如何制取硫酸
一般制法
实验室制法
1.可以用FeSO4.7H2O加强热,用冰水混合物+U型管冷凝即可,用NaOH吸收SO2,理论可得29.5%的H2SO4。关键在于尾气吸收。
2.可将二氧化硫气体通入双氧水制取硫酸,此法占率较低。
自然制法
酸雨能产生硫酸,酸雨中的二氧化硫(SO2)与大气中的水反应,生成亚硫酸(H2SO3),亚硫酸又与大气中的氧气反应,生成硫酸(H2SO4),落到地面
[3]
其他硫酸制备工艺
(1)氨酸法增浓低浓度二氧化硫气体生产硫酸方法
(2)采用就地再生的硫酸作为催化剂的一体化工艺
(3)草酸生产中含硫酸废液的回收利用
(4)从芳族化合物混酸硝化得到废硫酸的纯化与浓缩工艺
(5)从氧化钛生产过程中排出的废硫酸溶液的再生方法
(6)从稀硫酸中分离有机磷化合物和其它杂质的方法
(7)从制备2-羟基-4-甲硫基丁酸(MHA)工艺的含硫副产物中回收硫酸的方法
(8)催化氧化回收含有机物废硫酸的方法
(9)电瓶用硫酸生产装置
(10)二氧化硫源向硫酸的液相转化方法
(11)沸腾炉焙烧硫磺制备硫酸的方法
(12)沸腾炉掺烧硫磺生产装置中稀酸的回收利用
(13)高浓二氧化硫气三转三吸硫酸生产方法
(14)高温浓硫酸液下泵耐磨轴套
(15)高效阳极保护管壳式浓硫酸冷却器
(16)节能精炼硫酸炉装置
(17)精苯再生酸焚烧制取硫酸的方法
(18)利用废硫酸再生液的方法和装置
(19)利用含硫化氢的酸性气体与硫磺联合制取高浓度硫酸
(20)利用含硫化氢的酸性气体制取高浓度硫酸[6]
工业制法
通用方法
生产硫酸的原料有硫黄、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石膏、硫化氢、二氧化硫和废硫酸等。硫黄、硫铁矿和冶炼烟气是三种主要原料。
1.制取二氧化硫(沸腾炉)
燃烧硫或高温处理黄铁矿,制取二氧化硫S+O2=点燃=SO2
4FeS2+11O2=高温=8SO2+2Fe2O3
2.接触氧化为三氧化硫(接触室)
2SO2+O2=五氧化二钒催化并加热=2SO3(可逆反应)
3.用98.3%硫酸吸收
SO3+H2SO4=H2S2O7(焦硫酸)
4.加水
H2S2O7+H2O=2H2SO4
5.提纯
可将工业浓硫酸进行蒸馏,便可得到浓度95%-98%的商品硫酸。[6]
二水法磷酸反应后,利用磷石膏,工业循环利用,使用二水法制硫酸。[6]
1、可以用FeSO₄·7H₂O加强热,用加冰水混合物的U型管冷凝即可,用NaOH吸收SO₂,理论可得29.5%的H₂SO₄。关键在于尾气吸收。
2、可将二氧化硫气体通入双氧水制取硫酸,此法占率较低。
3、另一种少为人知的方法是,先把12.6摩尔浓度的盐酸加入焦亚硫酸根(S₂O₅-),接着把所产生的气体打入硝酸,这会释出棕色/红色的气体,当再无气体产生时就代表反应完成。
扩展资料:
硫酸的应用:
用于冶金工业和金属加工在冶金工业部门,特别是有色金属的生产过程需要使用硫酸。例如用电解法精炼铜、锌、镉、镍时,电解液就需要使用硫酸,某些贵金属的精炼,也需要硫酸来溶解去夹杂的其他金属。在钢铁工业中进行冷轧、冷拔及冲压加工之前,都必须用硫酸清除钢铁表面的氧化铁。
在轧制薄板、冷拔无缝钢管和其他质量要求较高的钢材,都必须每轧一次用硫酸洗涤一次。另外,有缝钢管、薄铁皮、铁丝等在进行镀锌之前,都要经过用硫酸进行酸洗。在某些金属机械加工过程中,例如镀镍、镀铬等金属制件,也需用硫酸来洗净表面的锈。
参考资料来源:百度百科—硫酸
硫酸最重要的工业制法是接触法。
接触法是目前工业上制造硫酸的方法,整个方法主要包括四步:通过硫化矿或硫黄的高温焙烧产生二氧化硫气体;二氧化硫与氧气在高温催化下通过可逆反应化合生成三氧化硫;用浓硫酸吸收三氧化硫,产生发烟硫酸;以及最终发烟硫酸的用水稀释,得到硫酸成品。
接触法制硫酸的反应原理:燃烧硫或金属硫化物等原料来制取二氧化硫。使二氧化硫在适当的温度后催化剂的作用下氧化成三氧化硫,在使三氧化硫跟水化合生成硫酸。二氧化硫跟氧气在催化剂的表面上接生产过程:以硫铁矿为原料时步骤如下
(a)二氧化硫的制取和净化:硫铁 矿粉碎成细小矿粒在沸腾炉充分燃烧4FeS2+11O2 ===== 2Fe2O3+8SO2 从沸腾炉里出来的气体叫炉气,其中含二氧化硫、氧气、氮气、水以及一些杂质,如砷、硒等化合物矿尘等,杂质和矿尘都会使催化剂作用减弱或失去作用。这种现象叫催化剂幅。水蒸气对设备和生产也有不良影响。为此在进行氧化反应前,炉气必须通过除尘洗涤(除去硒、砷等化合物)干燥等净化设备应除去有害杂质,净化后的混合气体主要含二氧化硫,氧气和氮气。
(b)二氧化硫氧化成三氧化硫,二层催化剂中装有一个热交换器,用来把硫酸的工业制法
(c)三氧化硫的吸收和硫酸的生成:为了更可能把三氧化硫吸收干净并在吸收过程中不形成酸雾,工业上是用98.3%的硫酸来吸收三氧化硫,在吸收塔里一氧化硫从塔下部通入98.3%的硫酸从塔顶喷下,成品硫酸从塔底放出98.3%的硫酸。吸收三氧化硫后浓度增大,然后把它用水稀释成稀硫酸,配制成各浓度的硫酸。
(d)尾气中的二氧化硫回收:从吸收塔上部导出的没有起反应的氧气和少量二氧化硫以及不起反应的氮气等气体工业上称尾气,用尾气中含少量二氧化硫放空气中会造成大气污染,尾气中二氧化硫回收常采用氨吸收法
SO2+2NH3+H2O =====(NH4)2SO3
(NH4)2SO3+SO2+H2O ===== 2NH4HSO3 当吸收液中亚硫酸氢铵达一定浓度后再跟93%的硫酸反应放出二氧化硫气体。放出的二氧化硫可用于制液体二氧化硫,硫酸铵可制成肥料。
工业制硫酸有两种方法:
1.制取二氧化硫(沸腾炉),然后在接触室接触氧化为三氧化硫,再用浓度为98.3%的硫酸吸收三氧化硫得到焦硫酸,焦硫酸加水得到硫酸。最后提纯。
2. 先制取二氧化硫(沸腾炉),再将二氧化硫溶于水变成亚硫酸,最终将亚硫酸氧化获得硫酸。
生产硫酸的原料有硫黄、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石膏、硫化氢、二氧化硫和废硫酸等。硫黄、硫铁矿和冶炼烟气是三种主要原料。
方法一:
1.制取二氧化硫(沸腾炉)
燃烧硫或高温处理黄铁矿,制取二氧化硫S+O2=点燃=SO2
4FeS2+11O2=高温=8SO2+2Fe2O3
2.接触氧化为三氧化硫(接触室)
2SO2+O2=五氧化二钒催化并加热=2SO3(可逆反应)
3.用98.3%硫酸吸收
SO3+H2SO4=H2S2O7(焦硫酸)
4.加水
H2S2O7+H2O=2H2SO4
5.提纯
可将工业浓硫酸进行蒸馏,便可得到浓度95%-98%的商品硫酸。
二水法磷酸反应后,利用磷石膏,工业循环利用,使用二水法制硫酸。
方法二:
1、制取二氧化硫(沸腾炉)
燃烧硫或高温处理黄铁矿,制取二氧化硫S+O2=点燃=SO2
4FeS2+11O2=高温=8SO2+2Fe2O3
2、将二氧化硫溶于水变成亚硫酸。
3、亚硫酸氧化得硫酸。
参考资料
百度:https://baike.so.com/doc/5834415-6047243.html
浓硫酸制作方法:
硫酸的原料:硫黄、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石膏、硫化氢、二氧化硫和废硫酸等。硫黄、硫铁矿和冶炼烟气是三种主要原料。
1、通过干馏硫酸亚铁晶体得到硫酸;
2、将硫与硝酸钾混合蒸汽加热制出硫酸,在这过程中,硝酸钾分解并氧化硫,令其成为能与水混合并变为硫酸的三氧化硫(SO3);
3、干馏石胆(胆矾)而获得硫酸;
4、黄铁矿(FeS2)被燃烧成硫酸亚铁(FeSO4),然后再被燃烧,变为能在480 °C下分解成氧化铁以及能用以制造任何浓度硫酸的三氧化硫的硫酸铁(Fe2(SO4)3)。
扩展资料:
硫酸具有极高的腐蚀性,特别是高浓度硫酸。高浓度的硫酸不光为强酸性,也具有强烈去水及氧化性质:除了会和肉体里的蛋白质及脂肪发生水解反应并造成严重化学性烧伤之外,它还会与碳水化合物发生高放热性去水反应并将其碳化,造成二级火焰性灼伤,对眼睛及皮肉造成极大伤害。 [3-4]
健康危害: 对皮肤、粘膜等组织有强烈的刺激和腐蚀作用。蒸气或雾可引起结膜炎、结膜水肿、角膜混浊,以致失明;引起呼吸道刺激,重者发生呼吸困难和肺水肿;高浓度引起喉痉挛或声门水肿而窒息死亡。
口服后引起消化道烧伤以致溃疡形成;严重者可能有胃穿孔、腹膜炎、肾损害、休克等。皮肤灼伤轻者出现红斑、重者形成溃疡,愈后癍痕收缩影响功能。溅入眼内可造成灼伤,甚至角膜穿孔、全眼炎以至失明。慢性影响:牙齿酸蚀症、慢性支气管炎、肺气肿和肺硬化。
环境危害: 对环境有危害,对水体和土壤可造成污染。
燃爆危险: 本品助燃,具强腐蚀性、强刺激性,可致人体灼伤及皮肉碳化。
参考资料:百度百科-浓硫酸
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。
1.三种原料:硫铁矿(FeS2)、空气、水。
利用接触法制硫酸一般可以用硫黄、黄铁矿、石膏、有色金属冶炼厂的烟气(含一定量的SO2)等。其中用硫黄作原料成本低、对环境污染少。但我国硫黄资源较少,主要用黄铁矿(主要成分为FeS2)作生产硫酸的原料。
2.三步骤、三反应:
(1) 4FeS2 +11O2=== 2Fe2O3+8SO2(高温)
(2)2 SO2+ O2 ≈ 2 SO3 (催化剂,加热),(3) SO3 + H2O === H2SO4
3.三设备:(1)沸腾炉(2)接触室(3)合成塔
4.三原理:化学平衡原理、热交换原理、逆流原理。
(1)增大反应物浓度、增大反应物间接触面积,能提高反应速率并使化学平衡向正反应方向移动,以充分提高原料利用率。
(2)热交换原理:在接触室中生成的热量经过热交换器,传递给进入接触室的需要预热的混合气体,为二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的吸收创造了有利条件。
(3)逆流原理:液体由上向下流,气体由下向上升,两者在逆流过程中充分反应。
接触法制硫酸的原理、过程及典型设备
三原料 三阶段 三反应(均放热) 三设备 三净化
黄铁矿或S 造气 4FeS2+11O2=== 2Fe2O3+8SO2(高温)或S+O2=SO2 沸腾炉 除尘
空气 接触氧化 2 SO2 + O2 ≈ 2 SO3 (催化剂) 接触室(含热交换器) 洗涤
98.3%浓硫酸 三氧化硫吸收 SO3+ H2O === H2SO4 吸收塔 干燥
接触法制硫酸示意图:
一、硫酸制备工艺:
1、氨酸法增浓低浓度二氧化硫气体生产硫酸方法;采用就地再生的硫酸作为催化剂的一体化工艺
草酸生产中含硫酸废液的回收利用。
2、从芳族化合物混酸硝化得到废硫酸的纯化与浓缩工艺;从氧化钛生产过程中排出的废硫酸溶液的再生方法。
3、从稀硫酸中分离有机磷化合物和其它杂质的方法;从制备2-羟基-4-甲巯基丁酸(MHA)工艺的含硫副产物中回收硫酸的方法;催化氧化回收含有机物废硫酸的方法;电瓶用硫酸生产装置。
二、生产硫酸的原料:硫黄、硫铁矿和冶炼烟气。
1、在硫黄、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石膏、硫化氢、二氧化硫和废硫酸等物质提炼出硫酸。
扩展资料:
一、硫酸对健康危害:
1、对皮肤、粘膜等组织有强烈的刺激和腐蚀作用;对眼睛可引起结膜炎、水肿、角膜混浊,以致失明;引起呼吸道刺激症状,重者发生呼吸困难和肺水肿;高浓度引起喉痉挛或声门水肿而死亡。
2、口服后引起消化道的烧伤以至溃疡形成;严重者可能有胃穿孔、腹膜炎、喉痉挛和声门水肿、肾损害、休克等,慢性影响有牙齿酸蚀症、慢性支气管炎、肺气肿和肺硬化。
二、硫酸环境危害,对环境有危害,对水体和土壤可造成污染:
1、硫酸还具有强腐蚀性,在常压下,沸腾的浓硫酸可以腐蚀除铱和钌之外所有金属(甚至包括金和铂),其可以腐蚀的金属单质种类的数量甚至超过了王水。同时它还具有脱水性,难挥发性,酸性,吸水性等。需谨慎使用。
参考资料:百度百科-浓硫酸
参考资料:百度百科-硫酸