課題1化工生產過程中的基本問題ppt課件知識講解

1、課題1化工生產過程中的基本問題PPT課件硫酸的用途硫酸的用途硫酸的性質硫酸的性質 (1)物理性質:硫酸是一種無色硫酸是一種無色,難揮發(fā)難揮發(fā),易溶于水易溶于水的油狀液體。的油狀液體。 濃硫酸溶于水時會放出大量的熱。因此濃硫酸溶于水時會放出大量的熱。因此,稀釋硫稀釋硫酸時應該把酸時應該把_倒到倒到_中中,并并_. (2)化學性質化學性質: 濃硫酸具有酸性濃硫酸具有酸性,_性性,_性和性和_性性.濃硫酸濃硫酸水水不斷攪拌不斷攪拌吸水吸水脫水脫水強氧化強氧化思考:(1)自然界中有沒有天然的硫酸? (2)工業(yè)上如何制取硫酸工業(yè)上如何制取硫酸?(一一)硫酸工業(yè)生產的原理硫酸工業(yè)生產的原理思考:1. 自然

2、界中存在的含硫的物質有哪些自然界中存在的含硫的物質有哪些?2. 這些物質要經(jīng)過哪些中間產物才能變成硫酸這些物質要經(jīng)過哪些中間產物才能變成硫酸?硫酸生產反應式S (s)+ O2 (g) SO2(g) 高高 溫溫(一一)硫酸工業(yè)生產的原理硫酸工業(yè)生產的原理SO3(g)+ H2O(l) H2SO4(l)第一步：第一步：第二步：第二步：第三步：第三步：以硫磺為原料以硫磺為原料:2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3(g)催化劑催化劑 加加 熱熱(造氣)(催化氧化)(吸收)硫酸生產反應式(二二)硫酸工業(yè)硫酸工業(yè)原料的選擇原料的選擇4FeS2(S) +11 O2 (g) 2Fe2O3 (s)+ 8S

3、O2(g) 高高 溫溫第一步：第一步：SO3 (g) + H2O(l) H2SO4(l)2SO2(g) + O2 (g) 2SO3(g)催化劑催化劑加加 熱熱第二步：第二步：第三步：第三步：以以FeS2為原料為原料思考思考:為什么不主張用黃鐵礦為什么不主張用黃鐵礦(主要成分主要成分FeS2)作為原料生產硫酸作為原料生產硫酸?因此因此:硫酸生產中的三種原料硫酸生產中的三種原料:硫磺硫磺(或黃鐵礦或黃鐵礦),空氣空氣,和水和水硫酸生產反應式S (s)+ O2 (g) SO2(g) 高高 溫溫SO3(g)+ H2O(l) H2SO4(l)第一步：第一步：第二步：第二步：第三步：第三步：以硫磺為原料以

4、硫磺為原料:2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3(g)催化劑催化劑 加加 熱熱(造氣)(催化氧化)(吸收)工業(yè)中通常用工業(yè)中通常用98%的硫酸溶液代替水來吸收的硫酸溶液代替水來吸收SO3想一想想一想: :從生產硫酸的原理看從生產硫酸的原理看, ,硫酸廠中的生硫酸廠中的生產設備最少應分幾部分產設備最少應分幾部分? ? 硫酸雖然是由三氧化硫和水反應制的，但工業(yè)上并不直接用水或稀硫酸吸收。因為容易形成酸霧，不利于三氧化硫的吸容易形成酸霧，不利于三氧化硫的吸收收硫酸工業(yè)生產的三個主要設備硫酸工業(yè)生產的三個主要設備沸沸 騰騰 爐圖片爐圖片接接 觸觸 室圖片室圖片98.3%H2SO4SO2 O2S

5、O2 O2SO2 O21.依據(jù)化學反應原理確定生產過程依據(jù)化學反應原理確定生產過程二二.化學生產過程中的基本問題化學生產過程中的基本問題反應條件反應條件 設備選擇設備選擇 廢熱利用廢熱利用2.生產中原料的選擇生產中原料的選擇原料的凈化原料的凈化 成本問題成本問題 設備的規(guī)模設備的規(guī)模 生產的流程長短生產的流程長短（三）生產中反應條件的控制（三）生產中反應條件的控制化學平衡化學平衡 可逆反應的正、逆反應速率相同可逆反應的正、逆反應速率相同,反應物和生成物的濃度不再發(fā)生反應物和生成物的濃度不再發(fā)生變化變化可逆反應的反應物轉化為生成物可逆反應的反應物轉化為生成物的百分率的百分率轉化率轉化率可通過可通

6、過改變改變反應條件反應條件加以調控加以調控3.生產中反應條件的控制生產中反應條件的控制勒夏特列原理勒夏特列原理 改變影響化學平衡的一個條件改變影響化學平衡的一個條件(如如濃度濃度,溫度溫度,壓強等壓強等),平衡就向能減平衡就向能減弱這種改變的方向移動弱這種改變的方向移動.P7頁思考與交流 練習： 注意： （1）濃度中：改變固體的量不能改變濃度 （2）壓強中：只對氣體而言外界條件對化學反應速率和化學平衡的影響外界條件對化學反應速率和化學平衡的影響改變外界條件改變外界條件化學反應速率的變化化學反應速率的變化平衡移動的方向平衡移動的方向濃濃度度增大反應物的濃度增大反應物的濃度減小反應物的濃度減小反應

7、物的濃度壓壓強強增大壓強增大壓強減小壓強減小壓強溫溫度度升高溫度升高溫度降低溫度降低溫度催化劑催化劑加加 快快減減 慢慢加加 快快減減 慢慢 加加 快快減減 慢慢改變改變( (加快或減慢加快或減慢) )向正反應方向移動向正反應方向移動向逆反應方向移動向逆反應方向移動向氣體體積縮小的向氣體體積縮小的方向移動方向移動向氣體體積增大的向氣體體積增大的方向移動方向移動向吸熱反應方向移動向吸熱反應方向移動向放熱反應方向移動向放熱反應方向移動不不 影影 響響 閱讀閱讀P6表表1-1,思考溫度較思考溫度較_時時,越有利于越有利于SO2轉化為轉化為SO3?注意:工業(yè)生產中反應溫度的選擇往往還要考慮該溫度下催化

8、劑的活性.思考思考:是否溫度越低越有利于是否溫度越低越有利于SO2 轉化為轉化為SO3 ?2SO2SO2 2 (g) + O(g) + O2 2 (g) 2SO(g) 2SO3 3 (g) (g) 放熱放熱催化劑催化劑硫酸工業(yè)生產的三個適宜條件硫酸工業(yè)生產的三個適宜條件: 低低應選擇溫度:(1)低溫低溫(4005000C) 閱讀P6表1-2,思考壓強的增大,SO2的轉化率_越高越高注意:工業(yè)生產中壓強的選擇往往還要考慮成本和能量消耗等問題思考思考:是否壓強越高越好是否壓強越高越好 ?硫酸工業(yè)生產的三個適宜條件硫酸工業(yè)生產的三個適宜條件: 應選擇壓強:(2)常壓常壓 (1)低溫低溫(400500

9、0C) (2)常壓常壓 (3)適當過量的空氣適當過量的空氣硫酸工業(yè)生產的三個適宜條件硫酸工業(yè)生產的三個適宜條件: 2SO2SO2 2 (g) + O(g) + O2 2 (g) 2SO(g) 2SO3 3 (g) (g) 生產中反應條件的控制生產中反應條件的控制1. 如何處理尾氣中的如何處理尾氣中的SO2?2. 如何處理廢水中的酸性物質如何處理廢水中的酸性物質?3. 如何利用廢渣和生產過程中的產生的如何利用廢渣和生產過程中的產生的 大量熱能大量熱能?工業(yè)：工業(yè)：a（）（）a（重新利用）（重新利用）實驗室：實驗室：aa用石灰漿用石灰漿(Ca(OH)2或石灰石粉中和或石灰石粉中和.廢渣廢渣:分離后

10、循環(huán)利用分離后循環(huán)利用,剩下的作鋪路用的剩下的作鋪路用的瀝青或用于制磚瀝青或用于制磚（四）生產中的三廢處理（四）生產中的三廢處理（五）能量的（五）能量的充分充分利用利用硫酸生產過程中的三個化學反應都是硫酸生產過程中的三個化學反應都是放熱反應，可以充分利用這些反應放放熱反應，可以充分利用這些反應放出的熱能出的熱能(工廠里把它們叫做工廠里把它們叫做“廢熱廢熱”)以以降低生產成本。降低生產成本。在沸騰爐旁設置在沸騰爐旁設置“廢熱廢熱”鍋爐，產生鍋爐，產生蒸汽來發(fā)電；在接觸室中設熱交換蒸汽來發(fā)電；在接觸室中設熱交換裝置。據(jù)測算，生產裝置。據(jù)測算，生產1t硫酸約需消耗硫酸約需消耗100kWh的電能，而相

11、應量反應物的電能，而相應量反應物在生產過程中放出的反應熱相當于在生產過程中放出的反應熱相當于200kWh的電能。的電能?；どa過程: (1)確定化學反應原理 (2)選擇原料 (3)選擇設備和工藝流程 (4)三廢處理(環(huán)境保護) (5)能源的利用(綜合經(jīng)濟利益) (6)其它問題(如廠址，成本，反應條件等問題）小結:(本節(jié)課重點) 1. 工業(yè)上接觸法制硫酸概括為工業(yè)上接觸法制硫酸概括為“五個三五個三” : 三種原料三種原料: 三個反應三個反應: 三個生產過程三個生產過程: 三個主要設備三個主要設備: 硫酸工業(yè)生產的三個適宜條件硫酸工業(yè)生產的三個適宜條件: 2. 硫酸生產中的廢氣及廢液的處理方法硫酸生產中的廢氣及廢液的處理方法.v硫磺硫磺(或黃鐵礦或黃鐵礦),空氣空氣,和水和水造氣造氣,催化氧化催化氧化,吸收吸收沸沸 騰騰 爐爐,接接 觸觸 室室,吸收塔吸收塔(1)低溫低溫(4005000C)(2)常壓常壓(3)適當過量的空氣適當過量的空氣P P21 21 3 3、4 4、8 8作業(yè)：作業(yè)：實踐活動實踐活動 通過查閱資料、上網(wǎng)、參觀訪問等方通過查閱資料、上網(wǎng)、參觀訪問等