硫酸重要的工業(yè)制法是接觸法。
接觸法主要的原料為燃硫或硫化鐵爾來的二氧化硫,及空氣中的氧,使二氧化硫氧化而為三氧化硫,吸收于水中,即可得任何濃度的硫酸。惟此氧化,須有某種接觸劑存在時始有作用;常用者為鉑及釩之氧化物。二氧化硫自燃硫而得者可直接使其氧化,若自燃硫化鐵的燃燒,而得者須先降冷,洗之以酸或由濾過法或由沉淀法使之清潔;灰塵,硫蒸汽,砷,磷及其它物質(zhì)存于氣流中者,必須除去免其害及接觸劑,為不純物質(zhì)對于氧化礬危害較鉑輕。
接觸法制硫酸的反應(yīng)原理:燃燒硫或金屬硫化物等原料來制取二氧化硫。使二氧化硫在適當(dāng)?shù)臏囟群蟠呋瘎┑淖饔孟卵趸扇趸颍谑谷趸蚋仙闪蛩帷6趸蚋鯕庠诖呋瘎┑谋砻嫔辖由a(chǎn)過程:以硫鐵礦為原料時步驟如下
(a)二氧化硫的制取和凈化:硫鐵 礦粉碎成細(xì)小礦粒在沸騰爐充分燃燒4FeS2+11O2 ===== 2Fe2O3+8SO2 從沸騰爐里出來的氣體叫爐氣,其中含二氧化硫、氧氣、氮氣、水以及一些雜質(zhì),如砷、硒等化合物礦塵等,雜質(zhì)和礦塵都會使催化劑作用減弱或失去作用。這種現(xiàn)象叫催化劑幅。水蒸氣對設(shè)備和生產(chǎn)也有不良影響。為此在進(jìn)行氧化反應(yīng)前,爐氣必須通過除塵洗滌(除去硒、砷等化合物)干燥等凈化設(shè)備應(yīng)除去有害雜質(zhì),凈化后的混合氣體主要含二氧化硫,氧氣和氮氣。
(b)二氧化硫氧化成三氧化硫,二層催化劑中裝有一個熱交換器,用來把硫酸的工業(yè)制法
(c)三氧化硫的吸收和硫酸的生成:為了更可能把三氧化硫吸收干凈并在吸收過程中不形成酸霧,工業(yè)上是用98.3%的硫酸來吸收三氧化硫,在吸收塔里一氧化硫從塔下部通入98.3%的硫酸從塔頂噴下,成品硫酸從塔底放出98.3%的硫酸。吸收三氧化硫后濃度增大,然后把它用水稀釋成稀硫酸,配制成各濃度的硫酸。
(d)尾氣中的二氧化硫回收:從吸收塔上部導(dǎo)出的沒有起反應(yīng)的氧氣和少量二氧化硫以及不起反應(yīng)的氮氣等氣體工業(yè)上稱尾氣,用尾氣中含少量二氧化硫放空氣中會造成大氣污染,尾氣中二氧化硫回收常采用氨吸收法
SO2+2NH3+H2O =====(NH4)2SO3
(NH4)2SO3+SO2+H2O ===== 2NH4HSO3 當(dāng)吸收液中亞硫酸氫銨達(dá)一定濃度后再跟93%的硫酸反應(yīng)放出二氧化硫氣體。放出的二氧化硫可用于制液體二氧化硫,硫酸銨可制成肥料。
鹽酸的工業(yè)制法之一
工業(yè)上制取鹽酸時,首先在反應(yīng)器中將氫氣點燃,然后通入氯氣進(jìn)行反應(yīng),制得氯化氫氣體。氯化氫氣體冷卻后被水吸收成為鹽酸。在氯氣和氫氣的反應(yīng)過程中,有毒的氯氣被過量的氫氣所包圍,使氯氣得到充分反應(yīng),防止了對空氣的污染。在生產(chǎn)上,往往采取使另一種原料過量的方法使有害的、價格較昂貴的原料充分反應(yīng)。
鹽酸的工業(yè)制法之二
鹽酸是氯比氫的水溶液。在制革、印染、食品、醫(yī)藥、化工、冶金等工業(yè)部門大量使用鹽酸。工業(yè)上生產(chǎn)鹽酸的主要方法是使氯氣跟氫氣直接化合,然后用水吸收生成的氯化氫氣體。氯化氫是在合成塔里合成的。
近年來,工業(yè)上還發(fā)展了由生產(chǎn)含氯有機(jī)物的副產(chǎn)品氯化氫制鹽酸。例如,氯氣跟乙烯反應(yīng),生成二氯乙烷(C2H4Cl2)。它再經(jīng)過反應(yīng)生成氯乙烯,后者是制聚氯乙烯的原料。
C2H4Cl2=C2H3Cl(氯乙烯)+HCl
氯化氫是制氯乙烯的副產(chǎn)品。
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