ） ，发生氧化反应，生成 SO3。SO 2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。SO 2接触氧化反应在什么条件下进行最为有利
4、呢？1温度SO 2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（93.599.2）都比较理想。2压强SO 2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
5、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400500时，SO 2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400500 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
6、、N 2以及剩余的未起反应的 O2和 SO2。SO 3与 H2O 化合就生成了 H2SO4。SO3（g）H 2O（l）=H 2SO4（l ）H 130.3 kJmolH 2SO4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，SO 3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
7、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。
