第五单元硫酸工业用精选PPT.ppt
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1、第五单元硫酸工业用第1页,本讲稿共29页硫酸的消费量是一个国家工业发达水平的一种标志硫酸的消费量是一个国家工业发达水平的一种标志(NH4)2SO4O2NNO2NO2CH3H2CO2SO2等等金属除锈金属除锈制气体制气体第2页,本讲稿共29页用硫燃烧生成二氧化硫,这固然是一种用硫燃烧生成二氧化硫,这固然是一种方法,但根据方法,但根据我国我国资源情况,实际生产资源情况,实际生产中通常用中通常用燃烧黄铁矿燃烧黄铁矿的方法来制取二氧的方法来制取二氧化硫,二氧化硫转化为三氧化硫,是化硫,二氧化硫转化为三氧化硫,是在接触室内进行的,因此,称为接触在接触室内进行的,因此,称为接触法制硫酸。法制硫酸。硫酸有那
2、么多用途,工业上是如何生硫酸有那么多用途,工业上是如何生产的呢?请同学们根据所学过的硫及其氧产的呢?请同学们根据所学过的硫及其氧化物知识,讨论生产硫酸的原理。化物知识,讨论生产硫酸的原理。第3页,本讲稿共29页阅读教材阅读教材P5861并思考并思考1、工业制硫酸的原料有哪些?、工业制硫酸的原料有哪些?2、工业制硫酸分几个阶段?、工业制硫酸分几个阶段?每个阶段的每个阶段的反应原理是什么?用到什么典型设备?反应原理是什么?用到什么典型设备?3、工业制硫酸生产流程?、工业制硫酸生产流程?第4页,本讲稿共29页第一节第一节接触法制硫酸接触法制硫酸 接触法制硫酸分三个阶段,第一阶段是二氧化硫的接触法制硫
3、酸分三个阶段,第一阶段是二氧化硫的制取和净化,第二阶段是二氧化硫氧化成三氧化硫,第制取和净化,第二阶段是二氧化硫氧化成三氧化硫,第三阶段是三氧化硫的吸收和硫酸的生成三阶段是三氧化硫的吸收和硫酸的生成.第5页,本讲稿共29页4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 高高温温氧化剂:氧化剂:还原剂:还原剂:氧化产物:氧化产物:还原产物:还原产物:O2FeS2Fe2O3、SO2Fe2O3、SO2如果有如果有4摩尔的摩尔的FeS2参加反应,电子转移为参加反应,电子转移为摩尔。摩尔。44一、硫酸工业生产的原理一、硫酸工业生产的原理第一步:造气第一步:造气第6页,本讲稿共29页4FeS2+11O22Fe
4、2O3+8SO2 高高温温一、硫酸工业生产的原理一、硫酸工业生产的原理SO3+H2OH2SO4第一步:造气第一步:造气第二步:接触氧化第二步:接触氧化第三步:三氧化硫的吸收第三步:三氧化硫的吸收沸腾炉沸腾炉接触室接触室吸收塔吸收塔2SO2+O22SO3催化剂催化剂加加热热S+O2SO2 点燃点燃第7页,本讲稿共29页空气空气炉气炉气矿矿渣渣1、造气、造气主要设备:主要设备:沸沸腾腾炉炉二、硫酸工业生产的流程二、硫酸工业生产的流程主要反应:主要反应:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 高高温温思考:思考:焙烧黄铁矿的炉子为什么焙烧黄铁矿的炉子为什么叫沸腾炉?黄铁矿为什么要粉碎叫沸腾炉?黄
5、铁矿为什么要粉碎?为什么通入强大的空气流?燃?为什么通入强大的空气流?燃烧黄铁矿为什么不要多加燃料?烧黄铁矿为什么不要多加燃料?扩大反应物的接触面,通扩大反应物的接触面,通入强大的空气流可以加快入强大的空气流可以加快反应,提高原料利用率,反应,提高原料利用率,这种方法常用于工业生产这种方法常用于工业生产中中,黄铁矿燃烧反应是放热黄铁矿燃烧反应是放热的,故燃烧的黄铁矿不需的,故燃烧的黄铁矿不需要多加燃料要多加燃料。第8页,本讲稿共29页空气空气炉气炉气矿矿渣渣1、造气、造气主要设备:主要设备:沸沸腾腾炉炉二、硫酸工业生产的流程二、硫酸工业生产的流程主要反应:主要反应:4FeS2+11O22Fe2
6、O3+8SO2 高高温温思考:思考:炉气的主炉气的主要成分是要成分是什么?为什么?为什么对炉什么对炉气进行净气进行净化和干燥化和干燥处理?处理?炉气的主要成分是炉气的主要成分是SO2、O2、N2、H2O(g)以及一些杂质,如以及一些杂质,如砷、硒等的化合物砷、硒等的化合物和矿尘等。和矿尘等。(1)杂质和矿尘都)杂质和矿尘都会使催化剂中毒会使催化剂中毒(2)水蒸气对设备)水蒸气对设备和生产有不良影响和生产有不良影响第9页,本讲稿共29页讨论、讨论、SO2转化成转化成SO3的反应特点是什么?第二生产的反应特点是什么?第二生产阶段的反应条件是什么?为什么采用这个条件呢?阶段的反应条件是什么?为什么采
7、用这个条件呢?反应条件:反应条件:反应特点:可逆反应;正反应为放热的、气体反应特点:可逆反应;正反应为放热的、气体体积缩小的反应体积缩小的反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);H=-196.6kJ/mol催化剂催化剂高温高温低温、低温、高压、高压、催化剂催化剂400-500、常压常压、催化剂:五氧化二矾(V2O5)温度:400至500摄氏度压强:常压第10页,本讲稿共29页N2接接触触室室思考:思考:接触室中热交换器的作用接触室中热交换器的作用?从接从接触室出来的气体成分是什么?触室出来的气体成分是什么?2、接触氧化接触氧化 主要设备:主要设备:接触室接触室主要反应:主要反应:2SO2
8、+O22SO3催化剂催化剂加加热热热交换原理:热交换原理:热交换气中冷热气体的流向热交换气中冷热气体的流向是相反的,冷的气体是相反的,冷的气体(SO2、O2、N2)被预被预热,而热的气体热,而热的气体(SO3、SO2、O2、N2)被被冷却,这种方式能够节约能源,在工业冷却,这种方式能够节约能源,在工业生产中广泛采用。生产中广泛采用。二氧化硫与氧气生成三氧化硫的反应是可二氧化硫与氧气生成三氧化硫的反应是可逆反应,因此从接触室出来的气体为逆反应,因此从接触室出来的气体为三氧三氧化硫、二氧化硫、氧气和氮气化硫、二氧化硫、氧气和氮气的混合气。的混合气。第11页,本讲稿共29页练习练习1、CuFeS2是
9、黄铁矿的另一成分,煅烧时转化为是黄铁矿的另一成分,煅烧时转化为CuO、Fe2O3和和SO2,由硫酸,由硫酸厂沸腾炉排出的矿渣中含有厂沸腾炉排出的矿渣中含有CuO、Fe2O3和和CuSO4(CuSO4由由CuO与与SO3在沸腾炉中化合而成),在沸腾炉中化合而成),其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度不同而变化(见下表)其中硫酸铜的质量分数随沸腾炉温度不同而变化(见下表)沸腾炉温度沸腾炉温度/600620640660矿渣中矿渣中CuSO4的的质量分数质量分数/%9.39.29.08.4已知已知CuSO4在低于在低于660时不会分解,请用平衡移动时不会分解,请用平衡移动原理分析硫酸铜的质量分数随温度升高
10、而降低的原因原理分析硫酸铜的质量分数随温度升高而降低的原因?因为因为SO2转化为转化为SO3的反应是可逆的,随着温度升高,平衡的反应是可逆的,随着温度升高,平衡向生成向生成SO2的方向移动,所以升温,的方向移动,所以升温,SO3的含量减少,的含量减少,CuSO4的的含量也随之减少。含量也随之减少。第12页,本讲稿共29页3、SO3的的吸收吸收 主要设备:主要设备:吸收塔吸收塔主要反应:主要反应:SO3+H2OH2SO4吸吸 收收 塔塔思考:思考:吸收三氧化硫为什么不用水和稀硫吸收三氧化硫为什么不用水和稀硫酸,而用酸,而用98.3%的浓硫酸?浓硫酸为什么的浓硫酸?浓硫酸为什么必须从塔顶喷下?必须
11、从塔顶喷下?逆流原理:逆流原理:三氧化硫与水反应,放出三氧化硫与水反应,放出大量的热,用水或稀硫酸吸收三氧大量的热,用水或稀硫酸吸收三氧化硫易形成酸雾,酸雾的形成不利化硫易形成酸雾,酸雾的形成不利于气体三氧化硫被进一步吸收,吸于气体三氧化硫被进一步吸收,吸收速度慢,且吸收不完全,收速度慢,且吸收不完全,98.3%的的浓硫酸从塔顶淋下,气体由下往上,流浓硫酸从塔顶淋下,气体由下往上,流向相反,充分接触,吸收更完全,向相反,充分接触,吸收更完全,由由此看来工业生产上特别重视生产的此看来工业生产上特别重视生产的速度及原料的利用率。速度及原料的利用率。第13页,本讲稿共29页二、硫酸工业生产的流程二、
12、硫酸工业生产的流程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尾尾气气空气空气第14页,本讲稿共29页讨论讨论一、在硫酸工业生产中哪些地方涉及到了化学一、在硫酸工业生产中哪些地方涉及到了化学反应速率知识?反应速率知识?1、硫磺或黄铁矿在送入沸腾炉之前要经过粉碎。、硫磺或黄铁矿在送入沸腾炉之前要经过粉碎。2、从沸腾炉底部鼓入强大空气流。、从沸腾炉底部鼓入强大空气流。3、二氧化硫的氧化过程中使用催化剂。、二氧化硫的氧化过程中使用催化剂。4、采用、采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。的浓硫酸吸收三氧化硫。5、三氧化硫的吸收采用逆流原理、三氧化硫的吸收采用逆流原理。6、在吸收塔中填入了大量瓷环
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