工業(yè)接觸法制硫酸PPT學習教案

1、會計學1 工業(yè)接觸法制硫酸工業(yè)接觸法制硫酸 第1頁/共30頁 硫酸工業(yè)復習小結(jié)硫酸工業(yè)復習小結(jié) 一、接觸法制硫酸的反應原理和生產(chǎn)過程一、接觸法制硫酸的反應原理和生產(chǎn)過程 第2頁/共30頁 生產(chǎn)階段生產(chǎn)階段 SO2的制取和的制取和 凈化凈化 SO2氧化成氧化成SO3 吸收吸收SO3生成生成 硫酸硫酸 主要原料主要原料 主要化學主要化學 反應反應 主要設備主要設備 工藝要求工藝要求 主要排放主要排放 黃鐵礦黃鐵礦(硫磺硫磺)、空氣、空氣 98.3% 濃硫酸濃硫酸 - 第3頁/共30頁 硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理 第一步第一步 ： 第一步第一步 ： 4FeS2 +11 O2 2Fe2O3

2、+ 8SO2 高高 溫溫 氧化劑：氧化劑： 還原劑：還原劑： 氧化產(chǎn)物：氧化產(chǎn)物： 還原產(chǎn)物：還原產(chǎn)物： O2 FeS2 Fe2O3 、SO2 Fe2O3 、SO2 如果有如果有4摩爾的摩爾的FeS2參加反應，電子轉(zhuǎn)移為參加反應，電子轉(zhuǎn)移為 摩爾。摩爾。 44 第4頁/共30頁 硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理 第一步第一步 ： SO3 + H2O H2SO4 第一步第一步 ： 第二步：第二步： 第三步：第三步： 4FeS2 +11 O2 2Fe2O3 + 8SO2 高高 溫溫 2SO2 + O2 2SO3 催化劑催化劑 高溫高溫 第5頁/共30頁 硫酸生產(chǎn)的三大設備 沸沸 騰騰 爐爐接接

3、 觸觸 室室吸吸 收收 塔塔 第6頁/共30頁 第7頁/共30頁 生產(chǎn)階段生產(chǎn)階段 SO2的制取和的制取和 凈化凈化 SO2氧化成氧化成SO3 吸收吸收SO3生成硫生成硫 酸酸 主要原料主要原料 主要化學主要化學 反應反應 高溫 高溫 4FeS2 +11 O2 2Fe2O3 + 8SO2 催化劑催化劑 2SO2+O2 2SO3 400-500 SO3 +H2O H2SO4 主要設備主要設備沸騰爐沸騰爐接觸室接觸室吸收塔吸收塔 工藝要求工藝要求 主要排放主要排放 黃鐵礦黃鐵礦(硫磺硫磺)、空氣、空氣 98.3% 濃硫酸濃硫酸 礦石粉碎礦石粉碎 爐氣凈化爐氣凈化 - 礦渣、礦塵礦渣、礦塵 、洗滌液

4、、洗滌液 - 一、接觸法制硫酸的反應原理和生產(chǎn)過程一、接觸法制硫酸的反應原理和生產(chǎn)過程 第8頁/共30頁 接接 觸觸 室室 第9頁/共30頁 討論、討論、 SO2轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)化成SO3的反應特點是什么？第二的反應特點是什么？第二 生產(chǎn)階段的反應條件是什么？為什么采用這個條件生產(chǎn)階段的反應條件是什么？為什么采用這個條件 呢？呢？ 反應條件：反應條件： 反應特點：可逆反應；正反應為放熱的反應特點：可逆反應；正反應為放熱的 、氣體體積縮小的反應、氣體體積縮小的反應 催化劑的活性、反應速率、平衡轉(zhuǎn)化率催化劑的活性、反應速率、平衡轉(zhuǎn)化率 、設備以及能耗等、設備以及能耗等 2SO2(g) + O2(g) 2S

5、O3(g)+196.6kJ 催化劑催化劑 高溫高溫 低溫、低溫、 高壓、高壓、 催化劑催化劑 400-500、 常壓常壓、 第10頁/共30頁 生產(chǎn)階段生產(chǎn)階段 SO2的制取和的制取和 凈化凈化 SO2氧化成氧化成SO3 吸收吸收SO3生成硫生成硫 酸酸 主要原料主要原料 主要化學主要化學 反應反應 高溫 高溫 4FeS2 +11 O2 2Fe2O3 + 8SO2 催化劑催化劑 2SO2+O2 2SO3 400-500 SO3 +H2O H2SO4 主要設備主要設備沸騰爐沸騰爐接觸室接觸室吸收塔吸收塔 工藝要求工藝要求 主要排放主要排放 黃鐵礦黃鐵礦(硫磺硫磺)、空氣、空氣 98.3% 濃硫酸

6、濃硫酸 礦石粉碎礦石粉碎 爐氣凈化爐氣凈化 用兩層催化劑用兩層催化劑 用熱交換器用熱交換器 - 礦渣、礦塵礦渣、礦塵 、洗滌液、洗滌液 - 第11頁/共30頁 吸吸 收收 塔塔 第12頁/共30頁 生產(chǎn)階段生產(chǎn)階段 SO2的制取和的制取和 凈化凈化 SO2氧化成氧化成SO3 吸收吸收SO3生成硫生成硫 酸酸 主要原料主要原料 主要化學主要化學 反應反應 高溫 高溫 4FeS2 +11 O2 2Fe2O3 + 8SO2 催化劑催化劑 2SO2+O2 2SO3 400-500 SO3 +H2OH2SO4 主要設備主要設備沸騰爐沸騰爐接觸室接觸室吸收塔吸收塔 工藝要求工藝要求 主要排放主要排放 黃鐵

7、礦黃鐵礦(硫磺硫磺)、空氣、空氣 98.3% 濃硫酸濃硫酸 鐵礦粉碎，鐵礦粉碎， 爐氣凈化爐氣凈化 用兩層催化劑用兩層催化劑 用熱交換器用熱交換器 用用98.3%的的 濃硫酸吸收濃硫酸吸收 SO3 - 礦渣、礦塵礦渣、礦塵 、洗滌液、洗滌液 尾氣尾氣 - 第13頁/共30頁 硫酸的工業(yè)生產(chǎn) 沸沸 騰騰 爐爐接接 觸觸 室室吸吸 收收 塔塔 凈化凈化 冷冷 卻卻 第14頁/共30頁 練習練習2、在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)、在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn) 操作與說明生產(chǎn)操作的主要原因操作與說明生產(chǎn)操作的主要原因 兩者都兩者都 正確的是：正確的是： A、硫鐵礦燃燒前要粉碎，因為大塊的硫、硫鐵礦燃燒前

8、要粉碎，因為大塊的硫 鐵礦不能沸騰燃燒鐵礦不能沸騰燃燒 B、從沸騰爐出來的氣體需要凈化，因為、從沸騰爐出來的氣體需要凈化，因為 爐氣中二氧化硫會與雜質(zhì)反應爐氣中二氧化硫會與雜質(zhì)反應 C、二氧化硫氧化成三氧化硫進需要使用、二氧化硫氧化成三氧化硫進需要使用 催化劑，這樣可以提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率催化劑，這樣可以提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率 D、三氧化硫用、三氧化硫用98.3%的濃硫酸吸收，目的濃硫酸吸收，目 的是防止形成酸霧，以便使三氧化硫吸收完全的是防止形成酸霧，以便使三氧化硫吸收完全 D 第15頁/共30頁 一、接觸法制硫酸的反應原理和生產(chǎn)過程一、接觸法制硫酸的反應原理和生產(chǎn)過程 硫酸工業(yè)復習小結(jié)硫酸工

9、業(yè)復習小結(jié) 二、關(guān)于硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟效益的討論。二、關(guān)于硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟效益的討論。 三階段三階段 、三設備、三反應、三設備、三反應 第16頁/共30頁 討論討論1：我們從哪幾方面來考慮硫酸工業(yè)的綜合：我們從哪幾方面來考慮硫酸工業(yè)的綜合 經(jīng)濟效益？經(jīng)濟效益？ 原料、能量、規(guī)模、廠址、環(huán)保原料、能量、規(guī)模、廠址、環(huán)保 討論討論2、為獲得最佳經(jīng)濟效益，只要將三廢排、為獲得最佳經(jīng)濟效益，只要將三廢排 出廠外就行了。這種說法對嗎？為什么出廠外就行了。這種說法對嗎？為什么 不對，因隨意排放不對，因隨意排放“三廢三廢”會污染環(huán)境會污染環(huán)境 討論討論3、可能會造成哪些具體的污染？、可能會造成哪些具體的污染？

10、 廢氣會污染大氣，導致酸雨；廢渣廢廢氣會污染大氣，導致酸雨；廢渣廢 液會污染水體和土壤液會污染水體和土壤 第17頁/共30頁 討論討論4、硫酸工廠的三廢如何綜合利用呢？、硫酸工廠的三廢如何綜合利用呢？ 廢氣處理：廢氣處理： 用氨水吸收，再用硫酸處理用氨水吸收，再用硫酸處理 廢渣處理：廢渣處理： 制水泥的輔料、制磚、制水泥的輔料、制磚、 用作冶金原料（煉鐵）用作冶金原料（煉鐵） 廢液處理：廢液處理： 作劣質(zhì)硫酸直接使用、作劣質(zhì)硫酸直接使用、 制副產(chǎn)品石膏制副產(chǎn)品石膏 第18頁/共30頁 環(huán)保環(huán)保 工藝工藝 原料原料 成本成本 能源能源 規(guī)模規(guī)模 年產(chǎn)年產(chǎn)4萬噸以上萬噸以上 原料、水源原料、水源

11、廠址廠址 能源、交通能源、交通 土地供應、市場需求等土地供應、市場需求等 第19頁/共30頁 練習：某工廠利用廢銅屑與濃硫酸反應制硫酸練習：某工廠利用廢銅屑與濃硫酸反應制硫酸 銅，現(xiàn)有兩條工藝流程可供選擇：銅，現(xiàn)有兩條工藝流程可供選擇： 濃濃H2SO4 蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶 ACu CuSOu CuSO4 4 硫酸銅晶體硫酸銅晶體 加熱加熱 加熱加熱 H2SO4 蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶 B B。Cu CuO CuSOCu CuO CuSO4 4 硫酸銅晶體硫酸銅晶體 試評價兩方案的優(yōu)劣。試評價兩方案的優(yōu)劣。 解析；方案解析；方案A有兩點不足：生成的二氧化有兩點不足：生成的二氧化 硫?qū)Υ髿庥形廴?；參加反?/p>

12、的硫酸利用率硫?qū)Υ髿庥形廴?；參加反應的硫酸利用?只有只有50%，方案，方案B克服了兩點不足，故方案克服了兩點不足，故方案 B更合理。更合理。 第20頁/共30頁 練習：某工廠利用廢銅屑與濃硫酸反應制硫酸銅，現(xiàn)有兩條工藝流程可供選擇：練習：某工廠利用廢銅屑與濃硫酸反應制硫酸銅，現(xiàn)有兩條工藝流程可供選擇： 濃濃H2SO4 蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶 ACu CuSOu CuSO4 4 硫酸銅晶體硫酸銅晶體 加熱加熱 加熱加熱 H2SO4 蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶 B B。Cu CuO CuSOCu CuO CuSO4 4 硫酸銅晶體硫酸銅晶體 實驗證明銅不能在低溫下與氧氣反應，也不能與實驗證明銅不能在低溫下與氧氣

13、反應，也不能與 稀硫酸共熱反應，但工業(yè)上卻是將廢銅屑倒入熱的稀稀硫酸共熱反應，但工業(yè)上卻是將廢銅屑倒入熱的稀 硫酸中并通入空氣來制取硫酸銅溶液的。硫酸中并通入空氣來制取硫酸銅溶液的。 寫出銅屑在此狀態(tài)下被溶解的化學方程式：寫出銅屑在此狀態(tài)下被溶解的化學方程式： 2 22 2 2 22 2 Cu + OCu + O2 2 + H + H2 2SOSO4 4 CuSO CuSO4 4 + H + H2 2O O 第21頁/共30頁 硫酸工業(yè)硫酸工業(yè) 一、接觸法制硫酸的反應原理和生產(chǎn)過程一、接觸法制硫酸的反應原理和生產(chǎn)過程 三階段三階段 、三設備、三反應、三設備、三反應 二、關(guān)于硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟效益

14、的討論。二、關(guān)于硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟效益的討論。 原料、能量、規(guī)模、廠址、環(huán)保原料、能量、規(guī)模、廠址、環(huán)保 三、有關(guān)化工生產(chǎn)的計算三、有關(guān)化工生產(chǎn)的計算 第22頁/共30頁 H2SO4SO 3 SO 2 S FeS2 SO3 + H2O=H2SO4 S+O2=SO2 點燃 催化劑 4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO 2 高溫 三個反應原理三個反應原理 2SO2+O2 2SO3 1、SSO2SO3H2SO4 2、 FeS22SO22SO32H2SO4 第23頁/共30頁 FeS2 2H2SO4 120 2 120 29898 4FeS2 +11 O2 2Fe2O3 + 8SO2 2SO2 +

15、 O2 2SO3 SO3 + H2O H2SO4 FeS2 2SO2 2SO3 2H2SO4 x80% (1-5%) (1-20%) 1t98% 第24頁/共30頁 FeS2 2H2SO4 x80% (1-5%) (1-20%) 1t98% 120 2120 29898 第25頁/共30頁 S H2SO4 練習：某化工廠設計院承擔某硫酸廠的設計任練習：某化工廠設計院承擔某硫酸廠的設計任 務，該廠要求：控制污染和提高生產(chǎn)效率，不再務，該廠要求：控制污染和提高生產(chǎn)效率，不再 使用黃鐵礦，改用固體硫為原料；每天生產(chǎn)使用黃鐵礦，改用固體硫為原料；每天生產(chǎn)98% 的硫酸的硫酸50噸，其中噸，其中SO2的

16、轉(zhuǎn)化率為的轉(zhuǎn)化率為80%；求每天；求每天 消耗含雜質(zhì)消耗含雜質(zhì)5%的固體硫多少噸？的固體硫多少噸？ 32 98 32 98 x x(1-5%)(1-5%)80%80% 50t98% 第26頁/共30頁 練習、黃銅礦（主要成分練習、黃銅礦（主要成分CuFeS2 ）是提）是提 取銅的主要原料。取銅的主要原料。 （1）取）取12.5g黃銅礦樣品，經(jīng)測定含黃銅礦樣品，經(jīng)測定含3.60硫硫 （雜質(zhì)不含硫），則礦樣中（雜質(zhì)不含硫），則礦樣中CuFeS2的含量為的含量為 多少？多少？ （2）已知）已知2 CuFeS2 +4O2Cu2S+3SO2+FeO （爐渣），產(chǎn)物（爐渣），產(chǎn)物Cu2S在在1200 高溫下繼續(xù)反高溫下繼續(xù)反 應：應： 2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2 ;2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2 ,則由則由2摩爾摩爾 CuFeS2完全反應生成完全反應生成2摩爾銅時，需消耗氧氣摩爾銅時，需消耗氧氣 的物質(zhì)的量是：的物質(zhì)的量是： CuFeS2 - 2S 184 64184 64 12.5Xg 3.60gXg 3.60g 由已知反應方程式可得：由已知反應方程式可得：