“設(shè)計”一座硫酸廠詳解

1、“設(shè)計設(shè)計”一座硫酸廠一座硫酸廠魯科版魯科版選修選修2 2 化學(xué)與技術(shù)化學(xué)與技術(shù)主題主題3 3 課題課題1 1硫酸的消費量硫酸的消費量國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志之一國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志之一20132013中國硫酸年產(chǎn)量中國硫酸年產(chǎn)量85008500萬噸萬噸自然界中有硫酸嗎？自然界中有硫酸嗎？想一想想一想如何將自然界的礦物資源轉(zhuǎn)化為硫酸？如何將自然界的礦物資源轉(zhuǎn)化為硫酸？硫酸鹽硫酸鹽 硫酸？硫酸？三氧化硫三氧化硫二氧化硫二氧化硫含硫礦物含硫礦物硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理1.自然界中存在的含硫礦物有哪些自然界中存在的含硫礦物有哪些?2.這些物質(zhì)要經(jīng)過哪些中間產(chǎn)物才能變成硫酸這些物質(zhì)要經(jīng)過哪

2、些中間產(chǎn)物才能變成硫酸?交流研討交流研討3.請寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。請寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。硫磺、黃鐵礦（主要成分硫磺、黃鐵礦（主要成分FeS2等）等）S或或FeS2H2SO4SO3SO2三三方方程程3、SO3（g）+H2O（l） = H2SO4（l）； H=130.3kJ/mol2、SO2（g）+ O2（g） SO3（g） ； H=98.3kJ/mol催化劑催化劑400500121、S（S）+O2（g） SO2 （g） ; H=297kJ/molFeS2（S）+ O2（g） Fe2O3（S）+2SO2（g）； H=853kJ/mol點燃點燃高溫高溫11412三個反應(yīng)方程式三個反應(yīng)方程式1.造

3、氣造氣 4FeS2 + 11O2 = 2 Fe2O3 +8SO2高溫高溫硫酸生產(chǎn)工藝流程分析硫酸生產(chǎn)工藝流程分析沸騰爐沸騰爐以以FeS2為原料為原料3.試分析黃鐵礦燃燒后爐氣中含有哪些物質(zhì)？試分析黃鐵礦燃燒后爐氣中含有哪些物質(zhì)？1.為什么要將黃鐵礦粉碎成細(xì)小礦粒？為什么要將黃鐵礦粉碎成細(xì)小礦粒？2.為什么要從爐底通入強大空氣流？為什么要從爐底通入強大空氣流？想一想想一想SO2、O2、N2、水蒸氣、水蒸氣以及一些雜質(zhì)，如以及一些雜質(zhì)，如As、Se等的化合物和礦塵等等的化合物和礦塵等等。等。洗滌洗滌干燥干燥除塵除塵SO2、O2、N2容易使催化劑中毒容易使催化劑中毒 腐蝕設(shè)備，影響生產(chǎn)腐蝕設(shè)備，影響

4、生產(chǎn)(1)低溫低溫(400500 ) (2)常壓常壓(3)適當(dāng)過量的空氣適當(dāng)過量的空氣硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個適宜條件硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個適宜條件: 2SO2（g）+ O2（g） 2SO3（g） ；H=196.6kJ/molV2O5?交流研討交流研討分析下列表格，歸納總結(jié)影響二氧化硫轉(zhuǎn)分析下列表格，歸納總結(jié)影響二氧化硫轉(zhuǎn)化率的影響因素？化率的影響因素？2. SO2的催化氧化的催化氧化 思考：思考：SO2的接觸氧化需在的接觸氧化需在450條件下進行：條件下進行： 反應(yīng)前要把低溫的爐氣預(yù)熱到這個溫度。反應(yīng)前要把低溫的爐氣預(yù)熱到這個溫度。 該反應(yīng)放熱，環(huán)境溫度會升高，不利于該反應(yīng)放熱，環(huán)境溫度會升高，不利于

5、SO3生成。有什生成。有什么辦法可以將熱量充分利用起來？么辦法可以將熱量充分利用起來？ ？接觸室接觸室接觸室低溫低溫 SO2 O2 高溫SO2 O2SO3 SO2 O23.三氧化硫的吸收三氧化硫的吸收SO3(g) + H2O(l) = H2SO4(l) ; H130.3kJ/mol 實際生產(chǎn)為什么不用水或稀實際生產(chǎn)為什么不用水或稀硫酸來吸收三氧化硫？硫酸來吸收三氧化硫？常用常用98.3%的濃硫酸作吸收劑！的濃硫酸作吸收劑！ 三氧化硫如用水或稀硫酸作吸收劑三氧化硫如用水或稀硫酸作吸收劑時，易形成酸霧，吸收速度減慢，不利于時，易形成酸霧，吸收速度減慢，不利于三氧化硫的吸收三氧化硫的吸收吸收塔吸收塔

6、吸收塔吸收塔98.3%H2SO4尾氣尾氣逆流吸收逆流吸收:(SO3從塔的下部從塔的下部通入通入,98.3%的硫酸從塔頂?shù)牧蛩釓乃攪娤聡娤?:增大增大SO3和和H2SO4的的接觸面積接觸面積,強化吸收過程強化吸收過程.SO3、SO2、 N2、O2濃硫酸濃硫酸采取何種方式可以保證采取何種方式可以保證SO3被被98.3%的濃硫酸完全吸收？的濃硫酸完全吸收？硫酸的工業(yè)生產(chǎn)（三設(shè)備）硫酸的工業(yè)生產(chǎn)（三設(shè)備）(1)確定化學(xué)反應(yīng)原理確定化學(xué)反應(yīng)原理(2)選擇原料選擇原料(3)選擇設(shè)備和工藝流程選擇設(shè)備和工藝流程(4)三廢處理三廢處理(環(huán)境保護環(huán)境保護)(5)能源的利用能源的利用(綜合經(jīng)濟利益綜合經(jīng)濟利益)

7、(6)其它問題其它問題(如廠址，成本，反應(yīng)條件等問題）如廠址，成本，反應(yīng)條件等問題）你知道嗎你知道嗎一個生產(chǎn)工藝的實現(xiàn)，需要考慮哪些問題？一個生產(chǎn)工藝的實現(xiàn)，需要考慮哪些問題？“設(shè)計設(shè)計”一座硫酸廠，應(yīng)從哪些方面入手呢？一座硫酸廠，應(yīng)從哪些方面入手呢？設(shè)計一座硫酸廠設(shè)計一座硫酸廠自然界的含硫礦物主要是硫磺礦、硫鐵礦自然界的含硫礦物主要是硫磺礦、硫鐵礦及硫酸鹽，你認(rèn)為選擇哪一種作為制硫酸及硫酸鹽，你認(rèn)為選擇哪一種作為制硫酸的原料較好？的原料較好？想一想想一想硫磺硫磺 硫鐵礦硫鐵礦設(shè)計一座硫酸廠設(shè)計一座硫酸廠含硫煙氣含硫煙氣 硫酸鹽硫酸鹽廠址的選擇：廠址的選擇：4 4、是否接近原料供應(yīng)地、是否接近

8、原料供應(yīng)地2 2、土地供應(yīng)是否充足、土地供應(yīng)是否充足5 5、水源是否充足、水源是否充足6 6、能源是否充足且價廉、能源是否充足且價廉3 3、交通運輸是否方便、交通運輸是否方便1 1、是否有市場需求、是否有市場需求7 7、能否達到環(huán)境保護要求等諸多因素、能否達到環(huán)境保護要求等諸多因素設(shè)計一座硫酸廠設(shè)計一座硫酸廠硫酸工廠應(yīng)選擇距離原料產(chǎn)地較近還是距離消費硫酸工廠應(yīng)選擇距離原料產(chǎn)地較近還是距離消費地較近的位置？為什么？地較近的位置？為什么？硫酸工業(yè)的尾氣的組成是什么？硫酸工業(yè)的尾氣的組成是什么？ 如何處理？如何處理？ 氨氨- -酸法：酸法： 2NH2NH3 3+H+H2 2O+SOO+SO2 2=(

9、NH=(NH4 4) )2 2SOSO3 3NHNH3 3+H+H2 2O+SOO+SO2 2=NH=NH4 4HSOHSO3 3、將尾氣再次通入到接觸室，進行再次氧化，吸收；、將尾氣再次通入到接觸室，進行再次氧化，吸收；、將再次氧化吸收后的尾氣進行回收處理；、將再次氧化吸收后的尾氣進行回收處理；(NH(NH4 4) )2 2SOSO3 3 + H + H2 2SOSO4 4 = (NH = (NH4 4) )2 2SOSO4 4 + SO+ SO2 2+ H+ H2 2OO 化工生產(chǎn)必須保護環(huán)境，嚴(yán)格治理化工生產(chǎn)必須保護環(huán)境，嚴(yán)格治理“三廢三廢”，并盡可能，并盡可能把把“三廢三廢”變?yōu)橛杏玫?/p>

10、副產(chǎn)品，實現(xiàn)原料的綜合利用。變?yōu)橛杏玫母碑a(chǎn)品，實現(xiàn)原料的綜合利用。1 1、廢氣的處理、廢氣的處理( (作肥料）作肥料） ( (生產(chǎn)硫酸的原料）生產(chǎn)硫酸的原料）三廢處理三廢處理 2 2、廢水處理、廢水處理 Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O可用石灰乳中和處理可用石灰乳中和處理形成的氫氧化鐵絮狀沉淀可吸附重金屬離子形成的氫氧化鐵絮狀沉淀可吸附重金屬離子閱讀思考閱讀思考廢水中主要含有少量廢水中主要含有少量硫酸、氟化物、硫酸、氟化物、鐵離子、鉛離子等鐵離子、鉛離子等。選用何種試劑。選用何種試劑可以達到凈化的目的？可以達到凈化的目的？ 3 3、廢渣的利用：、廢渣的利用：黃鐵礦礦

11、渣一般可作為黃鐵礦礦渣一般可作為制造水泥的原料或用于制磚制造水泥的原料或用于制磚含鐵品位高（含鐵品位高（45%45%）的礦渣，經(jīng)處理后）的礦渣，經(jīng)處理后可以煉鐵、制造可以煉鐵、制造硫酸鐵、氧化鐵紅顏料等產(chǎn)品。硫酸鐵、氧化鐵紅顏料等產(chǎn)品。隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)1接觸法制硫酸的沸騰爐出來的爐氣必須經(jīng)過凈化處理，其正接觸法制硫酸的沸騰爐出來的爐氣必須經(jīng)過凈化處理，其正確過程是確過程是 ( )A洗滌、干燥、除塵洗滌、干燥、除塵 B干燥、除塵、洗滌干燥、除塵、洗滌C除塵、洗滌、除塵、洗滌、 干燥干燥 D除去硒和砷的化合物除去硒和砷的化合物C2接觸法制硫酸中，與之無關(guān)的設(shè)備是（接觸法制硫酸中，與之無關(guān)的設(shè)備是（

12、 ）A吸收塔吸收塔 B接觸室接觸室 C沸騰爐沸騰爐 D氧化爐氧化爐DFeSFeS2 2 - 2H - 2H2 2SOSO4 4120 g 196g120 g 196gx x 65% 65% (1-1.8%) (1-1.8%) 99% t 99% t2t2t 98% t 98% t x =189.9 t x =189.9 tS- HS- H2 2SOSO4 4 32g 98g 32g 98gx x 65% 65% (64/120)(64/120)(1-1.8%)(1-1.8%)99%99%2t2t 98% 98% x =189.9 t x =189.9 t解法解法1 1：關(guān)系法關(guān)系法先寫出多步反應(yīng)的化學(xué)方程式，然后找出先寫出多步反應(yīng)的化學(xué)方程式，然后找出已知物和未知物之間的量的關(guān)系，列出關(guān)系式。已知物和未知物之間的量的關(guān)系，列出關(guān)系式。解法解法2 2：元素守恒法元素守恒法- - -根據(jù)物質(zhì)之間