課題1 化工生產(chǎn)過(guò)程中的基本問(wèn)題

1、選修二化學(xué)與技術(shù)課題1 化工生產(chǎn)過(guò)程中的基本問(wèn)題1硫酸的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)：硫酸是一種無(wú)色,難揮發(fā),易溶于水的油狀液體。濃硫酸溶于水時(shí)會(huì)放出大量的熱。因此,稀釋硫酸時(shí)應(yīng)該把 倒入 中,并 。濃硫酸水不斷攪拌吸水脫水強(qiáng)氧化【復(fù)習(xí)回顧】(2)化學(xué)性質(zhì)： 濃硫酸具有酸性, 性、 性和 性2硫酸的消費(fèi)水平是一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)達(dá)水平的重要標(biāo)志3一、依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理確定生產(chǎn)過(guò)程（一）硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理1. 自然界中存在的含硫的物質(zhì)有哪些?2. 這些物質(zhì)能直接得到H2SO4嗎?若不能，那么要經(jīng)過(guò)哪些中間產(chǎn)物才能變成硫酸?硫磺、黃鐵礦（FeS2）請(qǐng)寫出有關(guān)的化學(xué)方程式!4以硫磺為原料第一步：造氣第二步：催化氧化第

2、三步：吸收（一）硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理一、依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理確定生產(chǎn)過(guò)程5以黃鐵礦（FeS2）為原料第一步：造氣第二步：催化氧化第三步：吸收（一）硫酸工業(yè)生產(chǎn)的原理一、依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理確定生產(chǎn)過(guò)程6 造氣制（SO2）凈化、干燥催化反應(yīng)室400500常壓、催化劑吸收塔稀釋室貯存室SO3空氣SO2發(fā)煙硫酸98%硫酸98%硫酸水（二）工業(yè)制硫酸的主要流程生產(chǎn)過(guò)程： 造氣 催化氧化 吸收一、依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理確定生產(chǎn)過(guò)程7二、生產(chǎn)中原料的選擇1、硫酸生產(chǎn)中的三種原料：【思考】（1）為什么早期我國(guó)是以黃鐵礦為原料制硫酸？（2）為什么不主張用黃鐵礦(FeS2)作為原料生產(chǎn)硫酸?早期黃鐵礦儲(chǔ)存量比較大，而天然硫磺資

3、源缺乏，又難以從國(guó)外購(gòu)進(jìn)，并且那時(shí)對(duì)環(huán)境保護(hù)不夠重視。硫磺制硫酸比黃鐵礦制硫酸生產(chǎn)流程短，設(shè)備簡(jiǎn)單，三廢治理量小，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，易于設(shè)備大型化，從而降低成本。硫磺或黃鐵礦、空氣、水8【思考】從生產(chǎn)硫酸的原理看,硫酸廠中的生產(chǎn)設(shè)備最少應(yīng)分幾部分?2、工業(yè)生產(chǎn)硫酸的基本過(guò)程9沸騰爐接觸室吸收塔3、硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個(gè)主要設(shè)備SO2O210沸騰爐爐氣礦渣空氣思考：從沸騰爐出來(lái)的SO2氣體是否純凈？思考：黃鐵礦為什么要粉碎？為什么要通入強(qiáng)大空氣流？ 粉碎黃鐵礦是增大礦石跟空氣的接觸面積，加快反應(yīng)速率并使之充分燃燒； 通強(qiáng)大的空氣流是為了使黃鐵礦充分燃燒，同時(shí)增大廉價(jià)易得的反應(yīng)物濃度，可以使較貴重的原料得

4、以充分利用。不純凈，爐氣中除SO2 還含有O2、N2、H2O和一些雜質(zhì)。11接觸室低溫的SO2 、O2思考：接觸室中熱交換器的作用是什么？從接觸室出來(lái)的氣體成分是什么？ 熱交換器的作用是在SO2接觸氧化時(shí)，用放出的熱來(lái)預(yù)熱即將進(jìn)入接觸室發(fā)生反應(yīng)的SO2 和空氣，這樣可以充分利用熱能，節(jié)約燃料。12吸收塔SO3思考：吸收SO3為什么不用水或稀硫酸，而要用98.3%的濃硫酸？濃硫酸為什么必須從塔頂噴下？ 因?yàn)橛盟蛳2SO4溶液做吸收劑容易形成酸霧且吸收速率慢； 液體由上向下流，氣體由下向上升，兩者在逆流過(guò)程中充分反應(yīng)。1314三、生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制注：這是一個(gè)氣體總體積縮小的、放熱的可逆反應(yīng)

5、（1）溫度理論：溫度越低，轉(zhuǎn)化率越高采用低溫實(shí)際：采用400500溫度太低催化劑活性不高，反應(yīng)速率太小，耗時(shí)長(zhǎng)，效率低【閱讀 P6 思考與交流部分，回答相關(guān)問(wèn)題】15三、生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制注：這是一個(gè)氣體總體積縮小的、放熱的可逆反應(yīng)（2）壓強(qiáng)理論：壓強(qiáng)越大，轉(zhuǎn)化率越高采用高壓實(shí)際：常壓 常壓下平衡轉(zhuǎn)化率已較高采用高壓設(shè)備增加設(shè)備成本，提供高壓需要增加能耗16(1)較高的溫度(4005000C)(2)常壓(3)催化劑（V2O5） 三、生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制接觸氧化的適宜條件：17四、硫酸工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中三廢的處理1、三廢：廢氣、廢液、廢渣2、三廢的處理方法：（1）如何處理尾氣中的SO2？方法一：石

6、灰水吸收法方法二：氨水吸收法18（2）、 如何處理廢水中的酸性物質(zhì)?（3）、如何利用廢渣和生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)生的 大量熱能?用石灰漿(Ca(OH)2或石灰石粉中和：廢渣：回收煉鐵、制水泥、制磚，鋪路四、硫酸工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中三廢的處理Ca(OH)2 + H2SO4 CaSO4 + 2H2O19五、能量的充分利用 硫酸生產(chǎn)過(guò)程中的三個(gè)化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，可以充分利用這些反應(yīng)放出的熱能(工廠里把它們叫做“廢熱”)以降低生產(chǎn)成本。在沸騰爐旁設(shè)置“廢熱”鍋爐，產(chǎn)生蒸汽來(lái)發(fā)電；在接觸室中設(shè)熱交換裝置。據(jù)測(cè)算，生產(chǎn)1t硫酸約需消耗100kWh的電能，而相應(yīng)量反應(yīng)物在生產(chǎn)過(guò)程中放出的反應(yīng)熱相當(dāng)于200kWh的電能

7、。20化工生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)考慮的問(wèn)題：(1)確定化學(xué)反應(yīng)原理(2)選擇原料(3)選擇設(shè)備和工藝流程(4)三廢處理(環(huán)境保護(hù))(5)能源的利用(綜合經(jīng)濟(jì)利益)(6)其它問(wèn)題(如廠址，成本，反應(yīng)條件等問(wèn)題）小結(jié)：21小結(jié)：(本節(jié)課重點(diǎn))1. 工業(yè)上接觸法制硫酸概括為“五個(gè)三” ： 三種原料： 三個(gè)反應(yīng)： 三個(gè)生產(chǎn)過(guò)程： 三個(gè)主要設(shè)備： 硫酸工業(yè)生產(chǎn)的三個(gè)適宜條件：2. 硫酸生產(chǎn)中的廢氣及廢液的處理方法。硫磺(或黃鐵礦)、空氣和水造氣、催化氧化、吸收沸 騰 爐、接 觸 室、吸收塔(1) 4005000C(2)常壓(3)適當(dāng)過(guò)量的空氣221、在硫酸的工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說(shuō)明生產(chǎn)操作的原因二者都正確的

8、是（ ）A、硫鐵礦燃燒前需將礦粒粉碎，這樣易于向沸騰爐中投料B、爐氣進(jìn)入接觸室之前需要凈化、干燥，因?yàn)闋t氣中的雜質(zhì)易與SO2反應(yīng)C、SO2氧化為SO3時(shí)需要使用催化劑，這樣可提高SO2的轉(zhuǎn)化率D、接觸室的反應(yīng)溫度控制在400500，因?yàn)樵谶@個(gè)溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)速率和SO2的轉(zhuǎn)化率都比較理想，且催化劑的活性也較高練習(xí)D23練習(xí)2、下列對(duì)硫酸生產(chǎn)中化學(xué)反應(yīng)原理的分析正確的是（ ）A、硫酸生產(chǎn)中涉及的三個(gè)化學(xué)反應(yīng)因原料的不同可能全部是氧化還原反應(yīng)B、硫酸生產(chǎn)中涉及的三個(gè)化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)C、硫酸生產(chǎn)中涉及的三個(gè)化學(xué)反應(yīng)都需要使用催化劑D、硫酸生產(chǎn)中涉及的三個(gè)化學(xué)反應(yīng)都需要在較高溫度條件下進(jìn)行B24練習(xí)3、關(guān)于接觸法制硫酸的敘述中，不正確的是（ ）A、從沸騰爐出來(lái)的爐氣必須凈化，主要目的是防止催化劑中毒B、之所以叫“接觸法”是因?yàn)镾O2被氧化成SO3時(shí)反應(yīng)是在催化劑表面進(jìn)行的C、黃鐵礦粉碎成細(xì)小礦粒，在沸騰爐中燃燒快、反應(yīng)完全，提高了原料的利用率D、SO3用稀硫酸吸收而不用水吸收，可防止形成酸霧并使SO3吸收完全D25練習(xí)4、硫酸最古老的生產(chǎn)方法是把綠礬（FeSO47