高中化学 3_1“设计”一座硫酸厂课件 鲁科版选修2..ppt
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2、酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引 1.知道工业上制硫酸的主要原料,能写出以硫铁矿为原料制硫酸 的主要化学方程式,并能举例说明硫酸生产中原料与生产过程的关 系,能说出接触法制硫酸有哪些主要生产阶段,能运用化学平衡原 理分析二氧化硫催化氧化反应的适宜条件,能看懂表示化学反应过 程中热量变化的热化学方程式,知道工业上用浓硫酸吸收三氧化硫 的原因。 2.知道选择硫酸厂厂址应考虑哪些主要因素。 3.知道接触法制硫酸废气处理的主要方法,能列举废渣综合利用 的途径。 4.知道建设一座化工厂需要综合考虑哪些基本问题,达到哪些基 本要求,体会建造化工厂和实施工业生产是一项综合、复杂的系统
3、 过程。 童 犹 阳 救 闯 峻 馁 隆 陌 郴 吹 水 诸 音 粤 壹 词 痰 罕 狱 避 赵 环 冷 银 孙 沉 涎 骆 蘑 蓖 蔫 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引一二三 一、接触法制硫酸 1.定义:SO2与O2是在催化剂的表面上接触起反应的,主要反应设 备叫接触室,所以此法叫接触法。 2.接触法制硫酸的反应原理:燃烧硫或金属硫化物等原料来制取 二氧化硫。使二氧化硫在适当的温度和有催化剂的条件下氧化成 三氧化硫,再
4、使三氧化硫跟水化合生成硫酸。 建 莹 佣 屠 猾 雇 化 唁 拉 剥 胜 歌 食 我 黍 照 幢 傅 玖 演 仿 泣 淳 咕 与 弱 卵 臣 椰 泪 碌 嗜 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引一二三 3.硫酸炉制硫酸。 (1)二氧化硫炉气的制备。 设备A名称为沸腾炉,其中进行的反应的化学方程式是 4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2;设备A中产生的气体叫做炉气,进入 设备B中时须经过净化和干燥处理。 夺 惊 折 睛
5、 荒 芯 梅 柿 炙 审 氦 蹿 厨 径 辕 饵 谁 星 之 抗 猎 颧 剃 雄 篓 停 请 懂 晴 啊 含 诞 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引一二三 (2)二氧化硫的催化氧化。 设备B名称为转化器,其中进行的反应的化学方程式是2SO2+O2 2SO3;设备B中部的装置叫热交换器。其作用是使反应后的 气体降温并预热未反应的气体。 (3)三氧化硫的吸收。 设备C名称为吸收塔,其中进行的反应的化学方程式为SO3+H2O H
6、2SO4;设备C中不用水或稀硫酸而使用98.3%的硫酸吸收SO3 的原因是防止形成酸雾,提高SO3的吸收率。 割 陕 粮 宽 材 零 沥 咏 存 物 喇 眶 诌 汛 得 准 捞 音 端 返 索 殖 咎 淘 忆 佑 窘 抬 梨 筷 啦 蒜 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引一二三 4.硫黄制硫酸。 (1)反应流程。 (2)与硫铁矿相比的优点。 炉气无须净化;原料运输量小,生产流程简单,设备少,建设投 资省,热能便于回收利用,
7、无废渣排出。 感悟思考 1.矿石燃烧前为什么要粉碎成细小矿粒? 提示:增大矿石与空气的接触面积,加快反应速率。 2.吸收塔中吸收SO3的吸收剂是什么? 提示:质量分数为98.3%的硫酸。 楷 畸 贰 颠 旁 缎 烦 判 只 厩 锰 摘 碗 虑 睬 闲 垢 卸 舵 攫 频 组 兜 佣 隔 协 押 各 烦 概 佩 犬 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引一二三 二、硫酸厂厂址的选择 化工厂厂址选择的一般原则:综合考虑原料、水源、
8、能源、土地 供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素,权衡利弊,做 出合理的选择。 硫酸是基本的化工原料,产量很大,又是一种强腐蚀性液体,不能 像普通固体化工产品那样可以大量贮存,需要随产随销,而且硫酸 本身价格不高但运输价格比较贵。据估算1吨H2SO4的运价约为同 质量黄铁矿矿石的三倍,这样就决定了硫酸厂靠近消费中心比靠近 原料产地更为有利。因此,考虑到综合经济效益,硫酸厂厂址离硫 酸消费中心不能太远,宜靠近原料的供应地和产品销售地,理想的 方案是硫酸厂与硫酸的消费者或原料气的供应者组成联合企业。 在决定建厂规模时,可以考虑在消费中心建厂规模大些,在边远或 硫酸用量不多的地区,建厂规模小
9、些。 无 葫 考 酱 孕 押 铆 找 苑 繁 寝 墅 滨 阐 凝 拣 瑞 残 著 痒 炮 缚 六 隶 横 陆 湃 篇 准 酝 鼓 锁 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引一二三 环保问题是硫酸厂选址的另一个重要因素。硫酸的生产设备易 被腐蚀,寿命较短,同时废渣、废液、废气排放量很大,危害环境。 硫酸厂对环境的污染是比较严重的,限于当前的技术水平,即使十 分注意“三废”处理,也难以达到较高的环保要求。因此,硫酸厂不应 建在人口
10、稠密的居民区和环保要求高的地区,如旅游景点和文物保 护区。 服 受 彩 驱 炕 牲 亮 末 隆 田 蘑 汲 畸 泡 蹦 税 栈 邓 混 组 次 愿 献 受 享 胺 署 辣 颂 惊 曾 症 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引一二三 三、硫酸厂“三废”处理及“废热”利用 1.尾气中二氧化硫的回收。 从吸收塔上部导出的没有起反应的氧气和少量二氧化硫以及不 起反应的氮气等气体工业上称尾气。尾气中含少量的二氧化硫排 放到空气中会造成
11、大气污染,尾气中二氧化硫回收常采用氨酸法, 即用氨水吸收尾气中低浓度的二氧化硫生成亚硫酸氢铵,然后再用 浓硫酸处理,生成二氧化硫和硫酸铵。 当吸收液中亚硫酸氢铵达一定浓度后再跟硫酸反应放出二氧化 硫气体。 峭 悲 抚 修 磅 停 处 棱 减 业 臼 猫 寅 晤 麦 颖 捧 示 判 楞 懊 搁 雌 槽 厕 息 插 石 作 还 箭 樊 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引一二三 产生的二氧化硫可经过干燥重新用于制硫酸,也可经干燥
12、后制成 液态二氧化硫产品,硫酸铵作化肥。 提高二氧化硫的转化率,减少尾气的危害,可以对硫酸的生产工 艺进行改进,采用“两转两吸”工艺,即炉气进行一次转化、一次吸收 后,将剩余气体再次通入转化器(接触室)进行第二次转化、第二次 吸收。这样处理后的尾气中SO2的含量仅为“一转一吸”流程排出 尾气排放量的1/10,能够达到目前的排放标准。 2.固体烧渣的利用。 用硫铁矿制硫酸时产生大量的固体烧渣,其中除了含有氧化铁、 二氧化硅、氧化铝等外,还含有一定量的铜、锌、铅、钴等有色金 属及少量的金、银等贵金属。目前烧渣的综合利用方法主要是回 收烧渣中的铁、有色金属及贵金属等,其中Fe2O3含量高的烧渣可 用
13、作高炉炼铁的原料,金属含量低的可用于制渣砖。 霸 么 廓 鹅 茂 庚 镐 痔 赢 戊 瞅 挫 瓜 街 腐 愧 锭 沃 则 跟 摸 碰 泥 蘸 帮 刊 概 箔 玲 遵 钨 抢 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引一二三 3.能量的充分利用。 硫酸生产中的化学反应大多是放热反应,其中反应热主要来源于 含硫原料的燃烧、二氧化硫的氧化、气体的干燥和三氧化硫的吸 收。化工生产中应充分利用反应热,这对于降低成本具有重要意义 。硫酸生产中
14、的反应热得到充分利用后,不仅不需要由外界向硫酸 厂供应能量,而且还可以由硫酸厂向外界输出大量能量。 感悟思考 3.酸雨是呈酸性的雨水吗? 提示:纯水是显中性的,pH约是7;雨水在下落过程中二氧化碳会 溶于水,略呈酸性,pH为5.6。被大气中存在的酸性气体如SO2等污 染,pH小于5.6的雨才叫酸雨。 纬 携 漳 脾 枕 绩 匠 颊 痞 拍 细 嘘 踪 档 泳 肤 来 督 谊 驾 好 蛊 猖 蟹 咳 戒 泊 菩 浚 毒 估 第 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁
15、 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 要点一 硫酸的工业生产工艺 问题导思 SO2催化氧化反应有哪些特点? 提示:可逆反应;气体总体积减小的反应;放热反应。 适宜SO2催化氧化的条件是什么? 提示:常压、400 500 、催化剂。 缮 尸 炳 岁 王 辞 扒 獭 阳 烟 资 殉 瘦 责 伞 盔 冠 屋 洁 放 驮 桩 抄 摸 集 寐 倪 砂 翘 缕 仇 跺 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演
16、练即时检测 1.工业制硫酸的原理及过程。 谋 菲 骚 睡 怂 蜕 冕 逞 恩 磐 扭 林 鬃 柴 鸽 剪 抗 慎 蜘 径 驴 圣 詹 术 菌 拱 坚 肺 挖 愧 绊 挣 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 2.硫酸生产的工艺流程。 碉 倍 脖 僻 平 俺 灸 伸 寨 酶 骗 氢 帛 妨 柿 皋 胯 元 凳 巡 堪 取 塔 疵 鬃 瞅 尖 舰 毫 鄂 壮 看 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一
17、 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 3.硫酸工业SO2催化氧化适宜条件的选择。 这是一个气体分子总数减小的、放热的可逆反应。 (1)温度。 SO2催化氧化是一个放热的可逆反应,根据化学平衡移动理论判 断,温度较低对提高SO2的转化率有利。但是,温度较低时催化剂活 性不高,反应速率低。在实际生产中,选定400 500 作为操作 温度,这对反应速率和SO2的转化率都比较理想。 沉 匈 糜 氏 冀 遗 淖 唉 表 睛 毫 洁 吏 央 胡 凡 纹 岳 沸
18、邮 肿 疲 寅 绵 将 巡 牙 甄 爱 坟 笋 嘎 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 3 _ 1 “ 设 计 ” 一 座 硫 酸 厂 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 (2)压强。 SO2催化氧化是一个气体分子总数减小的可逆反应,根据化学平 衡移动理论判断,增大压强对提高SO2的平衡转化率有利。但是,在 常压、400 500 时,SO2的平衡转化率已经很高,因高压条件对 设备提出了苛刻的要求,增大压强必须增大投资和能量消耗,故在 实际生产中,通常采用常压操作。 (3)适当过量的空气
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