化工生产过程中的基本问题

生产中的三废处理
1. 如何处理尾气中的SO2?
工业：ＳＯ２ Ｃa（ＯＨ）２ ＣaＳＯ３ Ｈ２ＳＯ４ ＳＯ２（重新利用） 实验室： ＳＯ２＋２ＮaＯＨ＝Ｎa２ＳＯ３＋Ｈ２Ｏ
2. 如何处理废水中的酸性物质? 用石灰浆(Ca(OH)2或石灰石粉中和. 3. 如何利用废渣和生产过程中的产生的
大量热能?
废渣:分离后循环利用,剩下的作铺路用的 沥青或用于制砖
思考:
1. 自然界中存在的含硫的主要物质有哪些?
2. 这些物质要经过哪些中间产物才能变成硫酸?
(一)硫酸工业生产的原理
硫酸生产反应式
以硫磺为原料:
第一步：
高温
(造气) S (s)+ O2 (g)
SO2(g)
高温
4FeS2(S) +11 O2 (g)
2Fe2O3 (s)+ 8SO2(g)
(催第化二氧步化：)2SO2 (g) + O2 (g)
400-500℃ V2O5
2SO3 (g)
二氧化硫与氧气是在催化剂的表面上 接触时起反应的，接触室和接触法的 名称由此而得。
二、接 触 法 制 硫 酸
3 . 三氧化硫的吸收和硫酸的生成
主要反应： SO3 + H2O = H2SO4 主要设备： 吸收塔
为什么不用水来吸收三氧化硫？
三氧化硫与水化合时，放出大量热。 易形成酸雾，不利于三氧化硫的吸收。 产物叫发烟硫酸
2SO3 (g)
❖ 思考：
△H<0
❖ 1、采取哪些措施能加快反应速率？
❖ 2、采取哪些措施能提高SO2的转化率？
❖ 3、温度升高,SO2的转化率_降__低__
注意:工业生产中反应温度的选择往往还要考虑该温 度下催化剂的活性.
低温下催化剂的活性不高，400～5000C催化剂活性较高
应选择温度:(1)400~5000C
生产中反应条件的控制 硫酸工业生产的适宜条件:
❖ 思考： ❖ 1、压强的增大,SO2的转化率__提__高_ ❖ 2、是否压强越高越好 ? 成本和能量消耗高
工业生产中往往还要考虑成本和能量消耗等问题
应选择压强（2）常压
生产中反应条件的控制
硫酸工业生产的适宜条件:
❖ (1)400~5000C ❖ (2)常压 ❖ (3)适当过量的空气
主要设备： 沸腾炉
黄铁矿
SO2 O2 N2
炉气 炉 水蒸气 对设备和生产有不良影响
气 砷和硒的化合物
矿尘
使催化剂中毒
净化措施：除尘 洗涤 干燥
废渣的利用：
空气
炉渣
炼铁、制造水泥、制砖、提炼贵重金属
二、接 触 法 制 硫 酸
2 . 二氧化硫氧化成三氧化硫
主要反应：2SO2(g) + O2 (g)
主要设备：接触室 （转化器）
制取硫酸流程图P5图1-2
S O2
SO2 FeS2 O2
O2
V2O5
SO3 H2O H2SO4
概括为：三个阶段，三个方程，三个设备
(三)硫酸工业生产的三个主要设备
98.3%H2SO4
SO2 O2
SO2 O2
沸 腾 炉图片
SO2 O2
接 触 室图片
接触法制硫酸
1 . 二氧化硫的制取和净化
高温
主要反应： 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
❖ 浓硫酸溶于水时会放出大量的热。因此,稀释硫 酸时应该把_浓_硫__酸__倒到__水____中,并不__断__搅_拌.
❖ (2)化学性质: ❖ 浓硫酸具有酸性,__吸_水___性,__脱_水___性和
__强_氧__化_性.
思考: 自然界中有没有天然的硫酸，若无，
硫存在方式？
工业上如何制取硫酸?
(一)硫酸工业生产的原理
3 . 三氧化硫的吸收和硫酸的生成
主要反应： SO3 + H2O = H2SO4 主要设备： 吸收塔
浓H2SO4
至尾气处理
尾气吸收
Ca(OH)2 + SO2 = CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+H2O+SO2↑
SO3
超浓H2SO4
循环利用
(三)硫酸工业生产的三个主要设备
98.3%H2SO4
走进化学工业
课题一
化工生产过程中的基本问题
化工生产过程:
❖ (1)确定化学反应原理 ❖ (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）
硫酸的用途
硫酸的性质
❖ (1)物理性质:硫酸是一种无色,难挥发,易溶于水 的油状液体。
能量的充分利用
硫酸生产过程中的三个化学反应都是 放热反应，可以充分利用这些反应放 出的热能(工厂里把它们叫做“废热”) 以降低生产成本。
小结:(本节课重点)
❖ 1. 工业上接触法制硫酸概括为“五个三” : ❖ 三种原料: ❖硫磺(或黄铁矿),空气,和水 ❖ 三个反应: 造气,催化氧化,吸收 ❖ 三个生产过程: ❖ 三个主要设备: 沸 腾 炉,接 触 室,吸收塔 ❖ 硫酸工业生产的三个适宜条件:
(1)低温(400~5000C) (2)常压 (3)适当过量的空气
❖ 2. 硫酸生产中的废气及废液的处理方法.
(1)已知SO2的氧化是放热反应，如何利用表中数据 推断此结论？
❖ (压2而)在不4是00高℃压～，5主00要℃原时因，是S：O2的催化氧化采用常 ❖ (率3？)选择适(填宜“的是催”化或剂“，否是”否)可，以是提否高可S以O增2的大转该化反
SO2 O2
SO2 O2
沸 腾 炉图片
SO2 O2
接 触 室图片
❖ 能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是_______ ❖ A．NaOH溶液、酚酞试液
❖ B．KMnO4溶液、稀H2SO4 ❖ C．碘水、淀粉溶液
❖ D．氨水、酚酞试液
Hale Waihona Puke Baidu
生产中反应条件的控制
硫酸工业生产的适宜条件:
催化剂
2SO2 (g) + O2 (g)
催化剂 加热
2SO3(g)
第三步：SO3(g)+ H2O(l)
H2SO4(l)
(吸收) 工业中通常用98%的硫酸溶液代替水来吸收SO3
(二)硫酸工业原料的选择
硫酸生产反应式
高温
S (s)+ O2 (g)
SO2(g)
高温
4FeS2(S) +11 O2 (g) 2Fe2O3 (s)+ 8SO2(g)
硫磺or黄铁矿？需考虑哪些因素？
应所放出的热量？______(填“是”或“否”)； ❖ (收4S)为O提3；高SO3吸收率，实际生产中用_________吸