《化学与技术》(人教版)-1.1-化工生产过程中的基本问题解答.ppt

山东水浒书业有限公司· 优化方案系列丛书 课前自主学案 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第1单元　走进化学工业 返回 学习目标 1.了解生产硫酸的基本流程。 2.了解生产中原料的选择。 3.了解化学科学实验与化工生产的区别。 4.注意生产中的三废处理，防止环境污染。 课题1　化工生产过程中的基本问题 课前自主学案 一、依据化学反应原理确定生产过程 1．工业制备硫酸，要从以下几个方面考虑： (1)采用的原料应该是自然界中的含硫物质，如______、_______。 (2)生产过程中，要先使硫元素转化成______，再把______转化成_______，再与水反应制得 ________。 2．工业生产上制备硫酸的基本原理： 硫黄 SO2 黄铁矿 SO2 SO3 H2SO4 (1)以S为原料制备SO2 化学反应方程式S(s)＋O2(g)===SO2(g)，(属______反应)。 (2)利用催化氧化反应将SO2氧化成SO3 化学反应方程式2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)， (属_____反应)。 (3)三氧化硫转化成硫酸 放热 放热 化学反应方程式SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)，属_____反应)。 3．工业制硫酸主要生产流程 放热 二、生产中原料的选择 我国生产硫酸需考虑的问题： 1．从基建投资、加工费用及环保方面考虑，用_______制硫酸优于用_______制硫酸。 2．我国天然硫资源______，而且开采条件_________。 3．我国黄铁矿储量比天然硫黄要_______。 4．硫黄制硫酸比黄铁矿制硫酸生产流程_____，设备_______，三废_________少，劳动生产率_____，易于设备________。 硫黄 黄铁矿 缺乏 比较复杂 大 短 简单 治理量 高 大型化 5．由于原料多需进口，硫黄制硫酸成本比黄铁矿制硫酸_____。 三、生产中反应条件的控制 1．硫酸工业生产的三个主要设备是________、________、_________。 2．阅读课本P6表1－1，从中可看出温度较_____时，有利于SO2转化为SO3。 高 沸腾炉 接触室 吸收塔 低 二氧化硫催化氧化的反应方程式2SO2＋O2 2SO3，属______反应。 放热 思考感悟 是否温度越低越有利于SO2转化为SO3? 【提示】　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，所以应选择温度为低温(400～500 ℃)。 3．阅读课本P6表1－2，从中可看出压强增大时，SO2的转化率增大。 注意：工业生产中压强的选择往往还要考虑成本和能量消耗等问题。 四、生产中的三废处理 1．尾气吸收 H2SO4工业的尾气主要是SO2。 SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O， CaSO3＋H2SO4===CaSO4＋SO2↑＋H2O。 2．污水处理 不同化工生产过程产生的污水，杂质不同，要根据杂质的性质不同，采用不同的物理化学方法，如酸碱中和法，重金属离子沉淀法等。 3．废渣的处理 根据废渣的成分进行综合利用。如硫酸工业的废渣可用来作为炼铁的原料，提炼贵重的有色金属，作水泥原料或用于建筑材料。 五、能量的充分利用 1．生产1 t硫酸需消耗____________的电能，硫酸生产过程中的三个化学反应都是_______反应， 生产 1 t硫酸放出的反应热相当于200 kW·h的电能。这些废热的利用，可以向外界输出大量_______，大大降低生产______。 2．可以利用SO2氧化成SO3时放出的热量来预热即将参加反应的SO2和O2等。 100 kW·h 放热 热量 成本 核心要点突破 一、化学原理与硫酸工业生产流程 二、化学原理在化工生产中的应用 1．增大反应速率的措施 (1)升高温度；(2)使用催化剂；(3)在沸腾炉中燃料燃烧时，使原料粉碎，增大与空气的接触面积。 2．逆流原理的应用 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，反应进行彻底充分；吸收塔中使用大量耐酸瓷环(片)，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。 3．热交换原理的应用 由于2SO2＋O2 2SO3是放热反应，在接触室内使用热交换器，用反应后热的气体预热接触室的原料气，达到节约能源，降低生产成本的目的。 4．循环操作原理的应用 由于2SO2＋O2 2SO3是可逆反应，尾气中还有一定的SO2和O2，再通过一定措施将这部分气体送回接触室，提高原料利用率，同时减少废气排放。 特别提醒：①在生产中常用过量空气是为了增大O2的浓度，提高SO2的转化率。 ②常用浓H2SO4而不用水吸收SO3，是由于水与SO3反应易形成酸雾，吸收速度慢，且腐蚀设备。