《化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中的基本問(wèn)題》：課件二(20張PPT)(人教版選修2)

1、第第1 1節(jié)節(jié)第一單元第一單元走進(jìn)化學(xué)工業(yè)走進(jìn)化學(xué)工業(yè)化工生產(chǎn)過(guò)程中的基本問(wèn)題化工生產(chǎn)過(guò)程中的基本問(wèn)題是以化學(xué)反應(yīng)原理為是以化學(xué)反應(yīng)原理為依據(jù)依據(jù)，以實(shí)驗(yàn)室研究為以實(shí)驗(yàn)室研究為基礎(chǔ)基礎(chǔ)的。的。研究生產(chǎn)過(guò)程要從產(chǎn)品的化學(xué)研究生產(chǎn)過(guò)程要從產(chǎn)品的化學(xué)組成組成和和性質(zhì)性質(zhì)考慮，來(lái)確定考慮，來(lái)確定原料原料和和生產(chǎn)路線生產(chǎn)路線。硫酸生產(chǎn)反應(yīng)式4FeS2 +11 O2 2Fe2O3 + 8SO2 高高 溫溫早期早期硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理SO3 + H2O H2SO42SO2 + O2 2SO3催化劑催化劑加加 熱熱第一步：第一步：第二步：第二步：第三步：第三步：造氣造氣（制SO2）凈化、干燥凈

2、化、干燥催化反應(yīng)室催化反應(yīng)室400400500500高壓、催化劑吸收塔吸收塔稀釋室稀釋室貯存室貯存室SO2空氣空氣水水98%硫酸硫酸發(fā)煙硫酸發(fā)煙硫酸98%硫酸硫酸硫酸的生產(chǎn)方法：硫酸的生產(chǎn)方法： 生產(chǎn)硫酸的方法很多，目前采用的主要有以下兩生產(chǎn)硫酸的方法很多，目前采用的主要有以下兩種，即種，即接觸法接觸法與與硝化法硝化法。目前用目前用接觸法接觸法生產(chǎn)硫酸采用的原料主要有三種：生產(chǎn)硫酸采用的原料主要有三種：硫鐵礦硫鐵礦、硫黃硫黃、冶煉煙氣冶煉煙氣。以下是一家化工網(wǎng)站對(duì)硫酸生產(chǎn)工藝發(fā)展前途的調(diào)查工藝路線復(fù)雜工藝路線復(fù)雜環(huán)境污染嚴(yán)重環(huán)境污染嚴(yán)重?zé)崮芑厥章实蜔崮芑厥章实土蜩F礦制酸的硫鐵礦制酸的缺點(diǎn)缺點(diǎn)硫

3、鐵礦制酸每產(chǎn)硫鐵礦制酸每產(chǎn)1噸噸硫酸，就會(huì)產(chǎn)生約硫酸，就會(huì)產(chǎn)生約0.8T的廢渣。的廢渣。硫鐵礦制酸氣體需進(jìn)行凈化，才能進(jìn)入轉(zhuǎn)化器進(jìn)行氧硫鐵礦制酸氣體需進(jìn)行凈化，才能進(jìn)入轉(zhuǎn)化器進(jìn)行氧化，在凈化過(guò)程中每生產(chǎn)化，在凈化過(guò)程中每生產(chǎn)1噸噸硫酸約需要硫酸約需要1014立方立方水水，進(jìn)行除塵，所以會(huì)產(chǎn)生大量的廢水。雖然近年來(lái)，進(jìn)行除塵，所以會(huì)產(chǎn)生大量的廢水。雖然近年來(lái)，水洗流程有些廠改為酸洗流程。但所產(chǎn)稀酸產(chǎn)量大、水洗流程有些廠改為酸洗流程。但所產(chǎn)稀酸產(chǎn)量大、無(wú)法二次使用，只有用石灰或電石渣中和才能排放，無(wú)法二次使用，只有用石灰或電石渣中和才能排放，因此又有稀酸污染滴水源等問(wèn)題。因此又有稀酸污染滴水源等問(wèn)

4、題。硫酸工業(yè)生產(chǎn)流程動(dòng)畫(huà) 早期硫酸的工業(yè)生產(chǎn)沸沸 騰騰 爐爐接接 觸觸 室室吸吸 收收 塔塔凈凈化化冷冷 卻卻早期硫酸工業(yè)流程沸騰爐鍛燒黃鐵礦跟催化反應(yīng)室吸收塔早期硫酸工業(yè)早期硫酸工業(yè)硫黃制酸的優(yōu)點(diǎn)：硫黃制酸的優(yōu)點(diǎn)：省掉了焙燒和凈化兩個(gè)工段，具有流程短、設(shè)備少、省掉了焙燒和凈化兩個(gè)工段，具有流程短、設(shè)備少、生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單、產(chǎn)量高、操作方便、環(huán)境污染小生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單、產(chǎn)量高、操作方便、環(huán)境污染小等等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。由于硫黃純度很高，所以鍛燒時(shí)沒(méi)有廢渣，不含氟、砷等有害物質(zhì)，且制得的原料氣體基本不夾帶粉塵，不需要凈化就可直接送去轉(zhuǎn)化。經(jīng)多級(jí)轉(zhuǎn)化吸收，總轉(zhuǎn)化率可達(dá)99.8%。去除了硫酸生產(chǎn)和原材料運(yùn)

5、輸過(guò)程中大量的粉塵和廢渣。工廠變清潔了。同時(shí)工廠排放廢水中砷、氟和重金屬元素也沒(méi)有了。另外：硫黃制酸熱利用率高，可用廢熱來(lái)發(fā)電，每生產(chǎn)1噸硫酸產(chǎn)蒸汽約1.11.3噸以上，可作為生產(chǎn)、生活用汽，投資額僅是硫鐵礦制酸的40%，無(wú)廢渣、廢水等污染，是保護(hù)環(huán)境的生產(chǎn)方法。產(chǎn)品質(zhì)量好，產(chǎn)品無(wú)色透明液體，不含砷、氟、鐵，是食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)和其它化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)原料。如果改變影響平衡的一個(gè)條件（如濃度、溫度、如果改變影響平衡的一個(gè)條件（如濃度、溫度、壓強(qiáng)等），平衡就向能減弱這種改變的方向移動(dòng)。壓強(qiáng)等），平衡就向能減弱這種改變的方向移動(dòng)。催化劑能同等程度地增加正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率。即利用化學(xué)原理在化學(xué)品的設(shè)計(jì)、

6、生產(chǎn)和應(yīng)用中即消除或減少那些對(duì)人類(lèi)健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有毒有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生，設(shè)計(jì)研究沒(méi)有或只有盡可能少的環(huán)境副作用、在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行的產(chǎn)品和化學(xué)過(guò)程。 工業(yè)三廢：工業(yè)三廢：廢氣、廢液、廢渣廢氣、廢液、廢渣（又稱環(huán)境無(wú)害化學(xué)）什么是綠色化學(xué)？什么是綠色化學(xué)？ 綠色化學(xué)的理想在于不再使用有毒、有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物，不再處理廢物。從科學(xué)觀點(diǎn)看，綠色化學(xué)是化學(xué)科學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容的更新；從環(huán)境觀點(diǎn)看，它是從源頭上消除污染；從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看，它合理利用資源和能源，降低生產(chǎn)成本，是一門(mén)從源頭上阻止污染的化學(xué)，符合經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求。 1防止防止產(chǎn)生廢棄物要比產(chǎn)生后再去處理和凈化好得多。 2講原子經(jīng)濟(jì)

7、應(yīng)該設(shè)計(jì)這樣的合成程序，使反應(yīng)過(guò)程中所用的物料能最大限度地進(jìn)到終極產(chǎn)物中。 3較少有危害性的合成反應(yīng)出現(xiàn)無(wú)論如何要使用可以行得通的方法，使得設(shè)計(jì)合成程序只選用或產(chǎn)出對(duì)人體或環(huán)境毒性很小最好無(wú)毒的物質(zhì)。 4設(shè)計(jì)要使所生成的化學(xué)產(chǎn)品是安全的設(shè)計(jì)化學(xué)反應(yīng)的生成物不僅具有所需的性能，還應(yīng)具有最小的毒性。 5溶劑和輔料是較安全的盡量不同輔料（如溶劑或析出劑），當(dāng)不得已使用時(shí)，盡可能應(yīng)是無(wú)害的。 6設(shè)計(jì)中能量的使用要講效率盡可能降低化學(xué)過(guò)程所需能量，還應(yīng)考慮對(duì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的效益。合成程序盡可能在大氣環(huán)境的溫度和壓強(qiáng)下進(jìn)行。7用可以回收的原料只要技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上是可行的，原料應(yīng)能回收而不是使之變壞。 8盡量減少派生物應(yīng)盡可能避免或減少多余的衍生反應(yīng)（用于保護(hù)基團(tuán)或取消保護(hù)和短暫改變物理、化學(xué)過(guò)程），因?yàn)檫M(jìn)行這些步驟需添加一些反應(yīng)物同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生廢棄物。 9催化作用催化劑（盡可能是具選擇性的）比符合化學(xué)計(jì)量數(shù)的反應(yīng)物更占優(yōu)勢(shì)。 10要設(shè)計(jì)降解按設(shè)計(jì)生產(chǎn)的生成物，當(dāng)其有效作用完成后，可以分解為無(wú)害的降解產(chǎn)物，在環(huán)境中不繼續(xù)存在。 11防止污染進(jìn)程能進(jìn)行實(shí)時(shí)分析需要不斷發(fā)展分析方法，在實(shí)時(shí)分析、進(jìn)程中監(jiān)測(cè)，特別是對(duì)形成危害物質(zhì)的控制上。 12特別是從化學(xué)反應(yīng)的安全上防止事故發(fā)生在化學(xué)過(guò)程中，反應(yīng)物（包括其特定形態(tài)）的選擇應(yīng)著眼于使包括釋放、爆炸、著火等化學(xué)事故的可能性降至最低。廢