1．环境保护与原料的综合利用

（1）注意科学实验与实际生产的区别

在科学实验中，为了探索某个重要的原理或实现某个重要的反应，可以不惜大量的时间和资金。而化工生产必须在遵循科学原理、实现某个反应的基础上，着重考虑综合经济效益，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，以达到优质高效的目的。

（2）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

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。

2．多步反应计算

（1）关系式法：先写出多步反应的化学方程式，然后找出反应物和生成物之间物质的量（或质量）之比，列出关系式，即可一步计算。

（2）元素守衡法：找出主要原料和最终产物之间物质的量的对应关系。找出此关系的简便方法，就是分析原料与产物之间所含关键元素原子个数关系，如：     FeS₂～2H₂SO₄， S～H₂SO₄。

若已知（欲求）FeS₂含量，用前面的关系式，若已知（欲求）S的含量，用后一关系式，且二氧化硫转化率、三氧化硫吸收率均可折算成起始物FeS₂（或S）进行计算。

1．物质纯度、转化率、产率的计算

（1）物质纯度（%）=不纯物质中含纯物质的质量÷不纯物质的总质量×100%

（2）原料利用率（%）=实际参加反应的原料量÷投入原料总量×100%

（或转化率）

（3）产率（%）=实际产量÷理论产量×100%

（4）化合物中某元素的损失率=该化合物的损失率

    （5）不能用水吸收三氧化硫而用98.3%的浓硫酸，若用水或稀硫酸吸收，容易形成酸雾，且吸收速度慢。

二、有关计算

6．接触法制硫酸中应注意的几个问题

（1）依据反应物之间的接触面积越大反应速率越快的原理，送进沸腾炉的矿石要粉碎成细小的矿粒，增大矿石跟空气的接触面积，使之充分燃烧。

（2）依据增大廉价易得的反应物的浓度，使较贵重的原料得以充分利用的原理，采用过量的空气使黄铁矿充分燃烧。

（3）通入接触室的混合气体必须预先净化，其原因是：炉气中含有二氧化硫、氧气、氮气、水蒸气以及砷、硒化合物、矿尘等。砷、硒化合物和矿尘等会使催化剂中毒；水蒸气对生产和设备有不良影响。因此，炉气必须通过除尘、洗涤、干燥等净化处理。

（4）在接触室里装有热交换器，其作用是在二氧化硫接触氧化时，用放出的热量来加热未反应的二氧化硫和空气，充分利用热能，节约燃料。

5．应用化学反应速率和化学平衡移动原理选择适宜条件

二氧化硫接触氧化的反应是一个气体总体积缩小的、放热的反应。

（1）       温度

二氧化硫接触氧化是一个放热的可逆反应，根据化学平衡理论判断，温度较低对反应有利。但是，温度较低时，反应速率低，考虑催化剂在400∽500℃活性最大，在实际生产中，选定400～500℃作为操作温度，这时反应速率和二氧化硫的转化率都比较理想。

（2）       压强

二氧化硫接触氧化是一个气体总体积缩小的可逆反应，根据化学平衡理论判断，加压对反应有利。但是，在常压、400～500℃时，二氧化硫的转化率已经很高，加压必须增加设备，增大投资和能量消耗，故在实际生产中，通常采用常压操作，并不加压。

（3）       二氧化硫接触氧化的适宜条件

常压、较高温度（400～500℃）和催化剂

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：

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  ㄐ  2 SO₃ （催化剂）

接触室（含热交换器）

洗涤

3．三设备：（1）沸腾炉（2）接触室（3）合成塔