WLC化工生产过程中的基本问题.ppt

高2015级wuliangcai 化工生产过程中的基本问题 第一单元课题一 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 倒入 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 复习回顾 硫酸的用途 总结Zxxk 硫酸是化学工业中的重要产品之一 首先硫酸大量用于化肥和农药的生产 如每生产1吨的过磷酸钙要消耗360公斤硫酸 化肥生产消耗占硫酸产量的50 以上 在有机合成工业中 硫酸用于各种磺化反应和硝化反应 生产醚 酯 有机酸 也要消耗硫酸 在无机化学工业中 HF H3PO4等的生产及K Fe Cu Zn Al的硫酸盐的生产等 都要消耗硫酸 在冶金工业及国防工业中 如生产炸药 石油工业 染料 人造纤维 食品 电池 搪瓷 医药 机械加工工业等许多部门 都要用到硫酸 既然需要这么多硫酸 那么怎样制取呢 硫酸的消费水平是一个国家工业发达水平的重要标志 一 依据化学反应原理确定生产过程 一 硫酸工业生产的原理 思考 1 自然界中存在的含硫的物质有哪些 2 这些物质能直接得到H2SO4吗 若不能 那么要经过哪些中间产物才能变成硫酸 硫磺 黄铁矿 FeS2 请写出有关的化学方程式 以硫磺为原料 第一步 造气 第二步 催化氧化 第三步 吸收 一 硫酸工业生产的原理 以黄铁矿 FeS2 为原料 第一步 造气 第二步 催化氧化 第三步 吸收 一 硫酸工业生产的原理 二 工业制硫酸的主要流程 SO3 空气 SO2 发烟硫酸 98 硫酸 98 硫酸 水 二 生产中原料的选择 1 硫酸生产中的三种原料 硫磺或黄铁矿 空气 水 思考 1 为什么早期我国是以黄铁矿为原料制硫酸 早期黄铁矿储存量比较大 而天然硫磺资源缺乏 又难以从国外购进 并且那时对环境保护不够重视 2 为什么不主张用黄铁矿 主要成分FeS2 作为原料生产硫酸 硫磺制硫酸比黄铁矿制硫酸生产流程短 设备简单 三废治理量小 劳动生产率高 易于设备大型化 从而降低成本 阅读教材P7页思考与交流 硫酸生产反应式 想一想 从生产硫酸的原理看 硫酸厂中的生产设备最少应分几部分 2 工业生产硫酸的基本过程 沸腾炉 接触室 吸收塔 3 硫酸工业生产的三个主要设备 SO2O2 粉碎黄铁矿是增大矿石跟空气的接触面积 加快反应速率并使之充分燃烧 通强大的空气流是为了使黄铁矿充分燃烧 同时增大廉价易得的反应物浓度 可以是较贵重的原料得以充分利用 不纯净 炉气中除SO2还含有O2 N2 H2O和一些杂质 思考 接触室中热交换器的作用是什么 从接触室出来的气体成分是什么 因为用水或稀H2SO4溶液做吸收剂容易形成酸雾且吸收速率慢 液体由上向下流 气体由下向上升 两者在逆流过程中充分反应 三 生产中反应条件的控制 复习回顾 1 影响化学反应速率的因素有哪些 指在一定条件下的可逆反应里 正反应和逆反应的速率相等 反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态 注意 1 前提是 一定条件下的可逆反应 2 实质是 正反应和逆反应速率相等 3 标志是 反应混合物中各组分的浓度保持不变 2 什么是化学平衡 反应物浓度 温度 压强 对有气体参加的反应 催化剂 补充 平衡的移动 即改变反应条件 浓度 温度 压强 对化学平衡的影响 条件的改变 平衡移动方向 平衡移动的结果 增大反应物浓度 减小反应物浓度 增大压强 升高温度 向正反应方向移动 向正反应方向移动 向气体体积缩小的方向移动 向吸热反应方向移动 反应物浓度减小 生成物浓度增大 体系压强减小 体系温度降低 勒夏特列原理 如果改变影响化学平衡的一个条件 浓度 温度或压强等 平衡就会向着能够减弱这种改变的方向移动 三 生产中反应条件的控制 SO2接触氧化的反应为 注 这是一个气体总体积缩小的 放热的可逆反应 思考与交流 阅读P6表1 1 思考温度较低时 SO2的转化率 那么是否温度越低越好呢 越高 不是 虽然温度较低对提高SO2的转化率有利 但温度较低时催化剂活性不高 反应速率低 应选择温度 1 低温 400 5000C 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 1 温度 三 生产中反应条件的控制 阅读P6表1 2 思考压强的增大 SO2的转化率 2 压强 思考与交流 越高 那么是否压强越高越好呢 根据平衡移动原理 加压对提高SO2的转化率有利 但在常压 400 500 时 SO2的转化率已经很高 加压对设备的要求高 会增大投资和能量消耗 应选择压强 2 常压 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 1 较高的温度 400 500 2 常压 3 催化剂 三 生产中反应条件的控制 接触氧化的适宜条件 四 硫酸工业生产过程中三废的处理 1 三废 废气 废液 废渣 2 三废的处理方法 1 如何处理尾气中的SO2 方法一 石灰水吸收法 方法二 氨水吸收法 实验室 a a 2 如何处理废水中的酸性物质 3 如何利用废渣和生产过程中的产生的大量热能 用石灰浆 Ca OH 2或石灰石粉中和 四 硫酸工业生产过程中三废的处理 废渣 分离后循环利用 剩下的作铺路用的沥青或用于制砖 炼铁 提炼有色金属 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 化工生产过程中应考虑的问题 1 确定化学反应原理 2 选择原料 3 选择设备和工艺流程 4 三废处理 环境保护 5 能源的利用 综合经济利益 6 其它问题 如厂址 成本 反应条件等问题 小结 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 2 硫酸