選修二第一單元課題1化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中的基本問(wèn)題課件

1、走進(jìn)化學(xué)工業(yè)日本作家日本作家 原田正純?cè)镎?1 1 、“水俁病水俁病”于于19531953年首先在年首先在日本日本九州九州熊本縣水俁鎮(zhèn)熊本縣水俁鎮(zhèn)發(fā)生發(fā)生，當(dāng)時(shí)由于病因不明，當(dāng)時(shí)由于病因不明，故稱之為水俁?。」史Q之為水俁??！2 2、病因：由化工生產(chǎn)排放污水所致、病因：由化工生產(chǎn)排放污水所致 ，人，人或其他動(dòng)物食用了含有甲基汞或無(wú)機(jī)汞或其他動(dòng)物食用了含有甲基汞或無(wú)機(jī)汞污染的魚貝類，侵入腦神經(jīng)細(xì)胞污染的魚貝類，侵入腦神經(jīng)細(xì)胞而引起的一種綜合性疾病，是世界上最而引起的一種綜合性疾病，是世界上最典型的典型的公害病公害病之一。之一。一一 、該該 書書 寫寫 作作 背背 景景1、輕者：口齒不清、視覺(jué)喪

2、失、手輕者：口齒不清、視覺(jué)喪失、手足變形。足變形。2、重者：神經(jīng)失常、或興奮、身體重者：神經(jīng)失常、或興奮、身體彎弓高叫，直至死亡。彎弓高叫，直至死亡。二、該二、該 病病 臨臨 床床 表表 現(xiàn)現(xiàn)1.1化工生產(chǎn)過(guò)程中的化工生產(chǎn)過(guò)程中的基本問(wèn)題基本問(wèn)題請(qǐng)思考：硫酸有哪些用途？請(qǐng)思考：硫酸有哪些用途？ 化肥化肥 、農(nóng)藥、農(nóng)藥、 醫(yī)藥醫(yī)藥、 鋼鐵鋼鐵工業(yè)工業(yè) 、梯恩梯梯恩梯、 鉛蓄電池鉛蓄電池2 2、工業(yè)上如何制取硫酸、工業(yè)上如何制取硫酸? ?請(qǐng)思考：請(qǐng)思考：1 1、自然界中有沒(méi)有天然的、自然界中有沒(méi)有天然的硫酸硫酸? ?1 1 從硫酸的從硫酸的組成組成看，原料應(yīng)該是自看，原料應(yīng)該是自然界中存在的含然界

3、中存在的含 物質(zhì)，如硫物質(zhì)，如硫磺磺、黃鐵礦（黃鐵礦（FeSFeS2 2其中硫元素為其中硫元素為-1-1價(jià)）等。價(jià)）等。一一、2 2 從從價(jià)態(tài)分析價(jià)態(tài)分析角度看，不能從硫磺角度看，不能從硫磺或黃鐵礦直接得到硫酸，所以必須或黃鐵礦直接得到硫酸，所以必須經(jīng)過(guò)中間步驟，生產(chǎn)硫酸的主要化經(jīng)過(guò)中間步驟，生產(chǎn)硫酸的主要化學(xué)反應(yīng)過(guò)程可以分成學(xué)反應(yīng)過(guò)程可以分成 和和 兩個(gè)階段。兩個(gè)階段。 二、工業(yè)制硫酸的基本生產(chǎn)原理二、工業(yè)制硫酸的基本生產(chǎn)原理可概括為：可概括為： “ 四個(gè)四個(gè) 三三 ”即，三種原料即，三種原料、三個(gè)主要反應(yīng)三個(gè)主要反應(yīng)、 三個(gè)設(shè)備三個(gè)設(shè)備、 三個(gè)階段三個(gè)階段 三個(gè)主要反應(yīng)（均放熱）？三個(gè)主要

4、反應(yīng)（均放熱）？ 2SO2 + O2 2SO3 催化劑催化劑2SO2SO2 2 + O+ O2 2 2SO 2SO3 3催化劑加熱SO3 + H2O = H2SO4或或 4FeS4FeS2 2 + 11O + 11O2 2 2Fe 2Fe2 2O O3 3 + 8SO + 8SO2 2 高溫高溫三種原料三種原料 ？硫磺硫磺 (或黃鐵礦或黃鐵礦) 、空氣、水、空氣、水 三三 個(gè)個(gè) 設(shè)備設(shè)備 三三 個(gè)個(gè) 階階 段段 ？1 造氣造氣2 催化氧化催化氧化3 吸收吸收三三、 生產(chǎn)硫酸工業(yè)流程圖生產(chǎn)硫酸工業(yè)流程圖造氣造氣（制制 SO2）凈化凈化、干燥干燥催化反應(yīng)室催化反應(yīng)室吸收塔吸收塔稀釋室稀釋室發(fā)煙硫酸

5、發(fā)煙硫酸SO3水水貯存室貯存室98硫酸硫酸四、硫酸生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題四、硫酸生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題 我國(guó)早期以黃鐵礦為原料，但產(chǎn)生我國(guó)早期以黃鐵礦為原料，但產(chǎn)生的廢棄物太多，處理成本高。黃鐵礦的廢棄物太多，處理成本高。黃鐵礦儲(chǔ)量比天然硫大，但也存在供不應(yīng)求儲(chǔ)量比天然硫大，但也存在供不應(yīng)求的趨勢(shì)。我國(guó)天然硫資源缺乏，多需的趨勢(shì)。我國(guó)天然硫資源缺乏，多需進(jìn)口制硫酸，成本略高于黃鐵礦制硫進(jìn)口制硫酸，成本略高于黃鐵礦制硫酸，但是它生產(chǎn)流程短，設(shè)備簡(jiǎn)單三酸，但是它生產(chǎn)流程短，設(shè)備簡(jiǎn)單三廢治理量小，易于設(shè)備大型化，可降廢治理量小，易于設(shè)備大型化，可降低成本，所以當(dāng)前以硫磺為原料生產(chǎn)低成本，所以當(dāng)前以硫

6、磺為原料生產(chǎn)硫酸為主。硫酸為主。1 1、原料應(yīng)該如何選擇？、原料應(yīng)該如何選擇？2 2 、在沸騰爐內(nèi)、在沸騰爐內(nèi)SOSO2 2氣體如何制取呢？氣體如何制取呢？ 將黃鐵礦粉碎成細(xì)小的礦粒從沸騰爐上向?qū)ⅫS鐵礦粉碎成細(xì)小的礦粒從沸騰爐上向下落，空氣由下往上升，即采取逆流原理使下落，空氣由下往上升，即采取逆流原理使其充分燃燒。其充分燃燒。3 3、從沸騰爐里出來(lái)的氣體，在進(jìn)、從沸騰爐里出來(lái)的氣體，在進(jìn)入接觸室之前為什么要凈化呢？入接觸室之前為什么要凈化呢？ 因從沸騰爐里出來(lái)爐氣含有因從沸騰爐里出來(lái)爐氣含有SOSO2 2 、 N N2 2 、 水蒸氣水蒸氣 礦塵及一些雜質(zhì)如砷礦塵及一些雜質(zhì)如砷 硒等化合物，

7、硒等化合物，雜質(zhì)和礦塵都會(huì)使催化劑作用減弱或失去作雜質(zhì)和礦塵都會(huì)使催化劑作用減弱或失去作用這種現(xiàn)象叫催化劑中毒，水蒸氣對(duì)設(shè)備和用這種現(xiàn)象叫催化劑中毒，水蒸氣對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)也產(chǎn)生不良影響，因此在進(jìn)行氧化反應(yīng)生產(chǎn)也產(chǎn)生不良影響，因此在進(jìn)行氧化反應(yīng)前爐氣必須通過(guò)除塵前爐氣必須通過(guò)除塵、 冷卻冷卻、 干燥等操作。干燥等操作。低溫低溫(400(400500500）、常壓、）、常壓、V V2 2O O5 5做催化劑做催化劑4、在在SOSO2 2轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為SOSO3 3的過(guò)程里，需要的過(guò)程里，需要什么樣的反應(yīng)條件什么樣的反應(yīng)條件？ 為什么？為什么？該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，使生產(chǎn)成本增加。該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，使生產(chǎn)成

8、本增加。根據(jù)平衡移動(dòng)原理，高溫使轉(zhuǎn)化率降低。根據(jù)平衡移動(dòng)原理，高溫使轉(zhuǎn)化率降低。選擇此溫度范圍，是因?yàn)榉磻?yīng)速率和選擇此溫度范圍，是因?yàn)榉磻?yīng)速率和SOSO2 2平衡轉(zhuǎn)化率都比較高；增大氣體壓平衡轉(zhuǎn)化率都比較高；增大氣體壓強(qiáng)強(qiáng)SOSO2 2的平衡轉(zhuǎn)化率提高得并不多卻增的平衡轉(zhuǎn)化率提高得并不多卻增加了生產(chǎn)成本，所以通常采用常壓操作。加了生產(chǎn)成本，所以通常采用常壓操作。5 5、工業(yè)上用、工業(yè)上用9898的硫酸來(lái)吸收的硫酸來(lái)吸收SOSO3 3，而不是直接用水或稀硫酸做吸收劑，而不是直接用水或稀硫酸做吸收劑，為什么？為什么？為避免形成酸霧并提高吸收率。為避免形成酸霧并提高吸收率。6、為保護(hù)環(huán)境，三廢如何處

9、理呢？、為保護(hù)環(huán)境，三廢如何處理呢？、尾氣吸收：、尾氣吸收： 硫酸生產(chǎn)的尾氣中硫酸生產(chǎn)的尾氣中含有少量含有少量SOSO2 2，用石灰水或氨水吸收，用石灰水或氨水吸收再用硫酸處理，這樣得到的再用硫酸處理，這樣得到的SOSO2 2含量含量較高，可返回用作原料或它用。較高，可返回用作原料或它用。石灰水吸收法石灰水吸收法SOSO2 2 + Ca(OH) + Ca(OH)2 2 = CaSO = CaSO3 3 + H + H2 2O OCaSOCaSO3 3 + H + H2 2SOSO4 4 = CaSO = CaSO4 4 + SO + SO2 2 + H + H2 2O OSOSO2 2 + 2

10、NH + 2NH3 3 + H + H2 2O = (NHO = (NH4 4) )2 2SOSO3 3(NH(NH4 4) )2 2SOSO3 3 + H + H2 2SOSO4 4 = (NH = (NH4 4) )2 2SOSO4 4 + SO + SO2 2 + + H H2 2O O氨水水吸收法氨水水吸收法污水處理污水處理硫酸工業(yè)廢水中含有硫酸，常用石灰乳中和：硫酸工業(yè)廢水中含有硫酸，常用石灰乳中和：Ca(OH)2 +H2SO4 = CaSO4 + H2O、廢渣的利用、廢渣的利用 廢渣可作為制造水泥的原料或用于制廢渣可作為制造水泥的原料或用于制磚還可用來(lái)提煉貴重的有色金屬磚還可用來(lái)提

11、煉貴重的有色金屬7 7、能量的充分利用、能量的充分利用由于硫酸生產(chǎn)過(guò)程中三個(gè)化學(xué)反應(yīng)都是由于硫酸生產(chǎn)過(guò)程中三個(gè)化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，據(jù)測(cè)算生產(chǎn)放熱反應(yīng)，據(jù)測(cè)算生產(chǎn)1t1t硫酸大約消耗硫酸大約消耗100100kWhkWh的電能，生產(chǎn)的電能，生產(chǎn)1t1t硫酸放出的熱量相當(dāng)于硫酸放出的熱量相當(dāng)于200kWh200kWh的電能，能量還有剩余請(qǐng)的電能，能量還有剩余請(qǐng)討論討論如何如何利用這些剩余能量呢？利用這些剩余能量呢？、在接觸室中設(shè)置熱交換器，目的是一方面在接觸室中設(shè)置熱交換器，目的是一方面預(yù)熱反應(yīng)原料氣，另一方面使接觸氧化后的預(yù)熱反應(yīng)原料氣，另一方面使接觸氧化后的SO3氣體降溫到適宜溫度，便于吸收。

12、氣體降溫到適宜溫度，便于吸收。 、在沸騰爐旁設(shè)置蒸汽鍋爐進(jìn)行發(fā)電在沸騰爐旁設(shè)置蒸汽鍋爐進(jìn)行發(fā)電 、在接在接觸室附近建造洗浴中心創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，提高觸室附近建造洗浴中心創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，提高勞動(dòng)者福利。勞動(dòng)者福利。化工生產(chǎn)工藝流程的確定化工生產(chǎn)工藝流程的確定1 1 依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理確定生產(chǎn)過(guò)程依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理確定生產(chǎn)過(guò)程2 2 選擇原料選擇原料3 3 選擇設(shè)備和工藝流程選擇設(shè)備和工藝流程4 4 三廢處理三廢處理( (環(huán)境保護(hù)環(huán)境保護(hù)) )5 5 能源的利用能源的利用( (綜合經(jīng)濟(jì)利益綜合經(jīng)濟(jì)利益) )6 6其它問(wèn)題其它問(wèn)題( (如廠址，成本，反應(yīng)條如廠址，成本，反應(yīng)條件等問(wèn)題）件等問(wèn)題）8 如何進(jìn)行硫

13、酸生產(chǎn)廠址的選擇？如何進(jìn)行硫酸生產(chǎn)廠址的選擇？ 一般要對(duì)原料一般要對(duì)原料 水源水源 能源能源 土地供土地供應(yīng)市場(chǎng)需求應(yīng)市場(chǎng)需求 交通交通 環(huán)境保護(hù)等因素進(jìn)環(huán)境保護(hù)等因素進(jìn)行綜合性和系統(tǒng)性的研究。行綜合性和系統(tǒng)性的研究。 硫酸是一種強(qiáng)腐蝕性液體，不能硫酸是一種強(qiáng)腐蝕性液體，不能像普通液體那樣可以大量保存，需要像普通液體那樣可以大量保存，需要隨產(chǎn)隨銷而且硫酸本身價(jià)格不高，但隨產(chǎn)隨銷而且硫酸本身價(jià)格不高，但運(yùn)輸價(jià)格比較貴，硫酸廠不能單獨(dú)建運(yùn)輸價(jià)格比較貴，硫酸廠不能單獨(dú)建立，應(yīng)考慮綜合建廠例如與化肥廠立，應(yīng)考慮綜合建廠例如與化肥廠、 電池廠電池廠、醫(yī)藥廠等聯(lián)合辦廠。醫(yī)藥廠等聯(lián)合辦廠。案例：在以下條件下

14、你認(rèn)為案例：在以下條件下你認(rèn)為M M城市該城市該不該建硫酸廠？不該建硫酸廠？1、 M城市郊區(qū)有豐富的黃鐵礦資源 水源 能源充足交通便利。2、 M城市消耗硫酸的工業(yè)不多，而遠(yuǎn)離它的N城市是一個(gè)消耗硫酸很多的城市。3、M城市是一個(gè)美麗的旅游城市，對(duì)環(huán)境保護(hù)要求高土地價(jià)格貴，可以考慮在N城市建廠。答案：不應(yīng)該在答案：不應(yīng)該在A A城市建硫酸廠。城市建硫酸廠。綜合分析M城市的三個(gè)條件，旅游城市對(duì)環(huán)保要求高，而且當(dāng)?shù)赝恋貎r(jià)格業(yè)較貴，如果在該地建廠會(huì)污染環(huán)境必然造成旅游資源的破壞，得不償失。 小小 結(jié)結(jié) ( (本節(jié)課重點(diǎn)本節(jié)課重點(diǎn)) )工業(yè)上接觸法制硫酸概括為工業(yè)上接觸法制硫酸概括為“四個(gè)三四個(gè)三” ”

15、: :三種原料三種原料: :三個(gè)反應(yīng)三個(gè)反應(yīng): :三個(gè)生產(chǎn)過(guò)程三個(gè)生產(chǎn)過(guò)程: :三個(gè)主要設(shè)備三個(gè)主要設(shè)備: :v硫磺硫磺(或黃鐵礦或黃鐵礦) 空氣和水空氣和水造氣造氣,催化氧化催化氧化,吸收吸收沸沸 騰騰 爐爐、接接 觸觸 室室、吸收塔吸收塔1治理治理“三廢三廢”，保護(hù)環(huán)境最主要的方法是，保護(hù)環(huán)境最主要的方法是( () )A A減少污染嚴(yán)重的工廠減少污染嚴(yán)重的工廠B B把把“三廢三廢”深埋深埋C C提高認(rèn)識(shí)提高認(rèn)識(shí)D D變廢為寶，綜合利用變廢為寶，綜合利用課堂隨堂練習(xí)課堂隨堂練習(xí)A2 2(2011(2011年泰安月考年泰安月考) )接觸法制硫酸的沸騰爐出來(lái)接觸法制硫酸的沸騰爐出來(lái)的爐氣必須經(jīng)過(guò)凈化處理，其正確過(guò)程是的爐氣必須經(jīng)過(guò)凈化處理，其正確過(guò)程是( () )A A洗滌、