課題化工生產(chǎn)過程中的基本問題

走進化學(xué)工業(yè)化工生產(chǎn)過程中的

基本問題硫酸的用途硫酸的性質(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。濃硫酸溶于水時會放出大量的熱。因此,稀釋硫酸時應(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?(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)依據(jù)化學(xué)原理確定生產(chǎn)過程硫酸生產(chǎn)反應(yīng)式(二)硫酸工業(yè)原料的選擇4FeS2(S)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)

高溫第一步：SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)2SO2(g)

+O2(g)2SO3(g)催化劑加熱第二步：第三步：以FeS2為原料思考:為什么不主張用黃鐵礦(主要成分FeS2)作為原料生產(chǎn)硫酸?因此:硫酸生產(chǎn)中的三種原料:硫磺(或黃鐵礦),空氣,和水依據(jù)化學(xué)原理確定生產(chǎn)過程硫酸生產(chǎn)反應(yīng)式S(s)+O2(g)SO2(g)

高溫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SO3想一想:從生產(chǎn)硫酸的原理看,硫酸廠中的生產(chǎn)設(shè)備最少應(yīng)分幾部分?依據(jù)化學(xué)原理確定生產(chǎn)過程硫酸雖然是由三氧化硫和水反應(yīng)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收硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個主要設(shè)備沸騰爐圖片接觸室圖片98.3%H2SO4SO2O2SO2O2SO2O2依據(jù)化學(xué)原理確定生產(chǎn)過程1.依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理確定生產(chǎn)過程二.化學(xué)生產(chǎn)過程中的基本問題反應(yīng)條件設(shè)備選擇廢熱利用…2.生產(chǎn)中原料的選擇原料的凈化成本問題設(shè)備的規(guī)模生產(chǎn)的流程長短…（三）生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制化學(xué)平衡

可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率相同,反應(yīng)物和生成物的濃度不再發(fā)生變化可逆反應(yīng)的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物的百分率——轉(zhuǎn)化率可通過改變反應(yīng)條件加以調(diào)控3.生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制勒夏特列原理

改變影響化學(xué)平衡的一個條件(如濃度,溫度,壓強等),平衡就向能減弱這種改變的方向移動.P7頁思考與交流練習(xí)：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(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響改變外界條件化學(xué)反應(yīng)速率的變化平衡移動的方向濃度增大反應(yīng)物的濃度減小反應(yīng)物的濃度壓強增大壓強減小壓強溫度升高溫度降低溫度催化劑加快減慢加快減慢加快減慢改變(加快或減慢)向正反應(yīng)方向移動向逆反應(yīng)方向移動向氣體體積縮小的方向移動向氣體體積增大的方向移動向吸熱反應(yīng)方向移動向放熱反應(yīng)方向移動不影響閱讀P6表1-1,思考溫度較____時,越有利于SO2轉(zhuǎn)化為SO3?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.思考:是否溫度越低越有利于SO2

轉(zhuǎn)化為SO3?2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)放熱催化劑硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個適宜條件:低應(yīng)選擇溫度:(1)低溫(400~5000C)閱讀P6表1-2,思考壓強的增大,SO2的轉(zhuǎn)化率_____越高注意:工業(yè)生產(chǎn)中壓強的選擇往往還要考慮成本和能量消耗等問題思考:是否壓強越高越好?硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個適宜條件:應(yīng)選擇壓強:(2)常壓(1)低溫(400~5000C)(2)常壓(3)適當過量的空氣硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個適宜條件:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制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）實驗室：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（四）生產(chǎn)中的三廢處理（五）能量的充分利用硫酸生產(chǎn)過程中的三個化學(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。在沸騰爐旁設(shè)置“廢熱”鍋爐，產(chǎn)生蒸汽來發(fā)電；在接觸室中設(shè)熱交換裝置。據(jù)測算，生產(chǎn)1t硫酸約需消耗100kW·h的電能，而相應(yīng)量反應(yīng)物在生產(chǎn)過程中放出的反應(yīng)熱相當于200kW·h的電能。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)(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(yīng)條件等問題）小結(jié):(本節(jié)課重點)1.工業(yè)上接觸法制硫酸概括為“五個三”:三種原料:三個反應(yīng):三個生產(chǎn)過程:三個主要設(shè)備:硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個適宜條件: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