选修2 《化学与技术》
第一单元 走进化学工业 知识点集锦
【课题1 化学生产过程中的基本问题】
一、 硫酸工业——接触法制硫酸
1、 三原料:黄铁矿(FeS2)或硫(S)、空气、98.3%的H2SO4。
2、 三反应(原理):
⑴SO2的制取
4FeS2(s)+11O2(g)====2Fe2O3(s)+8SO2(g) (高温)△H<0(早期使用)
或S(s)+O2(g)====SO2(g) (点燃) △H<0 (现在大多使用)
黄铁矿主要成分是FeS2,在燃烧前需粉碎,增大和氧气的接触面积,使燃烧速率加快且更充分,提高原料利用率。但由于该反应在生产中产生的废弃物太多,处理成本高,这一工艺在逐渐被淘汰。
该反应在沸腾炉中进行,从炉内出来的气体叫炉气,成分为SO2、O2、N2、H2O及矿尘,砷、硒化合物等。其中砷、硒化合物和矿尘能使催化剂中毒,可通过除尘、洗涤等方法除去;水蒸气对设备和生产有不良影响,可通过干燥除去。
⑵SO2的催化氧化
2SO2(g)+O2(g)====2SO3(g) (催化剂 、可逆) △H<0
此反应是一个可逆反应,正反应是气体体积减小的放热反应,由化学平衡理论可知,在较低温度下进行有利,但温度低时催化剂活性不高,反应速率低,实际生产中选择常压下400℃-500℃进行,化学反应速率和SO2的平衡转化率都比较理想。
在接触室的两层催化剂之间装上一个热交换器,把反应生成的热传递给进入接触室需要预热的炉气,同时冷却反应后生成的气体。
⑶SO3的吸收
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