『壹』 工業如何制硫酸
一、接觸法制硫酸的原理、過程及典型設備 1．三種原料：硫鐵礦（FeS2）、空氣、水。利用接觸法制硫酸一般可以用硫黃、黃鐵礦、石膏、有色金屬冶煉廠的煙氣(含一定量的SO2)等。其中用硫黃作原料成本低、對環境污染少。但我國硫黃資源較少，主要用黃鐵礦（主要成分為FeS2）作生產硫酸的原料。 2．三步驟、三反應：（1） 4FeS2 +11O2=== 2Fe2O3+8SO2（高溫）（2）2 SO2+ O2 ≈ 2 SO3 （催化劑，加熱），（3） SO3 + H2O === H2SO4 3．三設備：（1）沸騰爐（2）接觸室（3）合成塔 4．三原理：化學平衡原理、熱交換原理、逆流原理。（1）增大反應物濃度、增大反應物間接觸面積，能提高反應速率並使化學平衡向正反應方向移動，以充分提高原料利用率。（2）熱交換原理：在接觸室中生成的熱量經過熱交換器，傳遞給進入接觸室的需要預熱的混合氣體，為二氧化硫的接觸氧化和三氧化硫的吸收創造了有利條件。（3）逆流原理：液體由上向下流，氣體由下向上升，兩者在逆流過程中充分反應。接觸法制硫酸的原理、過程及典型設備三原料 三階段 三反應（均放熱） 三設備 三凈化黃鐵礦或S 造氣 4FeS2+11O2=== 2Fe2O3+8SO2（高溫）或S+O2=SO2 沸騰爐 除塵空氣 接觸氧化 2 SO2 + O2 ≈ 2 SO3 （催化劑） 接觸室（含熱交換器） 洗滌 98.3%濃硫酸 三氧化硫吸收 SO3+ H2O === H2SO4 吸收塔 乾燥接觸法制硫酸示意圖：
『貳』 硫酸工業生產過程
1. 工廠是如何生產硫酸的？所用的設備是哪些？
2. 生產腐蝕性化學品時，設備是如何防止被腐蝕的？
1. 硫酸的生產
首先說明，化學品的生產和其他工業品的生產有很大不同。化學品並不是使用機床和精密設備生產出來的，而是使用各種管路和反應器生產出來的。其過程有點類似全自動的炒菜熬粥。
硫酸是一個典型的無機大宗化學品。其生產以包含特定元素的廉價物質為原料，經過簡單的化學反應得到產品。由於生產規模很大，在工程上有很高的要求。
反應式如下
[公式]
[公式]
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對於硫酸的生產，原料為含硫物質，包括硫單質、硫化氫、含硫的金屬礦物等。這些物質經過氧化得到二氧化硫，與空氣混合後在催化劑的作用下進一步氧化生成三氧化硫。三氧化硫經過濃硫酸吸收得到產品。這里最後一步吸收非常有意思，本來按照反應式（水和三氧化硫生成硫酸）可以使用水來吸收，但是由於水的蒸汽壓太高，用水吸收會產生大量氣相物質使吸收效率下降，因此用稀釋過的濃硫酸來吸收。濃硫酸中的少量水與三氧化硫反應將其吸收，吸收後液體中的水含量降低，得到更高濃度的硫酸。產生的硫酸分成兩部分，一部分直接作為原料輸出，另一部分再經過稀釋，濃度降低後重新開始下一輪吸收。由此實現了高效、連續的生產。
這個生產過程中重要的反應設備包括：反應器（氧化反應器、催化氧化反應器、吸收塔）和許多管路、換熱器、水泵、儲罐、閥門等。管路、儲罐等設備從名字上就可以想像。換熱器通常是經過特殊設計的管路系統。氧化反應器是將硫單質氧化的爐子，作為一個例子，可以參考沸騰焙燒爐_互動網路。催化氧化反應器通常為固定床反應器，在篩板上裝有固體催化劑物質，上一步得到的氣體從上方流經催化劑並發生反應，從下方排出，可以參考固定床反應器_網路。吸收塔是一個中空的裝置，讓氣體和液體從兩個方向進入並接觸，有多種不同的設計，可以參考吸收塔_網路。由於生產規模很大，這些設備的尺寸有些能達到數米。
2. 設備的防腐
應該說，任何化工生產所用的設備都存在防腐的問題。一般不會完全防止設備的腐蝕，但是會估計腐蝕的影響，在不影響生產和安全的前提下允許腐蝕的發生。要降低腐蝕的速度，可以選擇以下方法：改變操作條件減小腐蝕的反應速率；增加材料的厚度，讓表面腐蝕不影響其功能；選擇對腐蝕有更強耐受力的材料。由於這些方法各有優缺點，所以通常綜合使用。對硫酸而言，一般認為鐵對濃硫酸由於鈍化作用，會有一定的耐受力，但對發煙硫酸耐受力較弱。在可能的情況下降低溫度可以減小腐蝕的程度。在不同的位置使用不同的材料，如運送硫酸的管道可以選擇廉價易得的灰口鑄鐵，抗腐蝕性能一般，通常可以使用7~15年；冷卻裝置由於溫度較高，需要更多的措施來防止腐蝕，比如採用保護陽極。此外還有許多其他的合金材料和非金屬材料擁有更高的防腐蝕性能，但通常會增加成本。工廠在設計時需要綜合考慮產量、成本等因素，決定設備所用的材料及型號。