依據(jù)化學反應原理確定生成過程

1、走進化學工業(yè),日本作家 原田正純,1 、“水俁病”于1953年首先在日本九州 熊本縣水俁鎮(zhèn)發(fā)生，當時由于病因不明， 故稱之為水俁??！ 2、病因：由化工生產(chǎn)排放污水所致 ，人或其他動物食用了含有甲基汞或無機汞污染的魚貝類，侵入腦神經(jīng)細胞 而引起的一種綜合性疾病，是世界上最 典型的公害病之一。,一 、該 書 寫 作 背 景,1、輕者：口齒不清、視覺喪失、手足變形。 2、重者：神經(jīng)失常、或興奮、身體彎弓高叫，直至死亡。,二、該 病 臨 床 表 現(xiàn),1.1化工生產(chǎn)過程中的基本問題,請思考：硫酸有哪些用途？,化肥 、農(nóng)藥、 醫(yī)藥、 鋼鐵 工業(yè) 、梯恩梯、 鉛蓄電池,2、工業(yè)上如何制取硫酸?,請思考： 1

2、、自然界中有沒有天然的 硫酸?,1 從硫酸的組成看，原料應該是自然界中存在的含 物質，如硫磺、黃鐵礦（FeS2其中硫元素為-1價）等。,一、,依據(jù)化學原理確定生產(chǎn)過程,2 從價態(tài)分析角度看，不能從硫磺 或黃鐵礦直接得到硫酸，所以必須 經(jīng)過中間步驟，生產(chǎn)硫酸的主要化 學反應過程可以分成 和 兩個階段。,二、工業(yè)制硫酸的基本生產(chǎn)原理,可概括為： “ 四個 三 ” 即，三種原料、三個主要反應、 三個設備、 三個階段,三個主要反應（均放熱）？,SO3 + H2O = H2SO4,或 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2,高溫,三種原料 ？,硫磺 (或黃鐵礦) 、空氣、水,三 個 設備,

3、三 個 階 段 ？,1 造氣,2 催化氧化,3 吸收,三、 生產(chǎn)硫酸工業(yè)流程圖,造氣 （制 SO2）,凈化、干燥,催化反應室,吸收塔,稀釋室,發(fā)煙硫酸,SO3,水,貯存室,98硫酸,四、硫酸生產(chǎn)過程中應注意的問題,我國早期以黃鐵礦為原料，但產(chǎn)生的廢棄物太多，處理成本高。黃鐵礦儲量比天然硫大，但也存在供不應求的趨勢。我國天然硫資源缺乏，多需進口制硫酸，成本略高于黃鐵礦制硫酸，但是它生產(chǎn)流程短，設備簡單三廢治理量小，易于設備大型化，可降低成本，所以當前以硫磺為原料生產(chǎn)硫酸為主。,1、原料應該如何選擇？,2 、在沸騰爐內(nèi)SO2氣體如何制取呢？,將黃鐵礦粉碎成細小的礦粒從沸騰爐上向 下落，空氣由下往上

4、升，即采取逆流原理使 其充分燃燒。,3、從沸騰爐里出來的氣體，在進入接觸室之前為什么要凈化呢？,因從沸騰爐里出來爐氣含有SO2 、 N2 、 水蒸氣 礦塵及一些雜質如砷 硒等化合物， 雜質和礦塵都會使催化劑作用減弱或失去作 用這種現(xiàn)象叫催化劑中毒，水蒸氣對設備和 生產(chǎn)也產(chǎn)生不良影響，因此在進行氧化反應 前爐氣必須通過除塵、 冷卻、 干燥等操作。,低溫(400500）、常壓、V2O5做催化劑,4、在SO2轉化為SO3的過程里，需要什么樣的反應條件？ 為什么？,該反應為放熱反應，使生產(chǎn)成本增加。 根據(jù)平衡移動原理，高溫使轉化率降低。 選擇此溫度范圍，是因為反應速率和 SO2平衡轉化率都比較高；增大

5、氣體壓 強SO2的平衡轉化率提高得并不多卻增 加了生產(chǎn)成本，所以通常采用常壓操作。,5、工業(yè)上用98的硫酸來吸收SO3，而不是直接用水或稀硫酸做吸收劑，為什么？,為避免形成酸霧并提高吸收率。,6、為保護環(huán)境，三廢如何處理呢？,、尾氣吸收： 硫酸生產(chǎn)的尾氣中含有少量SO2，用石灰水或氨水吸收再用硫酸處理，這樣得到的SO2含量較高，可返回用作原料或它用。,石灰水吸收法 SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 + H2O CaSO3 + H2SO4 = CaSO4 + SO2 + H2O,SO2 + 2NH3 + H2O = (NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + H2SO4 = (NH4)

6、2SO4 + SO2 + H2O,氨水水吸收法,污水處理,硫酸工業(yè)廢水中含有硫酸，常用石灰乳中和： Ca(OH)2 +H2SO4 = CaSO4 + H2O,、廢渣的利用,廢渣可作為制造水泥的原料或用于制 磚還可用來提煉貴重的有色金屬,7、能量的充分利用,由于硫酸生產(chǎn)過程中三個化學反應都是 放熱反應，據(jù)測算生產(chǎn)1t硫酸大約消耗100 kWh的電能，生產(chǎn)1t硫酸放出的熱量相當于200kWh的電能，能量還有剩余請討論如何 利用這些剩余能量呢？,、在接觸室中設置熱交換器，目的是一方面預熱反應原料氣，另一方面使接觸氧化后的SO3氣體降溫到適宜溫度，便于吸收。 、在沸騰爐旁設置蒸汽鍋爐進行發(fā)電 、在接觸

7、室附近建造洗浴中心創(chuàng)造經(jīng)濟效益，提高勞動者福利。,化工生產(chǎn)工藝流程的確定,1 依據(jù)化學反應原理確定生產(chǎn)過程 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）,8 如何進行硫酸生產(chǎn)廠址的選擇？, 一般要對原料 水源 能源 土地供應市場需求 交通 環(huán)境保護等因素進行綜合性和系統(tǒng)性的研究。, 硫酸是一種強腐蝕性液體，不能像普通液體那樣可以大量保存，需要隨產(chǎn)隨銷而且硫酸本身價格不高，但運輸價格比較貴，硫酸廠不能單獨建立，應考慮綜合建廠例如與化肥廠、 電池廠、醫(yī)藥廠等聯(lián)合辦廠。,案例：在以下條件下你認為M城市該 不

8、該建硫酸廠？ 1、 M城市郊區(qū)有豐富的黃鐵礦資源 水源 能源充足交通便利。2、 M城市消耗硫酸的工業(yè)不多，而遠離它的N城市是一個消 耗硫酸很多的城市。3、M城市是一個美 麗的旅游城市，對環(huán)境保護要求高土地 價格貴，可以考慮在N城市建廠。,答案：不應該在A城市建硫酸廠。,綜合分析M城市的三個條件，旅游城 市對環(huán)保要求高，而且當?shù)赝恋貎r格 業(yè)較貴，如果在該地建廠會污染環(huán)境 必然造成旅游資源的破壞，得不償失。,小 結 (本節(jié)課重點),工業(yè)上接觸法制硫酸概括為“四個三” : 三種原料: 三個反應: 三個生產(chǎn)過程: 三個主要設備:,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治理“三廢”，保護環(huán)境最主要的方法是() A減少污染嚴重的工廠 B把“三廢”深埋 C提高認識 D變廢為寶，綜合利用,課堂隨堂練習,A,2(2011年泰安月考)接觸法制硫酸的沸騰爐出來 的爐氣必須經(jīng)過凈化處理，其正確過程