最后更新: 2025-10-27 16:50 查看: 24 次反馈能力测评会员8.2元/月赞助

硫酸与化工生产

人类的生活离不开化工产品。化工产品的生产涉及反应原理、物料选择、能源消耗、工艺流程、环境保护等许多问题。本节我们主要以工业制硫酸为例，认识化工生产中的共性问题，进而感悟化学与技术、社会和环境之间的紧密联系

## 工业制硫酸的反应原理和生产过程

硫酸是最重要的化工产品之一，2018年我国硫酸的产量就高达 $9.1 \times 10^7 \mathrm{t} $ 。硫酸主要用于化肥工业，用来制造过磷酸钙、硫酸铵和磷酸等。钢铁工业中需用硫酸进行酸洗。硫酸和氟化钙 $\left(\mathrm{CaF}_2\right)$ 反应生成的氟化氢，是现代氟工业的基础。总之，化工、石化、轻工、纺织、有色冶金、钢铁等行业都需要用到硫酸。

### 1．反应原理
工业上制硫酸的方法有多种，若以硫黄、硫铁矿为原料制硫酸，其反应原理是：燃烧硫黄或硫铁矿（主要成分为 $\mathrm{FeS}_2$ ）等原料来制备二氧化硫，使二氧化硫在适当的温度和催化剂的作用下氧化生成三氧化硫，再使三氧化硫转化为硫酸。上述过程中涉及的三个主要反应均为放热反应。

$$
\begin{aligned}
& \mathrm{S}+\mathrm{O}_2 \xlongequal{\text { 燃烧 }} \mathrm{SO}_2 \\
& 2 \mathrm{SO}_2+\mathrm{O}_2 \stackrel{\text { 催化剂 }}{\rightleftharpoons} 2 \mathrm{SO}_3 \\
& \mathrm{SO}_3+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}=\mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4
\end{aligned}
$$

![图片](/uploads/2025-10/006ff3.jpg)
 
 根据工业制硫酸的反应原理，生产过程通常可以分为**造气、转化、吸收**三个主要阶段。
 
 
###  2．原料选择
工业制硫酸的主要原料有硫黄、硫铁矿、冶炼烟气、硫化氢以及工业废气等。在工业生产中，除根据反应原理选择原料外，还要综合考虑许多因素，如原料、能源、设备、工艺流程、储存运输、环境保护以及经济效益等。

以硫铁矿为原料制硫酸，生产中会产生＂三废＂（废气、废液、废渣），存在治理成本大、能耗高、硫资源利用率低等问题。近年来，我国以硫铁矿制硫酸的产量占硫酸总产量的比例不断下降。

硫黄是生产硫酸的优质原料。相较于硫铁矿制硫酸，硫黄制酸具有生产流程短、＂三废＂的治理量小等优势。我国的天然硫资源不多，可以通过回收石油炼制、天然气净化、高硫煤加工过程中的硫黄，提高硫资源的自给率和利用率。

冶炼烟气是冶炼有色金属时产生的，特别是冶炼金属硫化矿后烟气中含有二氧化硫，过去直接向大气中排放，既浪费资源又污染环境，现在用来生产硫酸，可以变废为宝。有色金属工业的发展也直接带动了冶炼烟气制酸的发展，目前我国冶炼烟气制酸的比例正稳步提高。

### 3．生产过程
由于化学反应中原子守恒，这就形成了化工生产的物料平衡。使原料尽可能多地转化为产品，是生产中提高产量、控制成本、增加效益的关键。

与原料硫黄相比，冶炼烟气的组成比较复杂，含有矿尘、氟、砷、水分等有害成分，这些有害成分对制酸过程的转化、吸收等

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