工业制硫酸的原理与流程

硫酸是一种重要的化工原料，在化肥、冶金、石油和化学工业中广泛应用。工业上主要通过接触法制备硫酸，这一方法具有高效、环保的特点。

硫酸的生产始于硫黄或含硫矿石（如黄铁矿）的燃烧。在高温条件下，硫或含硫物质被氧化生成二氧化硫（SO₂）。这一过程通常在沸腾炉中完成，反应方程式为：S + O₂ → SO₂ 或 4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂。随后，SO₂气体进入净化装置，去除其中的杂质如灰尘、砷化物等，确保后续反应不受干扰。

净化后的SO₂气体进入转化器，在催化剂（如五氧化二钒V₂O₅）的作用下，与氧气发生催化氧化反应生成三氧化硫（SO₃），反应式为：2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃。此步骤是整个生产的核心环节，需要精确控制温度、压力以及催化剂的使用，以提高SO₃的产率并降低能耗。

接下来，SO₃进入吸收塔，用浓硫酸进行吸收，生成发烟硫酸（H₂S₂O₇）。最后，通过稀释得到最终产品——浓度为98%左右的硫酸。整个过程中，还需对尾气进行处理，回收未反应的SO₂并排放符合环保标准的废气。

接触法的优点在于操作稳定、副产物少且易于回收利用。随着技术进步，现代硫酸工厂已实现高度自动化和节能化，成为化工领域的重要支柱产业之一。