化学工业相关知识

1、化学工业相关知识、化工生产的基本原则:1、一个生产工艺的实现，涉及许多问题，如化学反应原理，原料选择，设备结构，工艺流程，环境保护以及综合经济效益 。一般而言，应遵循“多、快、好、省”的原则。“多”是 指原料的利用率或产物的产率高，一般可以从平衡移动角度选择适宜的条件。“快”是指反应速率快，一般可以从化学反应速率角度选则适宜的条件。“好”是指对环境友好，生产过程体现绿色化学的原则， 有效利用资源，消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂，从源头上防止污染的产生。“省”是指在选择原料、设备、工艺方面应考虑降低生产成本，充分利 用原料与能量。2、化工生产=化学反应原理+化学实验+化工技术元素化合物知识

2、、化学平衡基本操作原料过程能源环保是否再生 循环利用 利用率价格反应速率转化率节约能源废气废水的处理1 .系统掌握典型物质的工业制法，举一反三，并能够从多角度分析讨论化工生产的综合经济效益，将理论知识转化为实际应用。2 .根据外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的规律，综合考虑化工生产的适宜条 件的选择。既要注意外界条件对二者影响的一致性，又要注意对二者影响的矛盾性；既要注意温度、催化剂对化学反应速率影响的一致性，又要注意催化剂的活性对温度的限制；既要注意理论生产，又要注意实际可能性。(1)对任一可逆反应，增大反应物浓度，能提高反应速率和转化率。故生产中常使廉价易 得的原料适当过量，以提高另一

3、原料的利用率，如氮气与氢气的配比为1.07 : 3。(2)对气体分子数减少的反应， 增大总压使平衡向增大生成物的的方向移动。但压强太大，动力消耗，设备要求、成本增高，故必须综合考虑。(3)对放热反应，升温，提高反应速率，但转化率降低，若温度太低，反应速率又太慢， 故需使用适当的催化剂。对吸热反应，升温，加快反应速率，又能提高转化率，但要避免反应物或生成物的过热分解。 (4)使用催化剂可大大提高反应速率且不影响化学平衡，但使用时必须注意其活性温度范 围，且防止催化剂“中毒”，延长使用寿命。合成氨适宜条件：500C、铁触媒、2X1075X107、循环操作。根据以上原则，结合合成氨反应的特点即正反应

4、是体积缩小的放热反应分析可知，合成氨的适宜条彳是：500C、铁触媒、2X1075X107 Pa (2050MPa),循环操作等。工业上将二 氧化硫氧化成三氧化硫的适宜条件是400c500C、催化剂(V2O5),使用过量的空气等。乙醇和乙酸发生酯化反应时，酯化极限为2/3,而常温下达到这个极限(即达到平衡)需要16年，如果温度升到150 C,缩短到只要几天就达到平衡。如果加入适量浓硫酸作催化剂， 12小时即可达到平衡，但反应进行的程度仍为2/3。实际生产中，可采取两种措施提高这个极限，第一是适当加大廉价原料乙醇的用量，第二是生产过程中利用乙酸乙酯的易挥发性，不断地把生成的乙酸乙酯从反应混合物中分

5、离出去。同时采取这两种措施能又快又多地生产出乙酸乙酯。二、案例分析（一）澳与碘的提取提反应原理2Br + Cl 2 Br 2 + 2Cl澳1、原料：晒盐后的卤水过提取方法2、氧化后，通入热空气或高温水蒸气，使澳挥发，冷凝后得到粗程澳，再进行精制得到高纯度的澳提反应原理2I + Cl 2 I 2 + 2C1碘1、原料：海带、海藻等过提取方法2、步骤：灼烧一浸泡一过滤一氧化一萃取一分液一提取程（二）工业合成氨的适宜条件反应条件对提高化学反应 速率的影响对提局平衡混合物中氨 的体积分数的影响合成氨适宜条件的选择使用催化剂有利无一般选用铁触媒增大压强有利有利压强越高，对设备、材 料的要求也局。一般米

6、用 2050MPa升高温度有利不利适宜温度，考虑催化剂 活性温度范围，一般选择500 C左右（三）接触法制硫酸的原理、过程及典型设备三原料三阶段三反应（均放热）三设备净化黄铁矿或S造气高温4FeS+11Q_2FEQ+8SO、点燃或 S+O SO沸腾炉除尘（防止 催化剂 中毒）空气催化 氧化2 SO2 + OV02 SO接触室（含热 交换器）_ A98.3% 浓硫酸SQ吸收SO+ H2OH2SQ吸收塔沸腾炉接触室吸收塔（四）纯碱工业： 氨碱法（索尔维法）和联合制碱法（侯德榜制碱法）。纯碱是一种基本化工原料，用于玻璃、搪瓷、炼钢、炼铝及其他有色金属的冶炼，也用于制皂、造纸、纺织和 漂染工业。反应原

7、理：将饱和的食盐溶液在冷却后通入足量的氨，然后在加压条件下通入二氧化碳，即有下列反应发生： NH3+CO2+H2O- NH 4HCO3 NH 4HCO 3+NaCl - NaHCO 3 J +NH 4Cl将析出的碳酸氢钠晶体锻烧，分解得到碳酸钠。2NaHCO3 >lTa2CO3+CO2 t +H20CaO石灰石和盐 饱食水饱食水和盐通NH3NH3过滤 洗涤通CO2CO2CO2 (俯环使用)煨烧Na2CO3产品冷却、过滤 洗涤、干燥沉淀NaHCO3滤液NH4C1NaCl力口 NaCl细粉通NH3NH4CI产品饱和食盐水 (循环使用)合成氨工厂|(1)氨碱法：原料：食盐和石灰石。反应产物的综

8、合处理：氯化钱溶液加消石灰可回收氨，以便循环使用。2NHCl+Ca(OH)2-2NH T +CaCl2+2HO上述反应中所用的消石灰和二氧化碳可用煨烧石灰石制取。CaCO3)CaO + CO2 C CaO+4 Ca(OH)2总结：氨碱法的优点是：原料(食盐和石灰石)便宜，成品的纯度高， 副产品氨和部分二氧 化碳都可以循环使用，制造步骤简单，适合大规模生产。氨碱法也有缺点：生成了目前还没有多大用途的氯化钙(CaCl 2) 0其次，氨碱法中的另一缺点是食盐的利用率低，只有70%,其余30%都随着氯化钙溶液被抛弃了，这是一个很大的损失。(2)侯德榜制碱法：氨、二氧化碳都直接由合成氨厂供应的。合成氨所

9、需要的原料氢气可以 从水煤气制取。C + Hg (气)CO+H2CQ + H?O(气)催剂8鼻+ Ha总结：侯德榜制碱法的优点：母液里存在氯化俊，冷却结晶出来，制成氮肥。由于母液的循环使用，大大地提高了食盐的利用率，应用同量的食盐，能比氨碱法生产出更多量的纯碱。此外，在操作上，在工厂设备上，也都比氨碱法简单。大规模联合生产的优越性，不仅在生产 上便于管理，而且降低了产品一一纯碱和氮肥的成本。【基础训练】1 .有关合成氨工业说法中正确的是A.从合成塔出来的混合气体，其中NH%R占15%所以生产氨的工厂的效率都很低B.由于氨易液化，N2、H是循环使用的，总体来说氨的产率很高C.合成氨反应温度控制在

10、 500c左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动D.合成氨采用的压强是 2X107Pa5X107 Pa,因为该压强下铁触媒的活性最大2 .在NH、HNQ H2SQ的工业生产中，具有的共同点是A.使用吸收塔设备 B.使用尾气吸收装置 C.使用Hk作原料D.使用催化剂3 .工业上用接触法制硫酸时，从沸腾炉中导出的炉气，要经过净化的理由是A.为了减少对大气的污染B.防止催化剂中毒C.炉气中含有一些其他有用成分，以便综合利用D.为了制得更纯的硫酸4 .有关海水提澳和海带提碘的叙述错误的是A.都需经过浓缩、氧化、提取B.海水提澳的浓缩原理是蒸发C.氧化步骤都可通入氯气来实现D.提取步骤都可用四氯化碳萃取

11、5 .下列物质的工业生产过程中，其主要反应不涉及氧化还原反应的是A.海水提澳B.硫酸C.烧碱D.纯碱6 .关于硫酸工业中的催化氧化反应，可以用勒夏特列原理解释的是A.通入过量氧气C.选择常压条件B.选择V2O做催化剂D.升温至450c左右7.某同学用右图所示装置进行氨碱法制取纯碱的主要反应。下列说法合理的是A.先从b管通入NH再从a管通入COB.先从a管通入CO再从b管通入NH3C.广口瓶内有白色沉淀析出D. c中试剂为碱石灰8.对化工生产认识正确的是A.海水提澳：一般需要经过浓缩、氧化、提取三个步骤B.合成氯化氢：通入 H2的量略大于C12,可以使平衡正移C.合成氨：采用500c的高温，有利

12、于增大反应正向进行的程度D.侯德榜制碱法：析出 NaHCO勺母液中加入消石灰，可以循环利用A.石油工业：裂化装置催化剂，=；C16H4.J十C8H8+ QHl6NH9、下列化工生产中所用设备与右边化学反应方程式对应错误的是B.纯碱工业：碳酸化塔 X>|NaCl + NH+CO+ H2Nf NaHCOj + NHCl 一一高潟C.钢铁工业：局炉 =>|Fe2c3+3CO2Fe+3COD.氯碱工业：电解槽 >Cl2 + 2NaOH>NaCl+NaClO+ H2O10、工业制硫酸和合成氨生产中相同的是A、原料气全是循环使用日都用压缩机压缩原料气C用了完全相同的催化剂D 、都用

13、热交换器进行加热11、对化工生产认识正确的是A.海水提澳：一般需要经过浓缩、氧化、提取三个步骤B.合成氯化氢：通入 H2的量略大于C12,可以使平衡正移C.合成氨：采用500c的高温，有利于增大反应正向进行的程度D.侯德榜制碱法：析出 NaHCO勺母液中加入消石灰，可以循环利用 NH12、某制碱厂的生产流程示意图如下:下列分析正确的是B.反应中包含复分解反应D.理论上，生产过程中无需补充COA.该制碱法是侯氏制碱法C. X中只含有Ca2+和Cl 13、联碱法(候氏制碱法)和氨碱法的生产流程简要表示如下图：(1)两种方法的沉淀池中均发生的反应化学方程式为 C0-食盐水1U燃烧 炉Xa，CO,麻城沿(焦氏制碱法)生产流程示意图食盐水，K压石石石f豪感法生产流程示意图沉淀 池.厥烧 炉X 循环H(2) X是, Y是 (填化学式)。(3)Z中除了溶解的氨气、食盐外，其它溶质还有 ;排出液中的溶质 除了