生产中原料的选择-(2).pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019-06-18,#,走进化学工业,如果没有化学工业的化肥和农药，世界粮食产量将减半，即地球上人要饿死一半；如果没有各种化学合成纤维，地球上将有一半人穿不上衣服；如果没有医药为人们和细菌、病毒和疾病作斗争，人们的寿命只有现在的一半。化学科学是现代科学技术发展的重要基础学科。化学是不断发明和制造对人类更有用的新物质的科学。,著名化学家,徐光宪,硫酸的用途,化肥（,50%,以上）,药物,蓄电池,军事工业,化工,化学纤维,硫酸,化学工业之母,自然界中有没有天然的硫酸？,工业上如何制取硫酸,?,思考,:,一、原料的选择及生产过程的确定,自然界,中存在的含硫,的物质主要有,哪些,?,单质硫、硫化物、硫酸盐,第一节 化工生产过程中的基本问题,硫酸最古老的生产方法是把绿矾装入反应器中加强热,2FeSO,4,7H,2,O Fe,2,O,3,+SO,2,+SO,3,+14H,2,O,在公元,650683,年,(,唐高宗时,),，炼丹家孤刚子在其所著,黄帝九鼎神丹经诀,卷九中就记载着,炼石胆取精华法,，即干馏石胆,(,胆矾,),而获得硫酸。,CuSO,4,5H,2,O CuO+SO,3,+5H,2,O,高温,高温,用硫磺与硝石（主要成分为,KNO,3,）混合加热也能产生硫酸，基本过程可表示为：,SO,2,+NO,2,+H,2,O=H,2,SO,4,+NO,2NO+O,2,=2NO,2,从基建投资、加工费用及环境保护等方面考虑，用硫磺制硫酸的装置优于用黄铁矿制硫酸的装置；,我国的天然硫资源缺乏，而且开采条件比较复杂；我国黄铁矿储量比天然硫要大；,硫磺制硫酸比黄铁矿制硫酸生产流程短，设备简单，三废治理量小，劳动生产率高，易于设备大型化；,由于原料多需进口，硫磺价格受国际市场影响较大；,近年来，随着建筑业的发展以及人们对于硫铁矿中铁资源的重新认识，硫铁矿制酸后的矿渣作为水泥添加剂和炼铁原料，使硫铁矿制酸焕发出新的生机；,随着有色金属行业的快速发展，冶炼有色金属产生的含二氧化硫的烟气成为了新的制硫酸的原料。,4FeS,2,+11O,2,=,2Fe,2,O,3,+8SO,2,高温,1.,二氧化硫的制取和净化,二、生产过程中反应条件的控制,S+O,2,=SO,2,工业上把硫铁矿粉碎成细小颗粒再放在沸腾炉中焙烧，从炉底鼓入强大空气流，将矿石小颗粒扬起，成沸腾状燃烧氧化。,沸腾炉中原料从炉顶落下，热空气从炉底吹入，使原料与助燃气体充分接触，反应充分进行,。,逆流原理,炉,气,SO,2,O,2,N,2,水蒸气,砷和硒的化合物,矿尘,使催化剂中毒,对设备和生产有不良影响,净化措施：,除尘、洗涤、干燥,反应原料中含有的微量杂质使催化剂的,活性,、,选择性,明显下降或丧失的现象。,从沸腾炉中出来的气体是纯的,SO,2,吗？,2SO,2,（,9,）,O,2,（,g,）,2SO,3(g),H=-196,kJ/mol,V,2,O,5,二氧化硫,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。,2,.,二氧化硫,的催化氧化,【,思考,】,催化氧化,是硫酸生产的核心环节，为了,提高生产效率,，提高反应物的转化率，请从,化学反应原理角度,去分析，应该采用怎样的条件？,表,1.,气体组分与平衡转化率的关系（,400,）,SO,2,浓度,%,5,6,7,7.5,8,9,10,12,O,2,浓度,%,13.9,12.4,11,10.5,9,8.1,6.75,5.5,SO,2,转化率,%,99.3,99.3,99.2,99.1,99.0,98.8,98.4,90.9,1.,接触室里,SO,2,和,O,2,的比例对,SO,2,转化率有什么影响？,你能解释原因吗？,表,2.,压强对,SO,2,的,平衡转化率的影响,2.,SO,2,的催化氧化反应什么压强条件下有利于,SO,3,的生成？你能解释原因吗？（一个大气压,=0.1MPa,）,【,实际问题,】,加压对设备与安全要求高，同时会增加成本和能耗。,表,3.,不同温度下,SO,2,的,平衡转化率,温度,/,400,450,475,500,525,550,575,600,650,转化率,/%,99.3,99.3,99.2,99.1,99.0,98.8,98.4,90.9,58.5,3.,SO,2,的催化氧化反应什么温度条件下有利于,SO,3,的生成？你能解释原因吗？,温度过低,，催化剂活性不高，反应速率低；,温度过高,，催化剂结构容易发生变化，甚至失活。而且温度太高，反应物的转化率会下降。,【,思考,】,实际生产中我们应该怎么选择,SO,2,的催化氧化温度？,常压、,400-500,、,SO,2,和,O,2,的投料比约为,7:11,反应原理,条件控制,产率,速率,安全,经济,环保,3.,三氧化硫的吸收和硫酸的生成,SO,3,+H,2,O=H,2,SO,4,主要反应：,98%,浓硫酸从塔顶喷下，三氧化硫气体从塔底吹入，提高吸收程度。,逆流原理,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,。,SO,2,Ca(OH),2,=CaSO,3,H,2,O,CaSO,3,H,2,SO,4,=CaSO,4,SO,2,H,2,O,三、生产中三废的处理和环境保护,1,、尾气处理,循环操作原理,硫酸尾气,（含少量,SO,2,）,吸收剂,石灰水,CaSO,3,SO,2,硫酸,返回作生产硫酸的原料,2,污水处理,不同的化工生产过程产生的污水所含有的杂质不同，除要进行一般的处理外，还要根据杂质的性质，利用不同的化学方法进行处理。,3,废渣的利用,用黄铁矿为原料生产硫酸的过程中，会排出一些炉渣和矿灰，可作为炼铁的原料；还可以用来提炼贵重,的,有色金属,；还可以作为制造水泥的原料或用于制砖。,四、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。,盛有催化剂的隔板,内管,外管,低温,SO,2,与,空气,高温,SO,2,与,空气,低温,SO,3,接触室中热交换器示意图,技术,改进,接触室中的能量利用,充分利用能量,低温,SO,2,与,空气的混合气体进入接触室时，在热交换器的,外管,中流动，从塔顶进入第一个催化剂层，然后进入热交换器内管，最终,生成的,SO,3,通过内管,从塔底流出接触室。通过这样的热交换把反应时生成的热传递给进入接触时需要预热的气体。,你认为在硫酸工业中合理利用能源，可采取哪些措施？,【,提示,】,(1),在沸腾炉,(,造气炉,),旁设置蒸气锅炉进行发电。,(2),在接触室,(,催化反应室,),中设置热交换器，一方面预热反应原料气，另一方面使接触氧化后的气体降温到适宜温度。,(3),在接触室,(,催化反应室,),附近建造浴室，提高劳动福利或创造经济效益。,在环境问题日益严峻、能源日趋紧张的今天，未来硫酸企业必须加强节能减排，加快循环经济发展，淘汰高污染、高能耗的技术和设备，实现节约化、清洁化生产，实现经济效益和社会效益的双赢！,谢谢大家！,