《化工生产过程中的基本问题》.ppt

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1、第一单元 走进化学工业,化工生产过程中的基本问题,工业设计的一般步骤：,1、提出各种可能的方案2、对各种方案进行可行性评估3、确立方案4、制作出项目计划书（需包括各方面细节，如工艺流程、能源问题、环保问题、其他产品的生产的开发、提高经济效益的具体措施等。,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。浓硫酸溶于水时会放出大量的热。因此,稀释硫酸时应该把_倒到_中,并_.(2)化学性质:浓硫酸具有酸性,_性,_性和_性.,浓硫酸,水,不断搅拌,吸水,脱水,强氧化,硫酸的用途,思考:自然界中有没有天然的硫酸，若无，硫的存在形式有哪些？工业上如何制取硫酸?,以硫磺或黄铁矿（

2、主要成分是FeS2）为主要原料制取硫酸,硫酸工业生产的原理,第一步：,第二步：,第三步：,以硫磺为原料:,(造气),(催化氧化),(吸收),工业中通常用98%的硫酸溶液代替水来吸收SO3,制取硫酸流程图,H2SO4,SO3,SO2,S,FeS2,H2O,O2,O2,O2,V2O5,概括为：三个阶段，三个方程，三个设备,第一步,第二步,第三步,4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3,硫酸工业生产的流程图,黄铁矿,空气流,矿渣,SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质,冷的SO2、O2、N2,热的SO2、O2、N2,SO3、SO2、O2、N2,SO2、O2、N2,98.3%硫酸,炉,硫酸工业生

3、产的三个主要设备,98.3%H2SO4,SO3 SO2 O2,SO2 O2,SO2 O2,主要反应：,主要设备：沸腾炉,1.SO2的制取和净化,一.反应原理及生产过程,炉气,SO2 O2 N2,水蒸气,As和Se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,废渣的利用：炼铁、制造水泥、制砖、提炼贵重金属,黄铁矿,空气,炉渣,炉气,4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3,2.SO2氧化成SO3,接触室,主要反应：,主要设备：,一.反应原理及生产过程,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。,3.SO3的吸收和硫酸的

4、生成,吸收塔,SO3+H2O=H2SO4,三氧化硫与水化合时，放出大量热,易形成酸雾，不利于三氧化硫的吸收。,主要反应：,主要设备：,一.反应原理及生产过程,工业中通常用98%的硫酸溶液代替水来吸收SO3为什么不用水来吸收三氧化硫？,3.三氧化硫的吸收和硫酸的生成,SO3,98%的H2SO4,发烟H2SO4,尾气处理,Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2O,CaSO3+H2SO4=CaSO4+H2O+SO2,循环利用,用石灰水吸收,一.反应原理及生产过程,SO2 O2 N2,黄铁矿,空气流,矿渣,SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质,冷的SO2、O2、N2,热的SO2、O2、N2,SO3

5、、SO2、O2、N2,SO2、O2、N2,98.3%硫酸,炉,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.,选择温度:400500,硫酸工业生产的适宜条件:,三.生产中反应条件的控制,思考：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,低温下催化剂的活性不高，反应速率较低,思考：1.压强的增大,SO2的转化率_2.是否压强越高越好?,提高,应选择压强：常压,压强增大，对设备要求高，成本和能量消耗提高,三.生产中反应条件的控制,思考：选择适宜的催化剂，是否可以提高SO2的转化率？(填“是”或“否”)，是否可以增大该

6、反应所放出的热量？(填“是”或“否”)；,否,否,(1)4005000C(2)常压(3)催化剂：V2O5适当过量的空气,三.生产中反应条件的控制,硫酸工业生产的适宜条件:,1.如何处理尾气中的SO2?,2.如何处理废水中的酸性物质?,3.如何利用废渣和生产过程中的产生的大量热能?,工业：,实验室：,aa,用石灰浆(Ca(OH)2或石灰石粉中和.,废渣:分离后循环利用,剩下的作铺路用的沥青或用于制砖,四.生产中的三废处理,五.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。,如在催化反应室中设置热交换装置，利用S

7、O2氧化成SO3时放出的热量的来预热即将参加反应的SO2和O2,接触室,热交换器,钒催化剂,【问题】SO2的接触氧化需在400500条件下进行：反应前怎样把低温的炉气预热到这个温度？该反应放热，环境温度会升高，不利于SO3生成？,热交换原理一种流体在管道内流动，另一种流体在管道外流动。两种流体通过管壁进行热交换,冷的流体被加热；热的流体被冷却。,沸腾炉,接触室,沸腾炉,SO2、N2、O2；600C,5000C,8500C,SO3、SO2、N2、O2,硫酸工业制法的五个“三”,黄铁矿、空气、水,沸腾炉、接触室、吸收塔,充分接触原理、热交换原理、逆流吸收原理,除尘、洗涤、干燥,小结,1.工业上接触法制硫酸概括为“五个三”:三种原料:三个反应:三个生产过程:三个主要设备:硫酸工业生产的三个适宜条件:2.硫酸生产中的废气及废液的处理方法.,造气,催化氧化,吸收,沸 腾 炉,接 触 室,吸收塔,(1)低温(4005000C)(2)常压(3)适当过量的空气,硫磺(或黄铁矿),空气,和水,