化工生产过程中的基本问题(走进化学工业)

走进化学工业化工生产过程中的基本问题课题一化工生产过程:(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）硫酸的用途硫酸的性质(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:自然界中有没有天然的硫酸，若无，硫存在方式？工业上如何制取硫酸?硫酸生产反应式S(s)+O2(g)SO2(g)燃烧(一)硫酸工业生产的原理SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)第一步：第二步：第三步：以硫磺为原料:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)催化剂加热(造气)(催化氧化)(吸收)工业中通常用98%的硫酸溶液代替水来吸收SO34FeS2(S)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)高温硫酸生产反应式(二)硫酸工业原料的选择S(s)+O2(g)SO2(g)高温4FeS2(S)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g)高温硫磺or黄铁矿？需考虑哪些因素？制取硫酸流程图P5图1-2H2SO4SO3SO2SFeS2H2OO2O2O2V2O5概括为：三个阶段，三个方程，三个设备(三)硫酸工业生产的三个主要设备沸腾炉图片接触室图片98.3%H2SO4SO2O2SO2O2SO2O24FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2高温主要反应：主要设备：沸腾炉1.二氧化硫的制取和净化接触法制硫酸炉气SO2O2N2水蒸气砷和硒的化合物矿尘使催化剂中毒对设备和生产有不良影响净化措施：除尘洗涤干燥废渣的利用：炼铁、制造水泥、制砖、提炼贵重金属黄铁矿空气炉渣炉气2.二氧化硫氧化成三氧化硫接触室（转化器）400-500℃V2O52SO2(g)+O2(g)2SO3(g)主要反应：主要设备：二、接触法制硫酸二氧化硫与氧气是在催化剂的表面上接触时起反应的，接触室和接触法的名称由此而得。3.三氧化硫的吸收和硫酸的生成吸收塔SO3+H2O=H2SO4为什么不用水来吸收三氧化硫？三氧化硫与水化合时，放出大量热。易形成酸雾，不利于三氧化硫的吸收。产物叫发烟硫酸主要反应：主要设备：二、接触法制硫酸3.三氧化硫的吸收和硫酸的生成吸收塔SO3+H2O=H2SO4主要反应：主要设备：SO3浓H2SO4超浓H2SO4至尾气处理Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2OCaSO3+H2SO4=CaSO4+H2O+SO2↑循环利用尾气吸收(三)硫酸工业生产的三个主要设备沸腾炉图片接触室图片98.3%H2SO4SO2O2SO2O2SO2O2能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是_______A．NaOH溶液、酚酞试液B．KMnO4溶液、稀H2SO4C．碘水、淀粉溶液D．氨水、酚酞试液注意: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.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H0催化剂应选择温度:(1)400~5000C硫酸工业生产的适宜条件:生产中反应条件的控制思考：1、采取哪些措施能加快反应速率？2、采取哪些措施能提高SO2的转化率？3、温度升高,SO2的转化率_____降低低温下催化剂的活性不高，400～5000C催化剂活性较高思考：1、压强的增大,SO2的转化率_____2、是否压强越高越好?提高工业生产中往往还要考虑成本和能量消耗等问题硫酸工业生产的适宜条件:应选择压强（2）常压生产中反应条件的控制成本和能量消耗高硫酸工业生产的适宜条件:生产中反应条件的控制(1)在400℃～500℃时，SO2的催化氧化采用常压而不是高压，主要原因是：(2)选择适宜的催化剂，是否可以提高SO2的转化率？(填“是”或“否”)，是否可以增大该反应所放出的热量？______(填“是”或“否”)；(3)为提高SO3吸收率，实际生产中用_________吸收SO3；(1)400~5000C(2)常压(3)催化剂：V2O5适当过量的空气生产中反应条件的控制硫酸工业生产的适宜条件:1.如何处理尾气中的SO2?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?工业：ＳＯ２Ｃa（ＯＨ）２ＣaＳＯ３Ｈ２ＳＯ４ＳＯ２（重新利用）实验室：ＳＯ２＋２ＮaＯＨ＝Ｎa２ＳＯ３＋Ｈ２Ｏ用石灰浆(Ca(OH)2或石灰石粉中和.废渣:分离后循环利用,剩下的作铺路用的沥青或用于制砖生产中的三废处理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。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.硫酸生产中的废气及废液的处理方法.硫磺(或黄铁矿),空气,和水造气,催化氧化,吸收沸腾炉,接触室,吸收塔(1)低温(400~5000C)(2)常压(3)适当过量的空气化工生产过程:(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）作业：1、完成方程式：_FeS2+_O2=___+_SO2其中氧化产物为___________还原产物为__________2、若98%的硫酸表示为SO3·aH2O，20%的发烟硫酸（H2SO4和SO3的混合物，其中SO3的质量分数为20%）可表示为H2O·bSO3则a=___,b=____.（分数表示）3、分子式为C9H8O4的有机物符合下列条件①只有邻位二取代苯②含-COOH和-COO-结构的同分异构体有___种，其结构简式分别是：