依据化学反应原理确定生成过程

1、走进化学工业,日本作家 原田正纯,1 、“水俣病”于1953年首先在日本九州 熊本县水俣镇发生，当时由于病因不明， 故称之为水俣病！ 2、病因：由化工生产排放污水所致 ，人或其他动物食用了含有甲基汞或无机汞污染的鱼贝类，侵入脑神经细胞 而引起的一种综合性疾病，是世界上最 典型的公害病之一。,一 、该 书 写 作 背 景,1、轻者：口齿不清、视觉丧失、手足变形。 2、重者：神经失常、或兴奋、身体弯弓高叫，直至死亡。,二、该 病 临 床 表 现,1.1化工生产过程中的基本问题,请思考：硫酸有哪些用途？,化肥 、农药、 医药、 钢铁 工业 、梯恩梯、 铅蓄电池,2、工业上如何制取硫酸?,请思考： 1

2、、自然界中有没有天然的 硫酸?,1 从硫酸的组成看，原料应该是自然界中存在的含 物质，如硫磺、黄铁矿（FeS2其中硫元素为-1价）等。,一、,依据化学原理确定生产过程,2 从价态分析角度看，不能从硫磺 或黄铁矿直接得到硫酸，所以必须 经过中间步骤，生产硫酸的主要化 学反应过程可以分成 和 两个阶段。,二、工业制硫酸的基本生产原理,可概括为： “ 四个 三 ” 即，三种原料、三个主要反应、 三个设备、 三个阶段,三个主要反应（均放热）？,SO3 + H2O = H2SO4,或 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2,高温,三种原料 ？,硫磺 (或黄铁矿) 、空气、水,三 个 设备,

3、三 个 阶 段 ？,1 造气,2 催化氧化,3 吸收,三、 生产硫酸工业流程图,造气 （制 SO2）,净化、干燥,催化反应室,吸收塔,稀释室,发烟硫酸,SO3,水,贮存室,98硫酸,四、硫酸生产过程中应注意的问题,我国早期以黄铁矿为原料，但产生的废弃物太多，处理成本高。黄铁矿储量比天然硫大，但也存在供不应求的趋势。我国天然硫资源缺乏，多需进口制硫酸，成本略高于黄铁矿制硫酸，但是它生产流程短，设备简单三废治理量小，易于设备大型化，可降低成本，所以当前以硫磺为原料生产硫酸为主。,1、原料应该如何选择？,2 、在沸腾炉内SO2气体如何制取呢？,将黄铁矿粉碎成细小的矿粒从沸腾炉上向 下落，空气由下往上

4、升，即采取逆流原理使 其充分燃烧。,3、从沸腾炉里出来的气体，在进入接触室之前为什么要净化呢？,因从沸腾炉里出来炉气含有SO2 、 N2 、 水蒸气 矿尘及一些杂质如砷 硒等化合物， 杂质和矿尘都会使催化剂作用减弱或失去作 用这种现象叫催化剂中毒，水蒸气对设备和 生产也产生不良影响，因此在进行氧化反应 前炉气必须通过除尘、 冷却、 干燥等操作。,低温(400500）、常压、V2O5做催化剂,4、在SO2转化为SO3的过程里，需要什么样的反应条件？ 为什么？,该反应为放热反应，使生产成本增加。 根据平衡移动原理，高温使转化率降低。 选择此温度范围，是因为反应速率和 SO2平衡转化率都比较高；增大

5、气体压 强SO2的平衡转化率提高得并不多却增 加了生产成本，所以通常采用常压操作。,5、工业上用98的硫酸来吸收SO3，而不是直接用水或稀硫酸做吸收剂，为什么？,为避免形成酸雾并提高吸收率。,6、为保护环境，三废如何处理呢？,、尾气吸收： 硫酸生产的尾气中含有少量SO2，用石灰水或氨水吸收再用硫酸处理，这样得到的SO2含量较高，可返回用作原料或它用。,石灰水吸收法 SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 + H2O CaSO3 + H2SO4 = CaSO4 + SO2 + H2O,SO2 + 2NH3 + H2O = (NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + H2SO4 = (NH4)

6、2SO4 + SO2 + H2O,氨水水吸收法,污水处理,硫酸工业废水中含有硫酸，常用石灰乳中和： Ca(OH)2 +H2SO4 = CaSO4 + H2O,、废渣的利用,废渣可作为制造水泥的原料或用于制 砖还可用来提炼贵重的有色金属,7、能量的充分利用,由于硫酸生产过程中三个化学反应都是 放热反应，据测算生产1t硫酸大约消耗100 kWh的电能，生产1t硫酸放出的热量相当于200kWh的电能，能量还有剩余请讨论如何 利用这些剩余能量呢？,、在接触室中设置热交换器，目的是一方面预热反应原料气，另一方面使接触氧化后的SO3气体降温到适宜温度，便于吸收。 、在沸腾炉旁设置蒸汽锅炉进行发电 、在接触

7、室附近建造洗浴中心创造经济效益，提高劳动者福利。,化工生产工艺流程的确定,1 依据化学反应原理确定生产过程 2 选择原料 3 选择设备和工艺流程 4 三废处理(环境保护) 5 能源的利用(综合经济利益) 6其它问题(如厂址，成本，反应条件等问题）,8 如何进行硫酸生产厂址的选择？, 一般要对原料 水源 能源 土地供应市场需求 交通 环境保护等因素进行综合性和系统性的研究。, 硫酸是一种强腐蚀性液体，不能像普通液体那样可以大量保存，需要随产随销而且硫酸本身价格不高，但运输价格比较贵，硫酸厂不能单独建立，应考虑综合建厂例如与化肥厂、 电池厂、医药厂等联合办厂。,案例：在以下条件下你认为M城市该 不

8、该建硫酸厂？ 1、 M城市郊区有丰富的黄铁矿资源 水源 能源充足交通便利。2、 M城市消耗硫酸的工业不多，而远离它的N城市是一个消 耗硫酸很多的城市。3、M城市是一个美 丽的旅游城市，对环境保护要求高土地 价格贵，可以考虑在N城市建厂。,答案：不应该在A城市建硫酸厂。,综合分析M城市的三个条件，旅游城 市对环保要求高，而且当地土地价格 业较贵，如果在该地建厂会污染环境 必然造成旅游资源的破坏，得不偿失。,小 结 (本节课重点),工业上接触法制硫酸概括为“四个三” : 三种原料: 三个反应: 三个生产过程: 三个主要设备:,硫磺(或黄铁矿) 空气和水,造气,催化氧化,吸收,沸 腾 炉、接 触 室、吸收塔,1治理“三废”，保护环境最主要的方法是() A减少污染严重的工厂 B把“三废”深埋 C提高认识 D变废为宝，综合利用,课堂随堂练习,A,2(2011年泰安月考)接触法制硫酸的沸腾炉出来 的炉气必须经过净化处理，其正确过程