化工生產(chǎn)過程中的基本問題

化工生產(chǎn)過程中的基本問題第1頁/共24頁化工生產(chǎn)過程:(1)確定化學(xué)反應(yīng)原理(2)選擇原料(3)選擇設(shè)備和工藝流程(4)三廢處理(環(huán)境保護(hù))(5)能源的利用(綜合經(jīng)濟(jì)利益)(6)其它問題(如廠址，成本，反應(yīng)條件等問題）第2頁/共24頁硫酸的用途第3頁/共24頁硫酸的性質(zhì)(1)物理性質(zhì):硫酸是一種無色,難揮發(fā),易溶于水的油狀液體。濃硫酸溶于水時(shí)會(huì)放出大量的熱。因此,稀釋硫酸時(shí)應(yīng)該把______倒到______中,并_____.(2)化學(xué)性質(zhì):濃硫酸具有酸性,______性,______性和______性.濃硫酸水不斷攪拌吸水脫水強(qiáng)氧化第4頁/共24頁思考:

自然界中有沒有天然的硫酸，若無，硫存在方式？工業(yè)上如何制取硫酸?第5頁/共24頁(一)硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理思考:1.自然界中存在的含硫的主要物質(zhì)有哪些?2.這些物質(zhì)要經(jīng)過哪些中間產(chǎn)物才能變成硫酸?依據(jù)化學(xué)原理確定生產(chǎn)過程第6頁/共24頁硫酸生產(chǎn)反應(yīng)式S(s)+O2(g)SO2(g)

高溫(一)硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)第一步：第二步：第三步：以硫磺為原料:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)催化劑

加熱(造氣)(催化氧化)(吸收)工業(yè)中通常用98%的硫酸溶液代替水來吸收SO34FeS2(S)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)

高溫第7頁/共24頁硫酸生產(chǎn)反應(yīng)式(二)硫酸工業(yè)原料的選擇S(s)+O2(g)SO2(g)

高溫4FeS2(S)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)

高溫硫磺or黃鐵礦？需考慮哪些因素？第8頁/共24頁制取硫酸流程圖P5圖1-2H2SO4SO3SO2SFeS2H2OO2O2O2V2O5概括為：三個(gè)階段，三個(gè)方程，三個(gè)設(shè)備第9頁/共24頁(三)硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個(gè)主要設(shè)備沸騰爐圖片接觸室圖片98.3%H2SO4SO2O2SO2O2SO2O2第10頁/共24頁4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2高溫主要反應(yīng)：主要設(shè)備：沸騰爐1.二氧化硫的制取和凈化接觸法制硫酸爐氣SO2O2N2水蒸氣

砷和硒的化合物礦塵使催化劑中毒對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響凈化措施：除塵洗滌干燥廢渣的利用：煉鐵、制造水泥、制磚、提煉貴重金屬黃鐵礦空氣爐渣爐氣第11頁/共24頁2.二氧化硫氧化成三氧化硫接觸室（轉(zhuǎn)化器）400-500℃

V2O52SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)主要反應(yīng)：主要設(shè)備：二、接觸法制硫酸二氧化硫與氧氣是在催化劑的表面上接觸時(shí)起反應(yīng)的，接觸室和接觸法的名稱由此而得。第12頁/共24頁3.三氧化硫的吸收和硫酸的生成吸收塔SO3+H2O=H2SO4為什么不用水來吸收三氧化硫？三氧化硫與水化合時(shí)，放出大量熱。易形成酸霧，不利于三氧化硫的吸收。產(chǎn)物叫發(fā)煙硫酸主要反應(yīng)：主要設(shè)備：二、接觸法制硫酸第13頁/共24頁3.三氧化硫的吸收和硫酸的生成吸收塔

SO3+H2O=H2SO4主要反應(yīng)：主要設(shè)備：SO3濃H2SO4超濃H2SO4至尾氣處理Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2OCaSO3+H2SO4=CaSO4+H2O+SO2↑循環(huán)利用尾氣吸收第14頁/共24頁(三)硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個(gè)主要設(shè)備沸騰爐圖片接觸室圖片98.3%H2SO4SO2O2SO2O2SO2O2第15頁/共24頁能用于測(cè)定硫酸尾氣中SO2含量的是_______A．NaOH溶液、酚酞試液 B．KMnO4溶液、稀H2SO4C．碘水、淀粉溶液 D．氨水、酚酞試液第16頁/共24頁注意:工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)溫度的選擇往往還要考慮該溫度下催化劑的活性.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H<0催化劑應(yīng)選擇溫度:(1)400~5000C硫酸工業(yè)生產(chǎn)的適宜條件:

生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制思考：1、采取哪些措施能加快反應(yīng)速率？2、采取哪些措施能提高SO2的轉(zhuǎn)化率？3、溫度升高,SO2的轉(zhuǎn)化率_____降低低溫下催化劑的活性不高，400～5000C催化劑活性較高第17頁/共24頁思考：1、壓強(qiáng)的增大,SO2的轉(zhuǎn)化率_____2、是否壓強(qiáng)越高越好

?提高工業(yè)生產(chǎn)中往往還要考慮成本和能量消耗等問題硫酸工業(yè)生產(chǎn)的適宜條件:

應(yīng)選擇壓強(qiáng)（2）常壓生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制成本和能量消耗高硫酸工業(yè)生產(chǎn)的適宜條件:

生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制第18頁/共24頁(1)400~5000C(2)常壓(3)適當(dāng)過量的空氣生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制硫酸工業(yè)生產(chǎn)的適宜條件:

第19頁/共24頁1.如何處理尾氣中的SO2?2.如何處理廢水中的酸性物質(zhì)?3.如何利用廢渣和生產(chǎn)過程中的產(chǎn)生的大量熱能?工業(yè)：ＳＯ２Ｃa（ＯＨ）２ＣaＳＯ３Ｈ２ＳＯ４ＳＯ２（重新利用）實(shí)驗(yàn)室：ＳＯ２＋２ＮaＯＨ＝Ｎa２ＳＯ３＋Ｈ２Ｏ用石灰漿(Ca(OH)2或石灰石粉中和.廢渣:分離后循環(huán)利用,剩下的作鋪路用的瀝青或用于制磚生產(chǎn)中的三廢處理第20頁/共24頁能量的充分利用硫酸生產(chǎn)過程中的三個(gè)化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，可以充分利用這些反應(yīng)放出的熱能(工廠里把它們叫做“廢熱”)以降低生產(chǎn)成本。第21頁/共24頁小結(jié):(本節(jié)課重點(diǎn))1.工業(yè)上接觸法制硫酸概括為“五個(gè)三”:三種原料:三個(gè)反應(yīng):三個(gè)生產(chǎn)過程:三個(gè)主要設(shè)備:硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個(gè)適宜條件:2.硫酸生產(chǎn)中的廢氣及廢液的處理方法.硫磺(或黃鐵礦),空氣,和水造氣,催化氧化,吸收沸騰爐,接觸室,吸收塔(1)低溫(400~5000C)(2)常壓(3)適當(dāng)過量的空氣第22頁/共24頁(1)已知SO2的氧化是放熱反應(yīng)，如何利用表中數(shù)據(jù)推斷此結(jié)論？(2)在400℃～500℃時(shí)，SO2的催化氧化采用常壓而不是高壓，主要原因是：(3)選擇適宜的催化