工业制硫酸主要分为哪三个阶段

工业制硫酸主要分为以下三个阶段：

造气阶段（二氧化硫的制取）

原料：主要以硫黄或含硫矿石（如黄铁矿，主要成分$FeS_{2}$ ）为原料。

反应原理：

若以硫黄为原料，发生反应$S + O_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}SO_{2}$。

若以黄铁矿为原料，化学方程式为$4FeS_{2}+11O_{2}\stackrel{高温}{=\!=\!=}2Fe_{2}O_{3}+8SO_{2}$ 。

 

设备：沸腾炉。在沸腾炉中，将原料粉碎成细小颗粒，从炉顶落下，空气从炉底通入，原料颗粒在强大的气流作用下，在炉内呈“沸腾”状态进行燃烧反应，这样可以增大反应物的接触面积，使反应更充分、更迅速。

接触氧化阶段（二氧化硫氧化为三氧化硫）

反应原理：$2SO_{2}+O_{2}\underset{\Delta}{\overset{V_{2}O_{5}}{\rightleftharpoons}}2SO_{3}$ ，该反应是一个可逆反应，正反应为放热反应。

设备：接触室。内部装有催化剂（通常是五氧化二钒$V_{2}O_{5}$ ），二氧化硫和氧气在催化剂表面发生反应生成三氧化硫。为了提高反应速率和转化率，接触室内要控制适宜的温度（一般为400 - 500℃ ）和压强（常压即可，因为在常压下该反应的转化率已经较高，增大压强对设备要求提高且成本增加，经济效益不显著）。

三氧化硫的吸收阶段（硫酸的生成）

反应原理：$SO_{3}+H_{2}O=\!=\!=H_{2}SO_{4}$ 。

设备：吸收塔。实际生产中，不是直接用水吸收三氧化硫，而是用$98.3\%$的浓硫酸吸收三氧化硫。这是因为如果用水吸收，会形成酸雾，酸雾的存在会阻碍三氧化硫的进一步吸收，降低吸收效率。用浓硫酸吸收三氧化硫后，得到发烟硫酸（$H_{2}SO_{4}\cdot xSO_{3}$ ），然后再将发烟硫酸稀释成各种浓度的硫酸产品。