化工生产过程中的基本问题

第一单元走进化学工业 第一节化工生产过程中的基本问题 硫酸是化学工业中重要的产品之一 在下列领域有大量的应用 化肥 农药 有机合成 磷酸 氢氟酸的生产 磺化反应 硝化反应 硫酸盐 炸药 石油工业 染料 人造纤维 电池 搪瓷 医药 机械加工 思考 1 自然界中有没有天然的硫酸 2 工业上如何制取硫酸 硫酸的性质 1 物理性质 硫酸是一种无色 难挥发 易溶于水的油状液体 浓硫酸溶于水时会放出大量的热 因此 稀释硫酸时应该把 倒到 中 并 2 化学性质 浓硫酸具有酸性 性 性和 性 浓硫酸 水 不断搅拌 吸水 脱水 强氧化 思考 1 自然界中存在的含硫的物质有哪些 2 这些物质要经过哪些中间产物才能变成硫酸 硫酸的价格300 400元 吨 一 依据化学反应原理确定生产过程 目标产物 组成分析 确定原料和路线 H2SO4 含硫元素 硫的化合价为 6 S或FeS2 SO2 SO3 1 生产路线 1 以硫为原料制备SO2S s O2 g SO2 g 放热反应 2 利用催化氧化反应将SO2氧化成SO32SO2 g O2 g 2SO3 g 放热反应 3 三氧化硫转化为硫酸SO3 g H2O l H2SO4 l 放热反应 工业中通常用98 的硫酸溶液代替水来吸收 2 化学反应原理 贮存室 3 工业制硫酸简要流程图 硫酸工业生产的三个主要设备 98 3 H2SO4 SO2O2 SO2O2 SO2O2 二 生产中的原料选择 1 硫酸生产中的三种原料 1 基建投资 加工费及环保方面 用硫制硫酸优于用黄铁矿 2 我国天然硫资源缺乏 而且开采条件比较复杂 3 我国黄铁矿资源比天然硫丰富 4 用硫磺制硫酸比黄铁矿制硫酸流程短 设备简单 三废治理量小 劳动生产率高 硫磺 黄铁矿 空气 水 2 我国生产硫酸需考虑的问题 3 生产规模和厂址的选择 现代化工业生产一般要求有较大的规模 便于采用先进的技术和设备以提高劳动生产率 便于废热的利用 环境保护成本降低 我国一般发展4万吨以上的硫酸设备和工厂由于硫酸的特殊性 减少硫酸的运输环节就会大量降低成本 所以厂址一般选在用硫酸量大的工业区附近 且水源丰富 离城市较远的地方 硫酸生产中的适宜条件 1 低温 400 500 2 常压 3 适当过量的空气 三 生产中反应条件的控制 依据化学反应原理 尤其是催化氧化反应的特点确定反应条件 阅读P6表1 1 思考温度较 时 越有利于SO2转化为SO3 注意 工业生产中反应温度的选择往往还要考虑该温度下催化剂的活性和对反应速率的影响 思考 是否温度越低越有利于SO2转化为SO3 硫酸工业生产的三个适宜条件 低 应选择温度 1 低温 400 5000C 阅读P6表1 2 思考压强的增大 SO2的转化率 越高 注意 工业生产中压强的选择往往还要考虑成本和能量消耗等问题 思考 是否压强越高越好 应选择压强 2 常压 四 生产中的三废处理 1 尾气吸收 2 污水处理 用石灰浆 Ca OH 2或石灰石粉中和酸性废液 3 废渣处理 分离后局部循环利用 提取有价值成分剩下的作为矿渣硅酸盐水泥的原料或用于制砖 实验室 a a 工业 五 能量的充分利用 硫酸生产过程中的三个化学反应都是放热反应 可以充分利用这些反应放出的热能 工厂里把它们叫做 废热 以降低生产成本 在沸腾炉旁设置 废热 锅炉 产生蒸汽来发电 在接触室中设热交换装置 据测算 生产1t硫酸约需消耗100kW h的电能 而相应量反应物在生产过程中放出的反应热相当于200kW h的电能 化工生产过程 1 确定化学反应原理 2 选择原料 3 选择设备和反应条件 4 三废处理 环境保护 5 能量的利用 综合经济利益 6 其它问题 如厂址 原料获取 能源供应 工业用水 运输储存 预处理成本等问题 小结 本节课重点 1 工业上接触法制硫酸概括为 五个三 三种原料 三个反应 三个生产过程 三个主要设备 硫酸工业生产的三个适宜条件