人教版高中化学《化学生产过程中的基本问题》：课件二 新人教选修2.ppt

第第1 1节节第一单元第一单元走进化学工业走进化学工业化工生产过程中的基本问题化工生产过程中的基本问题2021/8/9 星期一1化工生产是以化学反应原理为是以化学反应原理为依据依据，以实验室研究为以实验室研究为基础基础的。的。研究生产过程要从产品的化学研究生产过程要从产品的化学组成组成和和性质性质考虑，来确定考虑，来确定原料原料和和生产路线生产路线。2021/8/9 星期一2硫酸生产反应式4FeS2 +11 O2 2Fe2O3+8SO2 高高 温温早期早期硫酸工业生产的原理硫酸工业生产的原理SO3 +H2O H2SO42SO2 +O2 2SO3催化剂催化剂加加 热热第一步：第一步：第二步：第二步：第三步：第三步：2021/8/9 星期一3造气造气（制SO2）净化、干燥净化、干燥催化反应室催化反应室400400500500高压、催化剂吸收塔吸收塔稀释室稀释室贮存室贮存室SO2空气空气水水98%硫酸硫酸发烟硫酸发烟硫酸98%硫酸硫酸2021/8/9 星期一4硫酸的生产方法：硫酸的生产方法：生产硫酸的方法很多，目前采用的主要有以下两生产硫酸的方法很多，目前采用的主要有以下两种，即种，即接触法接触法与与硝化法硝化法。目前用目前用接触法接触法生产硫酸采用的原料主要有三种：生产硫酸采用的原料主要有三种：硫铁矿硫铁矿、硫黄硫黄、冶炼烟气冶炼烟气。2021/8/9 星期一5以下是一家化工网站对硫酸生产工艺发展前途的调查2021/8/9 星期一6工艺路线复杂工艺路线复杂环境污染严重环境污染严重热能回收率低热能回收率低硫铁矿制酸的硫铁矿制酸的缺点缺点2021/8/9 星期一7硫铁矿制酸每产硫铁矿制酸每产1吨吨硫酸，就会产生约硫酸，就会产生约0.8T的废渣。的废渣。硫铁矿制酸气体需进行净化，才能进入转化器进行氧化硫铁矿制酸气体需进行净化，才能进入转化器进行氧化，在净化过程中每生产，在净化过程中每生产1吨吨硫酸约需要硫酸约需要1014立方水立方水，进行除尘，所以会产生大量的废水。虽然近年来，水洗进行除尘，所以会产生大量的废水。虽然近年来，水洗流程有些厂改为酸洗流程。但所产稀酸产量大、无法二流程有些厂改为酸洗流程。但所产稀酸产量大、无法二次使用，只有用石灰或电石渣中和才能排放，因此又有次使用，只有用石灰或电石渣中和才能排放，因此又有稀酸污染滴水源等问题。稀酸污染滴水源等问题。2021/8/9 星期一8硫酸工业生产流程动画 早期硫酸的工业生产沸沸 腾腾 炉炉接接 触触 室室吸吸 收收 塔塔净净化化冷冷 却却2021/8/9 星期一9早期硫酸工业流程沸腾炉锻烧黄铁矿跟催化反应室吸收塔早期硫酸工业早期硫酸工业2021/8/9 星期一10硫黄制酸的优点：硫黄制酸的优点：省掉了焙烧和净化两个工段，具有流程短、设备少、省掉了焙烧和净化两个工段，具有流程短、设备少、生产工艺比较简单、产量高、操作方便、环境污染小生产工艺比较简单、产量高、操作方便、环境污染小等等优点。优点。由于硫黄纯度很高，所以锻烧时没有废渣，不含氟、砷等有害物质，且制得的原料气体基本不夹带粉尘，不需要净化就可直接送去转化。经多级转化吸收，总转化率可达99.8%。去除了硫酸生产和原材料运输过程中大量的粉尘和废渣。工厂变清洁了。同时工厂排放废水中砷、氟和重金属元素也没有了。2021/8/9 星期一11另外：硫黄制酸热利用率高，可用废热来发电，每生产1吨硫酸产蒸汽约1.11.3吨以上，可作为生产、生活用汽，投资额仅是硫铁矿制酸的40%，无废渣、废水等污染，是保护环境的生产方法。产品质量好，产品无色透明液体，不含砷、氟、铁，是食品工业、医药工业和其它化学工业的基础原料。2021/8/9 星期一12平衡移动原理（勒夏特列原理）：平衡移动原理（勒夏特列原理）：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、温度、如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、温度、压强等），平衡就向能减弱这种改变的方向移动。压强等），平衡就向能减弱这种改变的方向移动。催化剂能同等程度地增加正反应和逆反应速率。2021/8/9 星期一13即利用化学原理在化学品的设计、生产和应用中即消除或减少那些对人类健康、社区安全、生态环境有毒有害物质的使用和产生，设计研究没有或只有尽可能少的环境副作用、在技术上和经济上可行的产品和化学过程。工业三废：工业三废：废气、废液、废渣废气、废液、废渣绿色化学：绿色化学：绿色化学：绿色化学：（又称环境无害化学）什么是绿色化学？什么是绿色化学？2021/8/9 星期一14绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物。从科学观点看，绿色化学是化学科学基础内容的更新；从环境观点看，它是从源头上消除污染；从经济观点看，它合理利用资源和能源，降低生产成本，是一门从源头上阻止污染的化学，符合经济可持续发展的要求。2021/8/9 星期一15绿色化学的绿色化学的12项原则：项原则：1防止防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。2讲原子经济应该设计这样的合成程序，使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。3较少有危害性的合成反应出现无论如何要使用可以行得通的方法，使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。4设计要使所生成的化学产品是安全的设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能，还应具有最小的毒性。5溶剂和辅料是较安全的尽量不同辅料（如溶剂或析出剂），当不得已使用时，尽可能应是无害的。6设计中能量的使用要讲效率尽可能降低化学过程所需能量，还应考虑对环境和经济的效益。合成程序尽可能在大气环境的温度和压强下进行。2021/8/9 星期一167用可以回收的原料只要技术上、经济上是可行的，原料应能回收而不是使之变坏。8尽量减少派生物应尽可能避免或减少多余的衍生反应（用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程），因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。9催化作用催化剂（尽可能是具选择性的）比符合化学计量数的反应物更占优势。10要设计降解按设计生产的生成物，当其有效作用完成后，可以分解为无害的降解产物，在环境中不继续存在。11防止污染进程能进行实时分析需要不断发展分析方法，在实时分析、进程中监测，特别是对形成危害物质的控制上。12特别是从化学反应的安全上防止事故发生在化学过程中，反应物（包括其特定形态）的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。2021/8/9 星期一172021/8/9 星期一18废热再利用余热变电能废热再利用余热变电能 STM废热发电机组废热发电机组2021/8/9 星期一19实践活动实践活动通过查阅图书、上网、参观访问等方式进通过查阅图书、上网、参观访问等方式进行调查，了解一些化工厂是如何充分利用行调查，了解一些化工厂是如何充分利用“废废热热”的。的。2021/8/9 星期一20