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1、化工生产过程中的基本问题化工生产过程中的基本问题第一单元 课题一硫酸的用途硫酸的用途思考:(1)自然界中有没有天然的硫酸?v(2)工业上如何制取硫酸工业上如何制取硫酸?硫酸的性质硫酸的性质v(1)物理性质:硫酸是一种无色硫酸是一种无色,难挥发难挥发,易溶于水易溶于水的油状液体。的油状液体。v浓硫酸溶于水时会放出大量的热。因此浓硫酸溶于水时会放出大量的热。因此,稀释硫稀释硫酸时应该把酸时应该把_倒到倒到_中中,并并_.v(2)化学性质化学性质:v浓硫酸具有酸性浓硫酸具有酸性,_性性,_性和性和_性性.浓硫酸浓硫酸水水不断搅拌不断搅拌吸水吸水脱水脱水强氧化强氧化(一一)硫酸工业生产的原理硫酸工业生
2、产的原理思考:1. 自然界中存在的含硫的物质有哪些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这些物质要经过哪些中间产物才能变成硫酸?请写出有关的化学方程式!硫酸生产反应式S (s)+ O2 (g) SO2(g) 高高 温温(一一)硫酸工业生产的原理硫酸工业生产的原理SO3(g)+ H2O(l) H2SO4(l)第一步：第一步：第二步：第二步：第三步：第三步：以硫磺为原料以硫磺为原料:2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3(g)催化剂催化剂 加加 热热(造气)(催化氧化)(吸收)工业中通常用工业中通常用98%的硫酸溶液代替水来吸收的硫酸溶液代替水来吸收SO
3、3因此:工业上制硫酸主要分 _个生产过程.硫酸生产反应式(二二)硫酸工业硫酸工业原料的选择原料的选择4FeS2(S) +11 O2 (g) 2Fe2O3 (s)+ 8SO2(g) 高高 温温第一步：第一步：SO3 (g) + H2O(l) H2SO4(l)2SO2(g) + O2 (g) 2SO3(g)催化剂催化剂加加 热热第二步：第二步：第三步：第三步：以以FeS2为原料为原料思考思考:为什么不主张用黄铁矿为什么不主张用黄铁矿(主要成分主要成分FeS2)作为原料生产硫酸作为原料生产硫酸?因此因此:硫酸生产中的三种原料硫酸生产中的三种原料:硫磺硫磺(或黄铁矿或黄铁矿),空气空气,和水和水硫酸生
4、产反应式S (s)+ O2 (g) SO2(g) 高高 温温SO3(g)+ H2O(l) H2SO4(l)第一步：第一步：第二步：第二步：第三步：第三步：以硫磺为原料以硫磺为原料:2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3(g)催化剂催化剂 加加 热热(造气)(催化氧化)(吸收)工业中通常用工业中通常用98%的硫酸溶液代替水来吸收的硫酸溶液代替水来吸收SO3想一想想一想: :从生产硫酸的原理看从生产硫酸的原理看, ,硫酸厂中的生硫酸厂中的生产设备最少应分几部分产设备最少应分几部分? ?(三三)硫酸工业生产的三个主要设备硫酸工业生产的三个主要设备沸沸 腾腾 炉图片炉图片接接 触触 室图片室图片
5、98.3%H2SO4SO2 O2SO2 O2SO2 O2v阅读P6表1-2,思考压强的增大,SO2的转化率_越高越高注意: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思考:是否压强越高越好是否压强越高越好 ?硫酸工业生产的硫酸工业生产的三个适宜条件三个适宜条件: 应选择压强:(2)常压常压生产中反应条件的控制生产中反应条件的控制v(1)低温低温(4005000C)v(2)常压常压v(3)适当过量的空气适当过量的空气硫酸工业生产的硫酸工业生产的三个适宜条件三个适宜条件: 2SO2SO2 2 (g) + O(g) + O2 2 (g) 2SO(g) 2SO3 3 (g) (g) 生产中
6、反应条件的控制生产中反应条件的控制v阅读阅读P6表表1-1,思考温度较思考温度较_时时,越有利于越有利于SO2转化转化为为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.思考思考:是否温度越低越有利于是否温度越低越有利于SO2 转化为转化为SO3 ?2SO2SO2 2 (g) + O(g) + O2 2 (g) 2SO(g) 2SO3 3 (g) (g) 放热放热催化剂催化剂硫酸工业生产的硫酸工业生产的三个适宜条件三个适宜条件: 低低应选择温度:(1)低温低温(4005000C)1. 如何处理尾气中的如何处理尾气中的SO2?2. 如何处理废水中的酸性物质如何处理废水中的
7、酸性物质?3. 如何利用废渣和生产过程中的产生的如何利用废渣和生产过程中的产生的 大量热能大量热能?工业：工业：a（）（）a（重新利用）（重新利用）实验室：实验室：aa用石灰浆用石灰浆(Ca(OH)2或石灰石粉中和或石灰石粉中和.废渣废渣:分离后循环利用分离后循环利用,剩下的作铺路用的剩下的作铺路用的沥青或用于制砖沥青或用于制砖生产中的三废处理生产中的三废处理能量的能量的充分充分利用利用硫酸生产过程中的三个化学反应都是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放热反应，可以充分利用这些反应放出的热能出的热能(工厂里把它们叫做工厂里把它们叫做“废热废热”)以降低生产成本。以
8、降低生产成本。在沸腾炉旁设置在沸腾炉旁设置“废热废热”锅炉，产锅炉，产生蒸汽来发电；在接触室中设热交生蒸汽来发电；在接触室中设热交换装置。据测算，生产换装置。据测算，生产1t硫酸约需消硫酸约需消耗耗100kWh的电能，而相应量反应物的电能，而相应量反应物在生产过程中放出的反应热相当于在生产过程中放出的反应热相当于200kWh的电能。的电能。化工生产过程:v(1)确定化学反应原理v(2)选择原料v(3)选择设备和工艺流程v(4)三废处理(环境保护)v(5)能源的利用(综合经济利益)v(6)其它问题(如厂址，成本，反应条件等问题）小结:(本节课重点)v1. 工业上接触法制硫酸概括为工业上接触法制硫
9、酸概括为“五个三五个三” ” :v三种原料三种原料:v三个反应三个反应:v三个生产过程三个生产过程:v三个主要设备三个主要设备:v硫酸工业生产的硫酸工业生产的三个适宜条件三个适宜条件:v2. 硫酸生产中的废气及废液的处理方法硫酸生产中的废气及废液的处理方法.v硫磺硫磺(或黄铁矿或黄铁矿),空气空气,和水和水造气造气,催化氧化催化氧化,吸收吸收沸沸 腾腾 炉炉,接接 触触 室室,吸收塔吸收塔(1)低温低温(4005000C)(2)常压常压(3)适当过量的空气适当过量的空气实践活动实践活动 通过查阅资料、上网、参观访问等方通过查阅资料、上网、参观访问等方式进行调查，了解一些化工厂是如何式进行调查，了解一些化工厂是如何利用废热的。利用废热的。研究课题：利津石油化工厂的废气可研究课题：利津石油化工厂的废气可否应用于利津凤凰热电厂的发电燃料否应用于利津凤凰热电厂的发电燃料？
