‘壹’ 工业如何制硫酸
一、接触法制硫酸的原理、过程及典型设备 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：
‘贰’ 硫酸工业生产过程
1. 工厂是如何生产硫酸的？所用的设备是哪些？
2. 生产腐蚀性化学品时，设备是如何防止被腐蚀的？
1. 硫酸的生产
首先说明，化学品的生产和其他工业品的生产有很大不同。化学品并不是使用机床和精密设备生产出来的，而是使用各种管路和反应器生产出来的。其过程有点类似全自动的炒菜熬粥。
硫酸是一个典型的无机大宗化学品。其生产以包含特定元素的廉价物质为原料，经过简单的化学反应得到产品。由于生产规模很大，在工程上有很高的要求。
反应式如下
[公式]
[公式]
[公式]
对于硫酸的生产，原料为含硫物质，包括硫单质、硫化氢、含硫的金属矿物等。这些物质经过氧化得到二氧化硫，与空气混合后在催化剂的作用下进一步氧化生成三氧化硫。三氧化硫经过浓硫酸吸收得到产品。这里最后一步吸收非常有意思，本来按照反应式（水和三氧化硫生成硫酸）可以使用水来吸收，但是由于水的蒸汽压太高，用水吸收会产生大量气相物质使吸收效率下降，因此用稀释过的浓硫酸来吸收。浓硫酸中的少量水与三氧化硫反应将其吸收，吸收后液体中的水含量降低，得到更高浓度的硫酸。产生的硫酸分成两部分，一部分直接作为原料输出，另一部分再经过稀释，浓度降低后重新开始下一轮吸收。由此实现了高效、连续的生产。
这个生产过程中重要的反应设备包括：反应器（氧化反应器、催化氧化反应器、吸收塔）和许多管路、换热器、水泵、储罐、阀门等。管路、储罐等设备从名字上就可以想象。换热器通常是经过特殊设计的管路系统。氧化反应器是将硫单质氧化的炉子，作为一个例子，可以参考沸腾焙烧炉_互动网络。催化氧化反应器通常为固定床反应器，在筛板上装有固体催化剂物质，上一步得到的气体从上方流经催化剂并发生反应，从下方排出，可以参考固定床反应器_网络。吸收塔是一个中空的装置，让气体和液体从两个方向进入并接触，有多种不同的设计，可以参考吸收塔_网络。由于生产规模很大，这些设备的尺寸有些能达到数米。
2. 设备的防腐
应该说，任何化工生产所用的设备都存在防腐的问题。一般不会完全防止设备的腐蚀，但是会估计腐蚀的影响，在不影响生产和安全的前提下允许腐蚀的发生。要降低腐蚀的速度，可以选择以下方法：改变操作条件减小腐蚀的反应速率；增加材料的厚度，让表面腐蚀不影响其功能；选择对腐蚀有更强耐受力的材料。由于这些方法各有优缺点，所以通常综合使用。对硫酸而言，一般认为铁对浓硫酸由于钝化作用，会有一定的耐受力，但对发烟硫酸耐受力较弱。在可能的情况下降低温度可以减小腐蚀的程度。在不同的位置使用不同的材料，如运送硫酸的管道可以选择廉价易得的灰口铸铁，抗腐蚀性能一般，通常可以使用7~15年；冷却装置由于温度较高，需要更多的措施来防止腐蚀，比如采用保护阳极。此外还有许多其他的合金材料和非金属材料拥有更高的防腐蚀性能，但通常会增加成本。工厂在设计时需要综合考虑产量、成本等因素，决定设备所用的材料及型号。