第1单元 课题1 化工生产过程中的基本问题.ppt

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1、走进化学工业课题课题1 化工生产过程中化工生产过程中的基本问题的基本问题硫酸的性质硫酸的性质(1)物理性质物理性质：硫酸是一种无色硫酸是一种无色,难挥发难挥发,易溶于水易溶于水的油状液体。的油状液体。浓硫酸溶于水时会放出大量的热。因此浓硫酸溶于水时会放出大量的热。因此,稀释硫稀释硫酸时应该把酸时应该把_倒到倒到_中中,并并_.(2)化学性质化学性质：浓硫酸具有酸性浓硫酸具有酸性,_性性,_性和性和_性性.浓硫酸浓硫酸水水不断搅拌不断搅拌吸水吸水脱水脱水强氧化强氧化复习回顾：复习回顾：一、依据化学反应原理确定生产过程一、依据化学反应原理确定生产过程（一）硫酸工业生产的原理（一）硫酸工业生产的原理

2、思考：1.自然界中存在的含硫的物质有哪些自然界中存在的含硫的物质有哪些?2.这些物质这些物质能直接得到能直接得到H2SO4吗吗?若不能，那若不能，那么么要经过哪些中间产物才能变成硫酸要经过哪些中间产物才能变成硫酸?硫磺、黄铁矿（硫磺、黄铁矿（FeS2）元贝驾考 http:/ 元贝驾考2016科目一 科目四驾考宝典网 http:/ 科目四（二）硫酸工业生产的原理（二）硫酸工业生产的原理以硫磺为原料第一步：造气S(s)+O2(g)SO2(g)点燃2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)催化剂催化剂 加加 热热第二步：催化氧化第三步：吸收SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)（二）硫酸工业生产的

3、原理（二）硫酸工业生产的原理以黄铁矿（FeS2）为原料第一步：造气2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)催化剂催化剂 加加 热热第二步：催化氧化第三步：吸收SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)生产过程：造气 催化氧化 吸收 造气造气制（制（SO2）净化、干燥净化、干燥催化反应室催化反应室400500常压、催化剂常压、催化剂吸收塔吸收塔稀释室稀释室贮存室贮存室SO3空气空气SO2发烟硫酸发烟硫酸98%硫酸硫酸98%硫酸硫酸水水（三）工业制硫酸的主要流程（三）工业制硫酸的主要流程二、生产中原料的选择1、硫酸生产中的三种原料：、硫酸生产中的三种原料：硫磺或黄铁矿、空气、水硫磺或黄铁矿、空气、

4、水思考：（1）、为什么早期我国是以黄铁矿为原料制硫）、为什么早期我国是以黄铁矿为原料制硫酸？酸？早早期期黄黄铁铁矿矿储储存存量量比比较较大大，而而天天然然硫硫磺磺资资源源缺缺乏乏，又难以从国外购进，并且那时对环境保护不够重视。又难以从国外购进，并且那时对环境保护不够重视。（2）、）、为什么不主张用黄铁矿为什么不主张用黄铁矿(主要成分主要成分FeS2)作为原料生产硫酸作为原料生产硫酸?硫磺制硫酸比黄铁矿制硫酸生产流程短，设备简单，硫磺制硫酸比黄铁矿制硫酸生产流程短，设备简单，三废治理量小，劳动生产率高，易于设备大型化，从三废治理量小，劳动生产率高，易于设备大型化，从而降低成本。而降低成本。硫酸生

5、产反应式S(s)+O2(g)SO2(g)高高 温温SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)第一步：第一步：第二步：第二步：第三步：第三步：以硫磺为原料以硫磺为原料:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)催化剂催化剂 加加 热热(造气造气)(催化氧化催化氧化)(吸收吸收)工业中通常用工业中通常用98%的硫酸溶液代替水来吸收的硫酸溶液代替水来吸收SO3想一想想一想:从生产硫酸的原理看从生产硫酸的原理看,硫酸厂中的生硫酸厂中的生产设备最少应分几部分产设备最少应分几部分?2、工业生产硫酸的基本过程、工业生产硫酸的基本过程沸腾炉沸腾炉接触室接触室吸收塔吸收塔3、硫酸工业生产的三个主要设备硫酸工业生产

6、的三个主要设备SO2O2沸腾炉沸腾炉炉气炉气矿矿渣渣空气空气思思考考：从从沸沸腾腾炉炉出出来来的的SO2气气 体体 是是否纯净？否纯净？思思考考：黄黄铁铁矿矿为为什什么么要要粉粉碎碎？为为什什么么要要通通入入强强大大空空气气流流？粉粉碎碎黄黄铁铁矿矿是是增增大大矿矿石石跟跟空空气气的的接接触触面面积积，加加快快反反应应速速率率并并使使之之充充分分燃燃烧；烧；通通强强大大的的空空气气流流是是为为了了使使黄黄铁铁矿矿充充分分燃燃烧烧，同同时时增增大大廉廉价价易易得得的的反反应应物物浓浓度度，可可以以是是较较贵贵重重的的原原料料得得以以充充分利用。分利用。不不纯纯净净，炉炉气气中中除除SO2 还还含

7、含有有 O2、N2、H2O和和一一些些杂杂质。质。接触室接触室低温的低温的SO2、O2思思考考：接接触触室室中中热热交交换换器器的的作作用用是是什什么么？从从接接触触室室出出来来的的气气体体成成分是什么？分是什么？热热交交换换器器的的作作用用是是在在SO2接接触触氧氧化化时时，用用放放出出的的热热来来预预热热即即将将进进入入接接触触室室发发生生反反应应的的SO2 和和空空气气，这这样样可可以以充充分分利利用用热热能能，节约燃料。节约燃料。吸收塔吸收塔SO3思思考考：吸吸收收SO3为为什什么么不不用用水水或或稀稀硫硫酸酸，而而要要用用98.3%的的浓浓硫硫酸酸？浓浓硫硫酸酸为为什什么么必必须须从

8、塔顶喷下？从塔顶喷下？因为用水或稀因为用水或稀H2SO4溶液做吸收剂容易形成酸溶液做吸收剂容易形成酸雾且吸收速率慢；雾且吸收速率慢；液液体体由由上上向向下下流流，气气体体由由下下向向上上升升，两两者者在在逆逆流流过程中充分反应。过程中充分反应。三、生产中反应条件的控制三、生产中反应条件的控制复习回顾：复习回顾：1、影响化学反应速率的因素有哪些？、影响化学反应速率的因素有哪些？指在一定条件下的可逆反应里，正反应指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。的浓度保持不变的状态。注意：注意：（1）前提是）前提是“

9、一定条件下的可逆反应一定条件下的可逆反应”；（2）实质是）实质是“正反应和逆反应速率相等正反应和逆反应速率相等”；（3）标志是）标志是“反应混合物中各组分的浓度保持不变反应混合物中各组分的浓度保持不变”。2、什么是化学平衡？、什么是化学平衡？反应物浓度、温度、压强（对有气反应物浓度、温度、压强（对有气体参加的反应）、催化剂体参加的反应）、催化剂补补充充：平平衡衡的的移移动动，即即改改变变反反应应条条件件（浓浓度度、温温度度、压强）对化学平衡的影响压强）对化学平衡的影响条件的改变条件的改变平衡移动方向平衡移动方向平衡移动的结果平衡移动的结果增大反应物浓度增大反应物浓度减小反应物浓度减小反应物浓度

10、增大压强增大压强升高温度升高温度向正反应方向移动向正反应方向移动向正反应方向移动向正反应方向移动向气体体积缩小的方向气体体积缩小的方向移动向移动向吸热反应方向移动向吸热反应方向移动反应物浓度减小反应物浓度减小生成物浓度增大生成物浓度增大体系压强减小体系压强减小体系温度降低体系温度降低勒勒夏夏特特列列原原理理：如如果果改改变变影影响响化化学学平平衡衡的的一一个个条条件件（浓浓度度、温温度度或或压压强强等等），平平衡衡就就会会向向着着能能够够减减弱弱这这种种改改变变的方向移动的方向移动三、生产中反应条件的控制三、生产中反应条件的控制2SO2SO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)2SO(g)2S

11、O3 3(g)(g)催化剂催化剂加热加热SO2接触氧化的反应为：接触氧化的反应为：注：这是一个气体总体积缩小的、放热的可逆反应思考与交流思考与交流：阅阅读读P6 表表11，思思考考温温度度较较低低时时，SO2的的转转化化率率_；那么是否温度越低越好呢？；那么是否温度越低越好呢？越高 不是，虽然温度较低对提高SO2的转化率有利，但温度较低时催化剂活性不高，反应速率低。应选择温度：(1)低温低温(4005000C)注注意意:工业生产中反应温度的选择往往还要考虑该温度下催化剂的活性。（1）温度）温度三、生产中反应条件的控制三、生产中反应条件的控制 阅读P6表1-2,思考压强的增大，SO2的转化率_；

12、（2）压强）压强思考与交流思考与交流：越高那么是否压强越高越好呢？根据平衡移动原理，加压对提高SO2的转化率有利，但在常压、400500时，SO2的转化率已经很高，加压对设备的要求高，会增大投资和能量消耗。应选择压强：(2)常压常压注意注意：工业生产中压强的选择往往还要考虑成本和能量消耗等问题四、硫酸工业生产过程中三废的处理四、硫酸工业生产过程中三废的处理1、三废：废气、废液、废渣、三废：废气、废液、废渣2、三废的处理方法：、三废的处理方法：（1）如何处理尾气中的）如何处理尾气中的SO2？方法一：石灰水吸收法方法一：石灰水吸收法a（）（）a（重新利用）（重新利用）方法二：氨水吸收法方法二：氨水

13、吸收法SO2+2NH3+H2O (NH4)2SO3(NH4)2SO3+H2SO4 (NH4)2SO4+SO2 +H2O（2）、）、如何处理废水中的酸性物质如何处理废水中的酸性物质?（3）、）、如何利用废渣和生产过程中的产生的如何利用废渣和生产过程中的产生的 大量热能大量热能?用石灰浆用石灰浆(Ca(OH)2或石灰石粉中和或石灰石粉中和：废渣废渣：分离后循环利用分离后循环利用，剩下的作铺路用的剩下的作铺路用的沥青或用于制砖沥青或用于制砖四、硫酸工业生产过程中三废的处理四、硫酸工业生产过程中三废的处理Ca(OH)2+H2SO4 CaSO4+2H2O小结小结：(本节课重点本节课重点)1.工业上接触法制硫酸概括为工业上接触法制硫酸概括为“五个三五个三”：三种原料三种原料：三个反应三个反应：三个生产过程三个生产过程：三个主要设备三个主要设备：硫酸工业生产的三个适宜条件硫酸工业生产的三个适宜条件：2.硫酸生产中的废气及废液的处理方法硫酸生产中的废气及废液的处理方法。硫磺硫磺(或黄铁矿或黄铁矿)、空气空气和和水水造造气、气、催化氧化催化氧化、吸收吸收沸沸 腾腾 炉炉、接接 触触 室室、吸收塔吸收塔(1)低温低温(4005000C)(2)常压常压(3)适当过量的空气适当过量的空气