关于硫酸工业综合经济效益的讨论

第一篇：关于硫酸工业综合经济效益的讨论

第二节 关于硫酸工业综合经济效益的讨论

●教学目标

1.使学生常识性地了解化学科学实验与化工生产的区别。

2.使学生对于如何提高化工生产的综合经济效益有一个常识性的认识。3.通过课堂讨论培养学生分析问题和解决问题的能力。●教学重点

以硫酸工业为例对化工生产中如何提高经济效益的讨论。●教学难点

关于选择硫酸厂厂址的课堂讨论。●教学方法

讨论、自学、讲解等。●课时安排 共一课时 教具准备 投影仪、胶片 ●教学过程

［引言］前一节我们学习了硫酸生产的原料、流程和典型设备，并着重讨论了二氧化硫接触氧化反应的最佳工艺条件。确切地说，这仅仅是模拟化工生产。要想真正将化学实验结果应用到实际生产，必须在遵循科学原理的基础上着重考虑综合效益，即要求最大限度地提高劳动生产率、降低成本、保护生态环境，为国民经济部门提供质优价廉的化工产品。这同科学实验是不同的，在科学实验中，为了探索某个重要的原理或实现某个重要反应，有时可以不惜花费大量的时间和资金。下面，我们就以硫酸工业为例讨论在化工生产中的综合经济效益问题。

［板书］第二节 关于硫酸工业综合经济效益的讨论

［讲解］根据绿色化学和可持续发展的要求，一个现代化的化工企业，应该朝着无废物排出的“封闭式生产”的方向努力。那么工业生产上如何实现上述要求呢？这是工业生产需要考虑的第一个问题。

［板书］

一、环境保护与综合利用原料

［讲解］在化工生产中某一生产部门产生的三废，即废气、废液、废渣，往往可能是其他生产部门有用的原料。

［提问］硫酸工业生产中产生哪些废物？这些废物又如何处理呢？ ［学生回答］

［教师小结］硫酸生产的第三阶段，即三氧化硫的吸收阶段从吸收塔中排出含少量二氧化硫的废气。黄铁矿矿粉在沸腾炉中燃烧后产生大量废渣。炉气的净化、干燥过程中产生废液。

［讲解］这些废物若随意排放，不仅会造成严重的环境污染，影响人民身体健康，破坏生态平衡，不符合绿色化学和可持续发展的要求，而且还会造成某些原料的浪费，不利于降低生产成本，也不利于节约资源的要求。因此，在建设硫酸生产车间时，必须同步建设处理“三废”的设施，尽可能地将三废变成有用的副产品，实行综合利用。同时使“三废”的排放符合国家标准。

［引导］我们首先来看一下硫酸生产中“废气”的处理。［投影］硫酸生产中尾气的处理

［讲解］硫酸生产中尾气的处理有多种方法，具体采用哪种处理方法，取决于副产品的市场需求、成本核算等实际情况。

［过渡］请同学们完成上述化学方程式。［教师巡视］

［学生口述化学反应，教师板书］ ［板书］1.废气处理

①氨水吸收，再用硫酸处理 SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3

(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O ②用Na2SO3溶液吸收，然后加热吸收液 SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3

2NaHSO3Na2SO3＋SO2↑＋H2O ③用NaOH溶液吸收，再用石灰乳和O2处理 SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O Na2SO3＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋2NaOH 2CaSO3＋O2===2CaSO4

［讲解］沸腾炉中产生的废渣一般可作为制造水泥的辅料或用于制砖。若矿渣中含铁品位高，经处理后作为铁矿炼铁，则可获得更大的经济效益。

［板书］ 

［讲解］生产中产生的含有硫酸的废液，经处理后可作为劣质硫酸出售，也可用石灰乳中和制得副产品石膏。

［板书］

Ca(OH)2＋H2SO4===CaSO4＋2H2O ［转引］许多化学反应是放热反应，化工生产中若能充分利用反应热，这对降低生产成本具有重要的意义。

［板书］

二、能量的充分利用

［过渡］硫酸工业生产中如何充分利用能量呢？

［师］下面是硫酸生产过程中所涉及的三步反应的热化学方程式。［投影］

1.S(s)＋O2(g)===SO2(g);ΔH=－297 kJ/mol 高温111FeS2(s)＋O2(g)Fe2O3(s)＋2SO2(g);ΔH=－853 kJ/mol 423.SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l);ΔH=－130.3 kJ/mol ［师］很明显，上述反应均为典型的放热反应，假如我们能把这些热量充分利用，有什么重要的意义呢？

请大家看以下投影资料。

［投影并讲解］硫酸生产过程中要消耗大量的能量。例如，开动机器设备(矿石粉碎机、运输装置、鼓风机、泵等)需要电能，维持接触氧化适宜的温度(400℃～500℃)需要热能。由于硫酸生产过程中三个化学反应都是放热反应，可以充分利用这些反应放出的热能以降低生产成本。例如，在沸腾炉旁设置“废热”锅炉，产生蒸气来发电；在接触室中设热交换装置，利用SO2氧化为SO3时放出的热来预热即将参加反应的SO2和O2，使其达到适宜的反应温度。据测算，生产1 t硫酸约需消耗100 kW·h的电能，而相应量反应物在 生产过程中放出的反应热相当于200 kW·h的电能。

［讲解］以上资料显示：硫酸生产中如能充分利用“废热”，则不仅不需要由外界向硫酸厂供应能量，而且还可以由硫酸厂向外界输送大量的能量。

［板书］若充分利用“废热”，则不仅不需要由外界向工厂供能，而且还可以由工厂向外界供能。

［过渡］以上我们实际上是从物质和能量的充分利用讨论了工业生产的综合经济效益问题。下面我们讨论硫酸生产规模和厂址的选择问题。

［板书］

三、生产规模和厂址选择

［讲解］现代化工生产一般要求有较大的规模。因为大型化生产可以降低单位产量投资，便于热能的综合利用和提高劳动生产率，因而总的经济效益较大。

［投影］据报道，国外一套年产40万吨的硫磺制硫酸装置比年产20万吨的装置成本降低14%；我国一套年产10万吨的黄铁矿制酸装置比年产3万吨的装置成本降低23%。

［小结］考虑我国的实际情况，有关部门主张，在一般情况下，应发展年产4万吨以上的制硫酸装置。

［板书］1.生产规模——年产4万吨以上。

［过渡］化工厂厂址选择是一个复杂的问题，它涉及原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素。

［投影］影响化工厂选址的部分因素：

［过渡］为什么要考虑上述那么多的因素呢？请大家以硫酸厂厂址选择为例予以说明。

［提示大家阅读课本最后两个自然段进行回答］

［学生阅读完有关内容后回答］硫酸是一种腐蚀性液体，不能像普通固体化工产品那样可以较多地贮存，需要随产随销。硫酸的运输费用比较高。据估算1 t H2SO4的运价约为同质量黄铁矿矿石的三倍。这样就决定了硫酸厂靠近消费中心比靠近原料产地更为有利。因此，考虑到综合经济效益，硫酸厂厂址离硫酸消费中心不能太远。在决定建厂规模时，可以考虑在消费中心建厂规模大些，在边远或硫酸用量不多的地区，建厂规模小些。

环保问题是硫酸厂选址的另一个重要因素。硫酸厂对环境的污染是比较严重的。限于当前的技术水平，即使十分注意“三废”处理，也难以达到较高的环保要求。因此，硫酸厂不应建在人口稠密的居民区和环保要求高的地区。

［教师总结板书］2.厂址选择——原料、水源、能源、交通、土地供应、市场需求等。

［过渡］运用我们刚才学过的知识讨论两个问题。［投影］

1.在以下条件下，你认为A城市该不该建硫酸厂？

(1)A城市郊区有丰富的黄铁矿资源，水源、能源充足，交通方便。

(2)A城市需使用硫酸的工业不多，而离它远的B城市却是一个消耗硫酸甚多的工业城市。(3)A城市是一个风光秀丽的旅游城市，对环境保护的要求甚高，而且土地价格较贵，土地供应紧张。

［学生讨论回答］

［讲解］我们对三个条件要全面分析：第一个条件有利于在A城市建硫酸厂；第二个条件从市场需求和运输成本考虑，在A城市建厂不如在B城市建厂；第三个条件从根本上否定了在A城市建厂的设想。因为一个风光秀丽的旅游城市，对环保的要求一定很高。而且该地的土地价格也较贵。如果在该地建污染比较严重的硫酸厂，必然破坏旅游资源，得不偿失。所以应该在B城市建硫酸厂，再运输少量硫酸到A城市供应生产的需要，这样的资源配置比较合理。

［投影］

2.有人建议在C地建一个大型磷肥厂，并配套建一个大型硫酸厂。分析以下情况，判断此建议是否合理。

(1)C地是重要的农业区，需消耗大量的肥料。

(2)C地有丰富的磷灰石矿藏，水源、能源充足，土地价格较低，土地供应充足，交通方便。

(3)磷肥是由磷灰石［有效成分是Ca3(PO4)2］与H2SO4作用制得的，制造磷肥需消耗大量的硫酸。

(4)C地无磷肥厂和硫酸厂，在相邻的D地有丰富的黄铁矿资源。［学生讨论回答］

［讲解］题设有四个条件。第一个条件说明C地对于肥料有很大的市场需求。第二个条件指出C地有丰富的磷矿资源，而且其他条件也很优越，适于建大型磷肥厂。第三个条件指出制造磷肥需消耗大量硫酸，暗示建磷肥厂必须配套建硫酸厂。第四个条件指出该地无硫酸厂，而邻近的D地有丰富的黄铁矿资源，通过运输黄铁矿的方式在C地建硫酸厂是可行的。所以在C地建一个大型磷肥厂，并配套建一个大型硫酸厂的建议是正确的。

［布置作业］习题

一、2、3

二、1 ●板书设计

第二节 关于硫酸工业综合经济效益的讨论

一、环境保护与综合利用原料 1.废气处理

①氨水吸收，再用硫酸处理 SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3

(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O ②用Na2SO3溶液吸收，然后加热吸收液 SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3

2NaHSO3Na2SO3＋SO2↑＋H2O ③用NaOH溶液吸收，再用石灰乳和O2处理 SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O Na2SO3＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋2NaOH 2CaSO3＋O2===2CaSO4 

Ca(OH)2＋H2SO4===CaSO4＋2H2O

二、能量的充分利用

若能充分利用“废热”，则不仅不需要由外界向工厂供能，而且还可以由工厂向外界供能。

三、生产规模和厂址选择 1.生产规模——年产4万吨以上

2.厂址选择——原料、水源、能源、交通、土地供应、市场需求等。●教学说明

过去课本中关于化工生产的知识，只研究它的化学原理和简单生产流程，不研究经济效益问题，学生对化工生产的认识也就是片面的，本节内容对化工生产中的一些经济问题，作了常识性介绍。目的使学生对这些问题有一个初步的，概括的认识。

教学中以硫酸工业为例，从环境保护和综合利用原料，合理利用能量以及化工生产的规模和厂址选择三个方面展开讨论，将化工生产知识与工业经济观念密切结合起来，培养学生分析问题和解决问题的能力，这对于他们今后参加社会主义建设极为有用。

在教学策略上本课尽可能采用资料、投影多媒体等教学手段，以激发学生学习兴趣。通过阅读、讨论、讲解等教学方法，训练学生思维和阅读能力，同时增进师生之间，学生之间的交流与合作。

第二篇：硫酸工业发展史

摘 要:介绍了硫酸的发展历史及运用现代先进技术生产硫酸的原料结构及产业政策,硫酸工业的重要技术进展对环境保护的影响和未来应采取的对策。

硫酸是最重要的基础化工原料之一,主要用于制造磷肥及无机化工原料,其次作为化工原料广泛应用于有色金属的冶炼、石油炼制和石油化工、橡胶工业以及农药、医药、印染、皮革、钢铁工业的酸洗等。但是硫酸工业污染严重,硫酸工业的每一次技术进步都是在提高硫利用率的同时,减少废气、废水的排放,提高废热利用效率,做到资源利用率的最大化。

硫酸工业发展史

硫酸工业已有 200多年的历史。8世纪左右，阿拉伯人干馏绿矾（FeSO4·7H2O）得到一种腐蚀性液体，该液体即为硫酸。15世纪后半叶，B.瓦伦丁在其著作中，先后提到将绿矾与砂共热，以及将硫磺与硝石混合物焚燃的两种制取硫酸的方法。约1740年，英国人J.沃德首先使用玻璃器皿从事硫酸生产，器皿的容积达300l。在器皿中间歇地焚燃硫磺和硝石的混合物，产生的二氧化硫和氮氧化物与氧、水反应生成硫酸，此即硝化法制硫酸的先导。16世纪初，在波西米亚（Bohemia）开始以硫酸铁干馏法制造发烟硫酸。

1746年，英国人J.罗巴克依照以上方法，在伯明翰建成一座6英尺（lft=0.3048m)见方的铅室，以间歇方式制造硫酸。成为世界上最早的铅室法制酸工厂。1805年前后，首次出现在铅室之外设置燃烧炉焚燃硫磺和硝石，使铅室法实现了连续作业。1810年，英国人金·赫尔克开始采用连续方式焚硫，这是连续法生产硫酸的开端。

19世纪30年代，英国和德国相继开发成功以硫铁矿为原料的制酸技术。之后，利用冶炼烟气制酸亦获成功。

第二次世界大战后，硫酸需求量迅速增加，硫酸工业发展逐渐加快。生产技术的发展主要表现为：生产装置的大型化，开发和采用生产强度更高的新型反应技术和新型单元操作设备，生产控制自动化，节能与废热利用，新型材料的采用等。20世纪50年代初，德国和美国同时开发成功硫铁矿沸腾焙烧技术；1964年，德国拜耳公司首先采用两转两吸技术；1971年，德国拜耳公司又首先建成一座直径4m的沸腾床转化器；1972年，法国尤吉纳-库尔曼公司建成第一座以硫磺为原料的加压法装置，装置操作压力为0.5Mp,日产酸550t(100%H2SO4)；20世纪80年代初，前苏联学者提出非稳态转化器，1982年实现工业化。其它还有：低温位废热利用的发展，环状及含铯低起活温度新型催化剂的应用，三废治理及综合利用等，都标志着硫酸生产技术的进展。

硫酸工业的生产技术进展二次转化工艺

一次转化流程的转化率较低,仅95%左右,排放尾气的二氧化硫浓度可达到14500mg/m3,直接排放会严重污染环境,需要进行氨(碱)吸收处理。我国于1965年在上海硫酸厂首先采用两次转化技术并获得成功,该技术随后在全国推广应用并不断完善和发展。1989年南化研究院完成了/3+20两次转化工业试验,使二氧化硫转化率进一步提高到99.7%以上。排放尾气二氧化硫浓度在877mg/m3以下,满足960mg/m3的排放标准。由此可见,二次转化工艺的应用,促进了硫酸工业的发展,同时降低了硫酸企业排放废气的污染物浓度,改善了大气环境质量。稀酸洗净化

目前国内制酸净化流程有水洗和酸洗两种,水洗工艺是我国为发展硫酸所独创的净化工艺,除砷、除氟效率高,对发展我国硫酸工业起了重大作用;但耗水量大、污水排放量大、硫资源损失大等,对新建工程已不再推荐水洗流程。

酸洗流程的特点是技术可靠,设备先进,除尘、除砷、除氟能满足净化要求,排污量小,操作费用低,但一次投资较高。随着国家环保条例的日趋严格和水资源的匮乏,新建硫酸装置基本都采用稀酸洗净化流程。低二氧化硫浓度制酸工艺

2002年,我国有色冶炼行业副产二氧化硫总量约6200k,t其中用于制酸的约4770k,t未经治理而直接排入大气的约1200k,t这不仅浪费了大量的硫资源,而且对环境造成严重污染。这类烟气通常气量及气浓度波动大,而且二氧化硫的平均含量低,不能用常规工艺制造硫酸。如何治理这类烟气将直接关系到这类企业可否持续发展及生存。

国内利用低浓度二氧化硫烟气制硫酸主要有两种工艺:一种是株州冶炼厂从丹麦引进的WSA工艺,该工艺转化率较高,尾气能达标排放,但装置投资昂贵,操作要求相对苛刻,操作负荷弹性较小。另一种是非稳态转化工艺。非稳态转化装置投资费用较低,操作较易,对负荷波动的适应性较强,较适合我国中、小型冶炼企业选用;但该工艺不能从根本上解决问题,而且尾气排放不能达到国家标准。针对存在的问题,国内通常的做法是改变冶炼工艺,产生的二氧化硫浓度达到8%~12%,可以利用目前成熟的两转两吸制酸工艺进行制酸,二氧化硫的转化率不低于99%,尾气排放可以达到国家标准。在不能改变冶炼工艺时,对制酸后尾气采用碱性液吸收,以达到国家环保要求。催化剂的改进

硫酸催化剂是转化率高低的关键因素,从铂系到铁系,最后发展到钒系,除转化率不断提高外,其耐砷、耐氟等抗毒物能力不断增强。目前国外催化剂的研究比较活跃,不断有新产品推出,除原有型号外,还开发了含铯催化剂,转化率达到99.7%~99.8%,排放尾气中二氧化硫含量减少36%~50%。国内催化剂目前在装填量、总转化率和使用活性方面存在较大差距,两转两吸工艺转化率达到99.5%已属不易,多数仅98.0%~99.3%,排放尾气达不到环保要求。建议加强催化剂的研究,提高其转化率,减少污染物排放量。对策和展望注重环境保护

硫酸工业是一个污染较重的行业,随着技术进步和严格管理,对环境影响的程度亦日渐降低。目前,我国规定硫酸排放尾气二氧化硫浓度为960mg/m3,但工业发达地区由于空气污染,大气中的二氧化硫浓度已经超标,必须在达标排放的基础上进行治理,满足总量控制的要求,降低对大气环境的污染。对于生产中的酸性废水,一方面通过工艺过程的改进减少酸性废水的产生,另一方面对排放的污水以石灰乳或电石渣等中和处理,达标后排放。以硫铁矿为原料的硫酸生产企业,还生产含铁的矿渣,目前许多企业将矿渣外售,供水泥和钢铁工业使用,有的企业综合利用硫铁矿渣制成铁系的涂料产品,暂时不能利用的设置渣场堆放。总之,对硫酸生产所排放的废气、废水及废渣仍应继续治理,尽可能降低其危害生命和对环境的影响,使硫酸工业自身得以持续发展。

河南省硫酸企业较多,但规模较小,最大的仅25万t/a,且工艺落后,有众多冶炼烟气制酸还采用一转一吸工艺,即浪费了硫资源又污染了环境。我省是一个农业大省,需要发展硫酸以促进磷复肥的发展,应立足于硫铁矿制酸和冶炼烟气制酸,同时有条件地发展硫黄制酸。在采用新工艺的同时,二氧化硫控制区还应采取尾气吸收工艺来减少二氧化硫排放量。加强新工艺开发应用

目前,国外对改进硫酸工艺进行了广泛的研究,有多项成熟的工艺应用于硫酸生产,其主要有加拿大Cansolv工艺公司开发的在一转一吸装置后增设一套吸收系统,用二胺溶液吸收尾气中的二氧化硫,然后通过加热汽提,解吸出纯净的二氧化硫,返回干燥塔循环使用,装置的最终二氧化硫排放浓度可低至50mg/m3;LockwoodGreenePetersen公司开发的SPANE工艺,意即接近于零排放的硫酸生产工艺,是将古老的塔式法与现代的接触法工艺相结合,装置的投资相当于标准两转两吸的93%,操作能耗相当于79%,尾气二氧化硫浓度为8.8mg/m3;印度Poseidom工程咨询公司开发的尾气循环工艺,将一部分三氧化硫吸收塔排出的尾气送回二氧化硫转化器,代替空气作为冷激气,采用一转一吸工艺时,尾布均匀,其活性组分的主要晶相是C-Fe2O3,而采用其他方法生产的催化剂主要晶相是A-Fe2O3。据文献报道[4],不同晶相的Fe2O3还原后的催化剂,其一氧化碳变换反应的活化能不同,A-Fe2O3还原后的一氧化碳变换反应活化能约为108.8kJ/mo,l而C-Fe2O3还原后的一氧化碳变换反应活化能约为50.2kJ/mol,因此C-Fe2O3的活性明显高于A-Fe2O3的活性。另外C-Fe2O3的晶格常数为8.33!,属于立方晶系结构,而还原后的催化剂Fe3O4晶格常数为8.39!,也属于立方晶系结构,因此B113催化剂还原前后晶系和晶格常数变化很小,提高了催化剂使用强度,而A-Fe2O3属于立方晶系结构,晶格常数为5.414!,与还原后Fe3O4的晶系和晶格常数有较大的变化,故使用时易引起催化剂强度下降。

综上所述,B113催化剂具有低温活性好、活性温区宽、机械强度高等特点,是一种节能型变换催化剂。3.2 蒸汽消耗低由于B113催化剂的反应活化性能低,本征活化能为70.53kJ/mo,l蒸汽的消耗低于同类催化剂水平。从运行统计数据看,去除由于原料气中氧含量和一氧化碳含量巨大波动造成蒸汽消耗增高的原因,汽气比仍小于0.6。抗干扰能力强

在化工生产操作过程中,都不可避免地遭受主观客观、内部外部等因素的干扰。例如,电、蒸汽以及仪表空气等的突然中断,操作人员的疏忽,催化剂飞温;水煤气中硫化氢含量偏高等。2003年8月,由于造气炉煤气阀门故障,原料气中氧含量超标,最高氧含量达0.7%,变换炉热点温度到达627e。通过增加蒸汽调节床层温度,降低负荷维持生产,在高氧气量的情况下,系统运行5h。2004年9月由于连绵的雨水,使蒸汽温度降低到205e,入炉煤气温度不足260e,床层温度只有340e,装置仍然能满足后续工段的满负荷运行。开停车方便

B113催化剂的开停车非常方便。短期的停车只需蒸汽保温,当床层温度不低于290e时,开车只需要1~2h,出口一氧化碳可达到规定指标。长期停车如果不检查变换炉内部,催化剂不必氧化,简单隔离即可,但与空气和工艺气体不能接触。尽管温度降低到露点以下时蒸汽会在催化剂上冷凝成水,但对催化剂无损害。如果床层温度降到常温,则需要进行升温操作,升温介质可用转化工艺气、过热蒸汽、氮气。从常温升温到开车10h即可完成。参考文献:

[1] 武希彦.中国硫酸工业的现状及展望[J].磷肥与复

肥,2003,(5):1-2.[2] 黄 新.促进我国硫铁矿制酸的发展[J].硫酸工业,2004,(5):15-19.[3] 郭景芝.国外硫酸工艺技术进展[J].化工生产与技

术,2003,(10):25-28

[4] 武利平,徐其胜.ICI71-1和B113型变换催化剂的升

温还原及生产使用[J].化肥设计,1999,(37):48-50.

第三篇：【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第三册 第五单元 硫酸工业 第二节关于硫酸工业综合经济效益的讨论(备课

●备课资料

一、2005年我国硫酸需求预测

据专家估计，2005年我国硫酸产品的需求量就达2776.03万吨。

我国是一个农业大国，随着我国农业的发展，特别是磷肥产量的不断增长，硫酸产品的需求量也在不断地增长，90年代以前，虽然表观消费量增长较快，但进口量很小。近年来我国硫酸产品的净进口量和表观消费量逐年增加。

目前我国硫酸产品消费构成为：化肥约占72%，化工产品约占10%，轻工产品约占7%，其他约占11%。化肥是硫酸消费的最大用户。我国是一个农业大国，化肥的用量在逐年增长，特别是高效复合型化肥将是今后化肥工业的发展方向，致使对硫酸产品需求量的增长将有较大的促进。

硫酸作为一种无机强酸产品在我国发展很快，1994年我国硫酸的产量为1530.4万吨，到了1998年我国硫酸产量已达1911.4万吨，平均每年增长95.25万吨，平均年增长率为5.8%。预计2005年我国硫酸产量可达2687.5万吨。

近年来，随着我国化肥工业的飞速发展，硫酸产品的消费量也在不断递增，1994年我国硫酸产品的表观消费量为1530.5万吨，到了1998年我国硫酸表观消费量已达到了1940.6万吨，平均每年表观消费量增长102.5万吨，平均年表观消费增长率为6.15%。

因此，按近年我国硫酸产量和消费量的平均增长率推算，到2005年我国硫酸产量将满足不了需求，约有89万吨的缺口。

目前，我国硫酸工业与国外比较，存在的主要问题是规模小、热利用率不高等。开发大规模、低能耗的硫酸生产装置，前景看好。

二、我国硫酸工业存在三方面问题

国家化工品质量抽查中发现，我国硫酸工业目前主要存在以下三方面问题： 一是产品出厂检验不规范仍然存在。一些小型企业产品出厂检验手段不完善，计量器具校验不定期，标准溶液标定不规范，有个别企业甚至连工业硫酸(GB534－89)国家标准文本也没有。

二是国内工业硫酸已供大于求，但一些企业仍盲目上马。国内的部分企业缺乏必要的市场预测和论证，依旧建设新的装置和扩大生产规模。同时受进口化肥、硫酸的冲击，硫酸需求量减少，导致供大于求的局面更趋严重。

三是企业竞相将硫铁矿制酸改为硫磺制酸。各企业为了降低成本，纷纷将硫铁矿制酸改为硫磺制酸，但这势必直接影响硫铁矿制酸工业的健康发展，同时，还使我国硫磺制酸行业易受国际市场的控制。

三、硫酸工业面临两大挑战

业内专家认为，资源利用和技术改进仍是硫酸工业生存和发展面临的两大挑战。

硫磺资源有限影响硫酸工业发展。近年来，各企业为了降低成本，竞相将硫铁矿制酸改为硫磺制酸，国际间硫磺需求量的短缺也促使国内硫磺制酸装置纷纷上马。按2010年远景规划，我国将在云南和贵州兴建两个大型磷肥基地，自然增大了国内市场对硫酸的需求量。据估计，届时我国对硫磺的年进口将达4万万吨，我国也将成为世界最大的硫磺进口国，同时面对的风险也相应增大。国内大部分硫磺制酸装置以进口硫磺为原料，影响硫磺市场价格的因素不仅是世界硫磺的供需平衡，还包括国内商家对硫磺资源的需求，据估计，随我国硫磺进口量的不断增长，至2000年底之前，全球硫磺供求关系将呈现新局面，甚至在年初硫磺价格就会开始上涨。大量进口硫磺制酸势必影响硫铁矿制酸工业的健康发展，同时也使我国硫磺制酸行业易受国际市场的控制。

业内专家认为，为防止国内行业过分依赖进口资源而再度出现此类现象，进口硫磺的数量必须适度控制，力求使世界过剩量维持足够水平，防止硫磺价格的上涨，我国已严格了硫

磺进口审批手续，并要求现有硫铁矿制酸装置要审慎，严禁轻易将硫铁矿制酸改为硫磺制酸，力求每年必须进口的硫磺数量保持较低水平，便于应对国际市场的变化。我国硫铁矿制酸仍占硫酸产量的大部分，近年贵州省发现的储量逾百亿吨的特大型硫铁矿，该矿具有矿质好、易开采、成本低的特点，显然，这一新矿的发现与开发，不仅能为西南地区的硫酸工业提供大量质优价廉的原料，同时，随我国加工外油能力的增大，石油中可回收大量硫酸，也为我国硫资源供应开辟了令人乐观的前景。为使硫酸行业具备回避进口、减少国际市场冲击的能力，我国应合理调整资源利用结构，立足于本国资源，加速开发现有资源，如贵州新矿，同时保护现有矿山的生产能力，使国内在硫资源供应上保持足够的实力，当然，这需要政策的倾斜和各级主管部门给予经济上的扶持，而且，应利用有色冶炼工业迅速发展的有利形势，发展烟气制酸技术，而对于进口原料合理调节，价廉多进、价高少进，既可以充分利用，又不能过分依赖。

硫酸生产污染严重。相比而言，以硫磺为原料则可使净化污水中不含砷、氟重金属等杂质，易达到排放标准。但硫铁矿制酸毕竟是我国硫酸生产的重头戏，我国必须对硫铁矿制酸加大科技投入，依托科技创新改进生产工艺，降低成本，有效利用我国资源优势，尽量减少进口，降低对国际市场的依赖。

硫酸工业协会武希彦理事长介绍说，硫酸工业加强环境污染的治理，严格评价硫铁矿制酸工艺，控制污物排放量也是行业工作重点。硫铁矿制酸污染严重的原因不仅仅在于工艺，我国现有的硫酸生产厂家近600个，多数规模小、布点广泛，不仅不利于管理，还给周围环境造成极大的危害，部分小硫酸厂废气、废水排放超标。据报道，国内工业硫酸已供大于求，但一些企业对市场缺乏必要的预测和论证，只顾及眼前利益，依旧建设新装置和扩大生产规模，同时受进口化肥、硫酸的冲击，供大于求的局面日趋严重。各自为政、混乱生产致使有些企业产品出厂检验手段不规范。一方面是企业面临严峻的治污任务，一方面是有些企业盲目上马，如此恶性循环的原因就是行业缺乏有序的宏观调控，大量的资金搁置在生产过剩产品的工艺上，与其如此，莫不如增加技术改造的投入，通过大型化、集约化和科技创新改进现有工艺，有效利用资源；消灭污染，加强环境治理。

四、硫磺制酸应在几方面加大研究和开发力度

专家认为，虽然我国硫磺制酸近几年得到较大发展，但与国外比还有较大差距，为了加快我国硫磺制酸的发展，应在以下几方面加大研究和开发力度：

1.装置大型化。据资料介绍，硫磺制酸装置能力在1200 t/d以上时，国外硫磺制酸装置最大规模已达3000 t/d，大部分装置在1000 t/d以上，因此我们应着手开发1000 t/d以上的大型硫磺制酸装置。

2.采用先进的技术工艺。两转两吸流程在工艺、设备上已日趋成熟，新建装置应尽量采用两转两吸流程，同时应选用高活性、低燃点的新型钒催化剂，从而提高转化率，降低能耗和减少二氧化硫排放。

3.综合利用余热资源。应充分利用硫磺制酸过程中产生的大量高、中、低温余热。高、中温余热可用于产生中压或次高压蒸气，低温余热可利用HRS装置回收低压蒸气。

4.消化吸收引进的国外先进设备。我国新建或改建硫酸装置中从国外引进了许多先进装置，如上海硫酸厂15万吨/年硫磺制酸装置引进了美国TECHNOTHERM公司制造的火管锅、日本的硫磺泵和硫磺喷枪等。这些设备使用寿命长，性能好，国内厂家应积极消化吸收其制造技术，提高我国硫磺制酸装置总体水平。

5.提高装置自动化水平。硫磺制酸流程简单，操作简便，工艺稳定，容易实现微机自动控制。目前国内现有硫磺制酸装置与国际先进水平相比有很大差距，在新建或改建硫磺制酸装置时，应采用微机集散控制系统，提高装置的自动化水平。

五、研究性课题示例

工业设计：化工厂的选址以及工艺流程的设计。

研究建议：诸如硫酸厂、硝酸厂等化工厂的选址直接关系到人们的生活、工厂的持续性发展。选址需选择在远离市民生活区，需选择在交通发达、水源丰富的地方，需考虑到环境保护措施，如尾气的排放等等因素。

参考答案：

按现代的设计标准，需要建立生态工业园区。所谓生态工业园区，就是依据循环经济理论和工业生态学原理而设计成的一种新型工业组织形态，是生态工业的聚集场所。生态工业园区遵从循环经济的减量化(Reduce)、再使用(Reuse)、再循环(Recycle)的3R原则，其目标是尽量减少区域废物，将园区内一个工厂或企业产生的副产品用作另一个工厂的投入或原材料，通过废物交换循环利用、清洁生产等手段，最终实现园区的污染物“零排放”。工业生态学将工业园区这样一个人工生态系统设想为自然生态系统，也存在着物质、能量和信息的流动与储存，并通过工业代谢研究，利用生态系统整体性原理，将各种原料、产品、副产物乃至所排放的废物，利用其物理、化学成分间的相互联系、相互作用，互为因果的组成一个结构与功能协调的共生网络系统。从环境保护角度来看，生态工业园区才是最具环保意义和生态绿色概念的工业园区。

生态工业园区与一般的工业园区是有本质区别的，其园区内企业之间的关系更为复杂，并且生态工业园区的建立要比一般的工业园区困难得多。在生态工业园区中，由于一个企业产生的“废物”或副产品是另一个企业的“营养物”，园区内彼此靠近的工业企业或公司就形成一个相互依存、类似于自然生态食物链过程的“工业生态系统”。我们通常用“工业共生”“要素耦合”和“工业生态链”等概念来表征这种工业企业之间的关系。

生态工业园区大致可分为3种类型，即改造型、全新型和虚拟型。改造型园区是对现已存在的工业企业通过适当的技术改造，在区域内成员间建立起废物和能量的交换关系；全新型园区是在园区良好规划和设计的基础上，从无到有地进行开发建设，使得企业间可以进行废物、废热等的交换；虚拟型园区不严格要求其成员在同一地区，它是利用现代信息技术，通过园区信息系统，首先在计算机上建立成员间的物、能交换联系，然后再在现实中加以实施，这样园区内企业可以和园区外企业发生联系。虚拟型园区可以省去一般建园所需的昂贵的购地费用，避免建立复杂的园区系统和进行艰难的工厂迁址工作，具有很大的灵活性，其缺点是可能要承担较昂贵的运输费用。

比如，浙江省衢州沈家工业园区位于钱塘江上游，紧临无机化工原料基地和氟化工基地，易获得充足的化工原料，具备发展精细化工的有利条件。该园区现已有几十家化工企业入驻发展，并已成为当地经济发展支柱，但由于化工企业易造成环境污染，使得园区保持水体清洁的任务十分艰巨。该园区在建设规划过程中，着重从以下几个方面入手：

①产品规划和物质集成：通过对园区的产品和企业现状的充分分析，综合考虑集聚性、市场风险性、技术可行性等因素，辨析出适合沈家园区发展的优势产品集合；在以上工作的基础上，提出了物质替代和源头削减、废物的利用和交换、废物再循环3个不同层次上的物质集成方案；最后对园区企业区划进行了探讨。

②废水集成：在对园区企业用水、排水整体情况进行科学分析的基础上，详细讨论了在企业内部、企业间及园区整体3个不同的空间范围内拟采用的技术性对策，以有效改善园区的废水系统和园区整体水环境；提出了包括加强对企业的用水、排污、治污信息进行采集和加工，合理的水资源收费和废水处理设施使用收费等在内的一系列管理方案，对企业的用水、排水行为进行调节。

③信息系统建设：该系统包括入园企业评价系统和生态工业园区管理信息系统。前者能够科学评价企业发展前景、经济效益、环境效益以及入园后对园区贡献等多方面因素，为园区的招商管理和决策提供依据；后者将推动园区的高效管理，并为企业和园区的互动提供重

要途径。

*研究性课题推荐 课题一

社会调查：酸雨对我国名胜古迹的影响。

研究建议：可选择一些旅游景点，如敦煌莫高窟、张家界、九寨沟等名胜，走访当地老人，查阅当地的地方志，看我国近年来随着工业的发展，酸雨程度的强弱以及采取的措施。

课题二

调查受大气污染严重的地区和大气污染影响较小的地区，居民医疗费用在总支出中所占的比例，哪些疾病所占的费用比例最大？与当地哪些工厂的废气排放有关？

第四篇：硫酸工业 第一节 接触法制硫酸

[硫酸工业 第一节 接触法制硫酸]

“硫酸的工业制法——接触法”教学设计【教学目标】（1）能准确表述接触法制硫酸的三个重要阶段、反应原理及主要设备的名称、构造和作用，硫酸工业 第一节 接触法制硫酸。（2）能说明黄铁矿锻烧前粉碎的原因，通入强大空气流的目的、炉气净化的原因和方法。（3）能说明热交换器怎样进行热交换，吸收塔怎样吸收三氧化硫的。（4）能解释和说明加快和充分吸收三氧化硫的措施。（5）能说出二氧化硫在大气中的危害、酸雨的成因及大气污染的主要来源。（6）能说出环境污染的主要方面及防止污染的一些措施，增强环境意识作环境保护的宣传者、行动者。（7）能通过本节的学习，说明工业生产中加快反应，提高原料利用率，节约能源及环境保护的一些措施和方法。（8）掌握多步反应计算题的简单解法即关系式法。【教学重点】接触法制硫酸的化学反应原理，环境污染的危害及环境保护的重要性。【教学难点】主要设备的构造和物料流动的方式、有关的化工生产原理。【教学过程】[投影]学习目标即教学目标[叙述引入]同学们，我们初中学习过硫酸的知识，硫酸是化学工业中最重要的产品之一。它在工农业生产、科学实验和国防建设中，具有十分广泛的用途。[投影]硫酸可以用来制化肥，如磷肥、氮肥等。可以在金属加工和金属制品电镀以前，除去金属表面的氧化物膜，可以制取许多有实用价值的硫酸盐，如硫酸铜、硫酸亚铁等，还可用于精炼石油，制造炸药、农药、染料等，实验室中常用作干燥剂。[设疑引入]硫酸有那么多用途，工业上是如何生产的呢？请同学们根据所学过的硫及其氧化物知识，讨论生产硫酸的原理。[说明]许多同学想到用硫燃烧生成二氧化硫，这固然是一种方法，但根据我国资源情况，实际生产中通常用燃烧黄铁矿的方法来制取二氧化硫，二氧化硫转化为三氧化硫，是在接触室内进行的，因此，称为接触法制硫酸。[投影板书]课题、标题及原理[衔接过渡]接触法制硫酸分三个阶段，第一阶段是二氧化硫的制取和净化，第二阶段是二氧化硫氧化成三氧化硫，第三阶段是三氧化硫的吸收和硫酸的生成，我们看到一阶段。[投影板书]第一阶段及反应原理[讲述]分析讲述黄铁矿燃烧反应的方程式，交代配平方法（奇偶法）[出示模型]讲解沸腾炉的构造。[动画显示]沸腾炉内物料进出方式[投影]思考讨论1．焙烧黄铁矿的炉子为什么叫沸腾炉？黄铁矿为什么要粉碎？为什么通入强大的空气流？燃烧黄铁矿为什么不要多加燃料？2．为什么通入接触室的混全气体必须净化？怎样净化？净化后气体成分是什么？[强调讲述]黄铁矿燃烧反应是放热的，故燃烧的黄铁矿不需要多加燃料，扩大反应物的接触面，通入强大的空气流可以加快反应，提高原料利用率，这种方法常用于工业生产中。[衔接过渡]被净化后的炉气主要成分是二氧化硫、氧气和氮气，常温下较难转化为三氧化硫，加热到400~500℃，在催化剂的作用下，能较快地转化为三氧化硫，请写出反应方程式，说明反应特点。[投影板书]第二阶段及有关反应原理[反馈矫正]根据学生讨论情况，说明书写方程式，注意事项，交代清楚反应的特点，说明高温和使用催化剂可以加快反应，缩短生产时间，提高效率。[动画显示]气体流向。[投影]填空3．接触室中热交换气的作用是_______________________________________________4．从接触室出来的气体成分是_________，原因是_____________________________[强调讲述]热交换气中冷热气体的流向是相反的，冷的气体（SO2、O2、N2）被预热，而热的气体（SO3、SO2、O2、N2）被冷却，这种方式能够节约能源，在工业生产中广泛采用。二氧化硫与氧气生成三氧化硫的反应是可逆反应，因此从接触室出来的气体为三氧化硫、二氧化硫、氧气和氮气的混合气。[衔接过渡]从接触室内出来的混合气体，通入吸收塔内，三氧化硫被吸收转化为硫酸，该阶段称为三氧化硫的吸收和硫酸的生成。[投影板书]第三阶段及反应原理[投影]5．吸收三氧化硫为什么不用水和稀硫酸而用98.3%的浓硫酸？浓硫酸为什么必须从塔顶喷下？[讲解]三氧化硫与水反应，放出大量的热，用水或稀硫酸吸收三氧化硫易形成酸雾，酸雾的形成不利于气体三氧化硫被进一步吸收，吸收速度慢，且吸收不完全，98.3%的浓硫酸从塔顶淋下，气体由下往上，流向相反，充分接触，吸收更完全，由此看来工业生产上特别重视生产的速度及原料的利用率。[出示模型]讲解吸收塔构造。[动画显示]三氧化硫的吸收过程。[总结归纳、动画显示]设备流程、生产流程。[投影]6．接触法制硫酸分几个阶段？有几个重要反应？几种典型设备？几种净化方式？几个地方运用逆流原理？几个地方采用了加快反应的措施？几个地方采用了充分利用原料的措施？[归纳讲述]同学们，我们通过接触法制硫酸的学习，了解了工业制硫酸的原理，但这还是不够的，工业生产中还有很多问题要处理，例如，如何提高原料的利用率，如何加快反应的进程，如何节约能源降低成本，如何保护环境，防止污染等等，这些都是工业生产中的实际问题，应该引起同学们的注意，化学教案《硫酸工业 第一节 接触法制硫酸》[投影]练习题：燃烧1吨含二硫化亚铁90%的黄铁矿，在理论上能生产多吨98%的硫酸（设有1.5%的硫留在炉渣里）？[试题分析]本题考查化学运算技能，同学们常用的方法是分步计算法，根据方程式先求出二氧化亚铁的质量，再求二氧化硫和三氧化硫的质量，最后求出硫酸的质量，但这种方法要求的量太多、太麻烦，题目中只要求求出硫酸的质量，因此可以直接找到起始物质与最终产物硫酸的关系式求解。解析：由工业生产硫酸的反应方程式可得下列关系式：设：能生成98%的硫酸x吨 FeS2 → 2SO2 → 2SO3 → 2H2SO4 120 2×981t×90%×(1-1.5%)xt×98% x=1.478这种计算方法叫关系式法，即根据多个有联系的方程式计算时，可以依据方程式式找到各物质之间量的关系式，直接计算求解。[设疑过渡]从吸收塔出来的气体叫尾气，其成分是什么？能否直接排入大气？另外，黄铁矿燃烧后的矿渣能否弃置，这是我们研究的另一重点内容，即环境保护。[分析讲述]矿渣弃置堆放既占地又污染环境，还会造成资源的浪费，矿渣的主要成分是三氧化二铁，可以用来炼铁，变废为宝，吸收塔出来的气体是氧气、氮气和少量的二氧化硫，直接排入大气会造成环境污染，必需净化处理，通常用碱液吸收。[设疑深入]二氧化硫污染环境到底会造成什么样的危害呢？[投影]7．二氧化硫对环境造成什么危害？酸雨怎样形成的？有何危害？大气污染的主要来源是什么？如何消除大气污染？8．环境污染分为哪几类？工业三废包含哪几方面？防止和消除环境污染的根本途径是什么？[投影]环境污染的分类 环境污染 大气 水 工业三废（废气、废水、废渣）土壤 农药、化肥及生活用品 食品 自然资源的不合理开发利用 „„[播音]录音资料1：环境污染的危害 录音资料2：环境政策 录音资料3：环境的治理及保护[播放] 录像资料1：环境污染的危害 录像资料2：环境的治理及保护[强调指出]我们每位同学都要做环境的坚定保护者，从我做起，从小事做起，从现在做起，注意环境保护的宣传，坚信，环境问题必将随着科学技术的进一步发展，而得到人类有效的解决，那时，祖国的天空会更蓝，河流会更清。[布置作业]书面作业：1．教材78页数题 2．教材87页3题 课外作业：调查我们周围的环境污染状况 硫酸工业 第一节 接触法制硫酸

第五篇：硫酸 硝酸工业三废处理

硫酸工业三废处理

硫酸生产中的“三废”处理硫酸厂的尾气必须进行处理，因为烟道气里含有大量的二氧化硫气体，如果不加利用而排空会严重污染空气。

1)尾气吸收①用氨水吸收，再用H2SO4处理：SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2↑+H2O ②用Na2SO3溶液吸收：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3

③用NaOH溶液吸收，再用熟石灰和O2处理；（此方法反应复杂，还可能发生其他反应）

SO2+ NaOH = NaHSO3

NaOH +NaHSO3= Na2SO3+ H2O Na2SO3+Ca(OH)2= CaSO3↓+ 2NaOH 2 CaSO3 + O2= 2CaSO4 或者一是进行第二次氧化，即直接将尾气再次通入接触室让其反应；二是两次氧化后的气体加以净化回收处理

2)污水处理硫酸厂废水中含硫酸，排放入江河会造成水体污染。通常用消石灰处理：Ca(OH)2+ H2SO4=CaSO4+2H2O。生成的硫酸钙可制建材用的石膏板。

3)废热利用硫酸工业三个生产阶段的反应都是放热反应，应当充分利用放出的热量，减少能耗。第一阶段黄铁矿燃烧放出大量的热，通常在沸腾炉处设废热锅炉，产生的过热蒸汽可用于发电，产生的电能再供应硫酸生产使用（如矿石粉碎、运输，气流、液流等动力用电）。第二阶段二氧化硫氧化放热可用于预热原料气，生产设备叫热交换器，原料气又将三氧化硫降温，再送入吸收塔。

4）废渣的利用黄铁矿的矿渣的主要成分是Fe2O3和SiO2，可作为制造水泥的原料或用于制砖。含铁量高的矿渣可以炼铁。工业上在治理“三废”的过程中，遵循变“废”为宝的原则，充分利用资源，以达到保护环境的目的。

硝酸工业废气物治理

硝酸装置最大的污染就是尾气排放，俗称“黄龙”，其主要有害成分是氮氧化物(N0)，如NO，N0：硝酸生产排放的氮氧化物等有害物质与硝酸生产的方法及吸收操作条件的选择有密切关系，稀硝酸吸收法

利用NO，NO 在硝酸中的溶解度比在水中大的原理，可用稀硝酸对NO 非其进行吸收。从吸收塔出来的尾气进入尾气吸收塔底部与稀硝酸逆流接触，经过净化的尾气进入尾气透平，回收能量后放空。吸收了NO 后的稀硝酸，返回吸收塔顶部流下，作为吸收部分液与工艺气逆流接触，在吸收塔底部有二次空气引入与下流的酸逆流接触，脱 除其中的NO ．2 碱液吸收法

用碱液等温吸收NO 制亚硝酸钠处理硝酸尾气，反应机理如下： No+ NO2+ H2O — — 2HNO2 2HNO2+ Na2CO3— 2NaNO2+ H2O+ CO2 2NO2+ Na2CO3一NaNO2+ NaNO3+ CO2 此方法用碱液吸收NO 时无NO放出，吸收速度快，反应较完全，当NO氧化度小于50 时，只产生亚硝酸盐。而亚硝酸盐在工农业、医药、食品等方面都有着广泛的用途。在常压法生产硝酸的工艺此法被广泛用于尾气处理。但是此法生产的亚硝酸钠质量较低，产量也受到硝酸产量的影响。选择性催化还原法

选择性催化还原法通常利用氨为选择性催化还原剂，氨在铂催化剂上只是将尾气中氮氧化物还原，基本上不与氧反应。反应如下： 4NH3+ 6NO一5N2+ 6 H2O8NH3十6NO2-7N2+ 12H2O 此反应的适宜温度要控制在220~260。C为宜，因为温度过高会发生其他副反应，且随着温度升高副反应会明显增强。用氨作选择性催化还原剂，转化率可达9O 以上，但从经济上来看，该法将NOz还原为N。，浪费了宝贵的NO 资源。

非选择性催化还原法

含NO 的气体，在一定温度和催化剂作用下，与还原剂发生反应，其中NO：还原为Nz，同时还原剂与气体中的氧反应生成水和CO。还原剂有氢、甲烷、CO等。金属铂、钯可作为非选择性催化还原的催化剂。

2H2+2NO 一2H2 O+N22H2+ O2— — 2H2O4H2+ 2NOz— — N2+ 4H2o CH4+2o2一CO2十2H2o CH4 +4NO— CO + 2N2+ 2H2O CH4 +2NO2一CO2+ N2+ 2H2O