化工生产2盐酸硫酸硝酸ppt课件

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1、5.3化工生产化工生产5.3 化工生产11.工业制盐酸原理：工业制盐酸原理：氯气有毒氯气有毒,氢气过量，使氯气充分氢气过量，使氯气充分反应，防止空气污染反应，防止空气污染;制取氯气的成本较昂贵。制取氯气的成本较昂贵。三、盐酸的工业制法三、盐酸的工业制法Cl2在在过量的过量的H2中燃烧生成氯化氢气体，中燃烧生成氯化氢气体，氯化氢气体冷却后被水吸收即得盐酸。氯化氢气体冷却后被水吸收即得盐酸。Cl2+H2点燃点燃2HCl过量的过量的H2：1.工业制盐酸原理：氯气有毒,氢气过量，使氯气充分反应2H2SO4SO3SO2SFeS2H2OO2O2O2123(一一)主要原料：主要原料：硫铁矿（又称黄铁矿，主要

2、成分：硫铁矿（又称黄铁矿，主要成分：FeS2)、空气、空气、98.3%浓硫酸。浓硫酸。四、硫酸工业制法四、硫酸工业制法（接触法）（接触法）H2SO4SO3SO2SFeS2H2OO2O2O2123(34FeS2+11O22Fe2O3+8SO2煅烧煅烧2SO2+O22SO3V2O5400500SO3+H2OH2SO4沸腾炉沸腾炉接触室接触室吸收塔吸收塔(二二)反应原理：反应原理：4FeS2+11O2 2Fe2O3+84沸腾炉沸腾炉炉气炉气1.SO2的制取和净化的制取和净化SO2、O2、N2、水蒸气以、水蒸气以及一些杂质，如及一些杂质，如As、Se等等的化合物和矿尘等等。的化合物和矿尘等等。原料原料

3、粉碎粉碎空气空气除尘除尘洗涤洗涤干燥干燥(三三)生产阶段：生产阶段：沸腾炉炉气1.SO2的制取和净化SO2、O2、N2、水蒸气5SO2O2SO3SO2O2把反应生把反应生成的热传成的热传递给需要递给需要预热的净预热的净化炉气，化炉气，同时冷却同时冷却反应后的反应后的气体。气体。2.SO2的催化氧化的催化氧化SO2 O2SO3 SO2 O2把反应生成的热传递给需要预热63.SO3的吸收和硫酸的生成的吸收和硫酸的生成接触室接触室沸腾炉沸腾炉吸收塔吸收塔热交换热交换5000C 1500C98.3%H2SO4尾气尾气3.SO3的吸收和硫酸的生成接触室沸腾炉吸收塔热交换 507注意问题：注意问题：2.沸

4、腾炉的炉气需经哪些处理才能进入接触室？沸腾炉的炉气需经哪些处理才能进入接触室？为什么？为什么？经过除尘、洗涤、干燥等，防止催化剂中毒。经过除尘、洗涤、干燥等，防止催化剂中毒。3.接触室用什么做催化剂？如何充分利用能量？接触室用什么做催化剂？如何充分利用能量？使用热交换器使用热交换器把反应生成的热传递给需要把反应生成的热传递给需要预热预热的净化炉气，的净化炉气，同时同时冷却反应后的气体冷却反应后的气体。V2O51.为何叫沸腾炉？为何使矿石粉碎？为何叫沸腾炉？为何使矿石粉碎？注意问题：沸腾炉的炉气需经哪些处理才能进入接触室？为什么？经81.6.尾气有哪些成分？尾气有哪些成分？SO2可产生什么污染？

5、如何可产生什么污染？如何防止环境污染？防止环境污染？4.接触室中为什么要引入过量的空气？接触室中为什么要引入过量的空气？7.大气污染包括：粉尘、煤烟、硫的氧化物、氮的大气污染包括：粉尘、煤烟、硫的氧化物、氮的氧化物、碳的氧化物、碳氢化合物等。氧化物、碳的氧化物、碳氢化合物等。5.吸收塔用什么做吸收剂？为什么不用水吸收？吸收塔用什么做吸收剂？为什么不用水吸收？避免形成酸雾，提高吸收效率。避免形成酸雾，提高吸收效率。用用98.3%的浓硫酸吸收。的浓硫酸吸收。6.尾气有哪些成分？SO2可产生什么污染？如何防止环境污染92NH3+H2O+SO2(NH4)2SO3氨水吸收法：氨水吸收法：(NH4)2SO

6、3+H2SO4(NH4)2SO4+H2O+SO2化肥化肥(NH4)2SO3+SO2+H2O2NH4HSO3再利用：再利用：SO2、O2和少量和少量SO3循环利用循环利用4.尾气处理尾气处理2NH3+H2O+SO2 (NH4)2SO3氨水103.三氧化硫的吸收三氧化硫的吸收三阶段三阶段1.造气：二氧化硫的的制取和净化造气：二氧化硫的的制取和净化2.二氧化硫接触氧化成三氧化硫二氧化硫接触氧化成三氧化硫三方程三方程三设备三设备(三原理三原理)沸腾炉沸腾炉(充分燃烧的措施充分燃烧的措施)接触室接触室(热交换原理热交换原理)吸收塔吸收塔(逆流吸收逆流吸收)接接触触法法制制硫硫酸酸高温高温4FeS2+11

7、O22Fe2O3+8SO2V2O52SO2+O22SO3SO3+H2OH2SO43.三氧化硫的吸收三阶段1.造气：二氧化硫的的制11例例1.燃烧燃烧1t含硫含硫48%的硫铁矿在理论上能生产的硫铁矿在理论上能生产多少吨多少吨98%的硫酸（设还有的硫酸（设还有1.5%的硫残留在炉渣的硫残留在炉渣里）？里）？SH2SO432981t48%98.5%x98%解：解：设能生产设能生产98%硫酸的质量为硫酸的质量为x32:148%98.5%=98:x98%x=1.48t答：能生产答：能生产1.48吨吨98%硫酸硫酸SO2SO3例1.燃烧1t 含硫48%的硫铁矿在理论上能生产多少吨912【练习【练习1】某硫

8、酸厂用含某硫酸厂用含FeS278%的黄铁的黄铁矿制取硫酸，煅烧时损失矿制取硫酸，煅烧时损失6%的硫，在接触的硫，在接触氧化时又损失氧化时又损失2%的硫，求制取的硫，求制取1吨吨98%的浓的浓硫酸需这些黄铁矿多少吨？硫酸需这些黄铁矿多少吨？解：设制取解：设制取1吨吨98%的浓硫酸需黄铁矿的质量为的浓硫酸需黄铁矿的质量为xFeS22H2SO4120196x78%94%98%1t98%120:x78%94%98%=196:198%)x=0.835t答：需黄铁矿答：需黄铁矿0.835吨吨【练习1】某硫酸厂用含FeS2 78%的黄铁矿制取硫酸，13含含FeS280%的硫铁矿，煅烧时损失硫的硫铁矿，煅烧时

9、损失硫5%，SO2氧化时损失氧化时损失20%硫，求制取硫，求制取1吨吨98%的的浓硫酸需这种矿石浓硫酸需这种矿石_吨。吨。2.在过量氧气中燃烧在过量氧气中燃烧1吨含二氧化硅的黄铁矿，吨含二氧化硅的黄铁矿，残余固体残余固体0.8吨。若生产过程中有吨。若生产过程中有2%的硫损的硫损失，则生产失，则生产490吨吨98%的浓硫酸，理论上需的浓硫酸，理论上需这种矿石这种矿石_吨。吨。5000.987练练习习1.含FeS280%的硫铁矿，煅烧时损失硫5%，SO2氧化时损失14硫硫铁矿又称黄又称黄铁矿（主要成分（主要成分FeS2，杂质不含硫元素），是地壳中分布最广的硫化不含硫元素），是地壳中分布最广的硫化物

10、。因其浅黄的物。因其浅黄的颜色和明亮的金属光色和明亮的金属光泽，常被，常被误认为是黄金，故又称是黄金，故又称“愚人金愚人金”。工工业上硫上硫铁矿主要用于接触法制造硫酸，其反主要用于接触法制造硫酸，其反应原理原理为：FeS2与与O2高温下反高温下反应生成生成SO2；SO2在催化在催化剂作用下与作用下与O2反反应生成生成SO3；SO3与与H2O反反应生成生成H2SO453若若1.00吨吨SO2与与O2的混合气体中含的混合气体中含SO20.40吨，在一定条件下吨，在一定条件下发生反生反应，有，有80%的的SO2发生生转化，化，则反反应后混合气体中后混合气体中SO3的的质量分数是量分数是_。54现用用

11、80吨硫吨硫铁矿制硫酸，最后生制硫酸，最后生产出出100吨吨98%的硫酸。若反的硫酸。若反应过程中硫元素的程中硫元素的损失率失率为5%，则硫硫铁矿中中FeS2的的质量分数量分数为_。55在在浓硫酸中硫酸中继续溶解溶解SO3后所形成的液体称后所形成的液体称发烟硫酸，其烟硫酸，其浓度通常以游离的度通常以游离的SO3含量来表示，如含量来表示，如20%的的发烟硫酸即表示在硫酸中含有烟硫酸即表示在硫酸中含有20%的的SO3。现有有1L含含SO330%的的发烟硫酸（密度烟硫酸（密度为1.95g/cm3)，要把它稀，要把它稀释成成质量分数量分数为95%的的浓硫酸，需加水硫酸，需加水约多少？（写出多少？（写出

12、计算算过程）程）56已知：已知：850900时，硫，硫铁矿在氧气中煅在氧气中煅烧，可能，可能发生下列反生下列反应：3FeS28O2Fe3O46SO24FeS211O22Fe2O38SO2为使使FeS2煅煅烧完全生成完全生成Fe2O3，工，工业上使用上使用过量氧气，当氧气量氧气，当氧气过量量20%时，求所得炉，求所得炉气中气中SO2的体的体积分数。（写出分数。（写出计算算过程）程）57将将480g纯净的的FeS2在氧气中完全反在氧气中完全反应，若所得固体中，若所得固体中n(Fe)n(O)4 a，此，此时消耗氧气消耗氧气bmol，试写出写出b与与a的关系式的关系式_。硫铁矿又称黄铁矿（主要成分Fe

13、S2，杂质不含硫元素），是地壳15五、硝酸工业制法五、硝酸工业制法你认为有几种方法可以制取硝酸？你认为有几种方法可以制取硝酸？方法一方法一NaNO3+H2SO4HNO3+NaHSO4微热微热N2+O22NO(无色无色)放电放电 4NO+3O2+2H2O 4HNO3方法二方法二方法三方法三4NH3+5O24NO+6H2O催化剂催化剂4NO+3O2+2H2O 4HNO3五、硝酸工业制法你认为有几种方法可以制取硝酸？方法一 NaN162NOO22NO23NO2H2O2HNO3NO氧化炉氧化炉吸收塔吸收塔铂铂Pt-铑铑Rh合金，合金，800可用可用Mg(NO3)2或浓硫酸作为吸水剂，达到或浓硫酸作为吸

14、水剂，达到9650硝酸硝酸1、原料：、原料：NH3、水、空气、水、空气2、反应原理、反应原理4NH3+5O24NO+6H2O催化剂催化剂 设备设备硝酸工业制法硝酸工业制法氨的催化氧化氨的催化氧化2NOO2 2NO23NO2H2O 2HNO317硝酸工业生产流程图硝酸工业生产流程图NO、NO2、N2硝酸工业生产流程图NO、NO2、N218成分成分：NO、NO2、N2等等碱液吸收：碱液吸收：2NaOH+2NO2NaNO2+NaNO3H2O2NaOH+NO+NO22NaNO2+H2O3、尾气处理、尾气处理循环利用循环利用NO：经过多次氧化和吸收，经过多次氧化和吸收，NO2可以比较完全被水吸收，故可以

15、比较完全被水吸收，故NH3HNO3成分：NO、NO2、N2等碱液吸收：2NaOH+2NO219连续反应计算：连续反应计算：NH3HNO31.合成氨厂用氨氧化法制取硝酸，制合成氨厂用氨氧化法制取硝酸，制NO的的转化率转化率96%，NO2被水吸收率被水吸收率98%，则生产，则生产1吨吨98%的硝酸需多少吨氨的硝酸需多少吨氨?2.某化肥厂用某化肥厂用NH3制取制取NH4NO3，已知由，已知由NH3制制NO的产率的产率96%，NO2制制HNO3产率产率92%，HNO3与与NH3制取制取NH4NO3，则制取，则制取NH4NO3所所用用NH3的质量占的质量占NH3总耗量的百分数总耗量的百分数?53.1%0

16、.28t3.将将1molNH3和和2molO2充入一密闭容器充入一密闭容器中，加入中，加入Pt并升温到并升温到700充分反应，冷却充分反应，冷却室温，得到一密度为室温，得到一密度为1.44g/cm3的溶液。求的溶液。求该溶液的物质的量浓度。该溶液的物质的量浓度。17.8mol/L连续反应计算：NH3 HNO31.合成氨厂用氨氧20六、合成氨工业六、合成氨工业原理：原理：N2+3H22NH3+92.4KJ原料：原料：N2的制法的制法分离液态空气。分离液态空气。H2的制法的制法水煤气法。水煤气法。C+H2O(g)CO+H2CO+H2O(g)CO2+H2催化剂催化剂高温高温高压高压合成装置：合成装置

17、：氨合成塔和水冷分离器。氨合成塔和水冷分离器。氨的分离原理：氨的分离原理：高压下氨的沸点较高，在水冷的高压下氨的沸点较高，在水冷的条件下氨就转化为液态氨而与氮气和氢气分离。条件下氨就转化为液态氨而与氮气和氢气分离。六、合成氨工业原理：N2+3H2 21条件选择条件选择：从反应速率、反应物的转化率、：从反应速率、反应物的转化率、设备的制造和动力的提供几个角度考虑设备的制造和动力的提供几个角度考虑压强：压强：相对大，相对大，约约200500大气压大气压温度：温度：较高，较高，500度度催化剂：催化剂：铁触媒。铁触媒。在实际生产过程中需将氨及时分离和在实际生产过程中需将氨及时分离和不断向混合气体中补

18、充氮气、氢气。不断向混合气体中补充氮气、氢气。条件选择：从反应速率、反应物的转化率、设备的制造和动力的提供223.合成氨工业简述：合成氨工业简述：合成合成原料气原料气的制备的制备净化和净化和压缩压缩分离分离液氨液氨冷凝冷凝H2和和N2循环操作循环操作3.合成氨工业简述：合成原料气的制备净化和压缩分离23合合成氨的工业流程演示成氨的工业流程演示N2、H2混混合气合气N2、H2混混合气合气N2、H2混混合气合气液液氨氨N2、H2、液氨、液氨、混合物混合物合成塔合成塔氨分氨分离器离器NH3N2、H2合成氨的工业流程演示N2、H2混合气N2、H2混合气N2、H24选择生产条件时主要考虑的几个因素选择生

19、产条件时主要考虑的几个因素（1 1）尽可能提高反应混合物中所需物质的百分含量；）尽可能提高反应混合物中所需物质的百分含量；（2 2）尽可能缩短反应到达平衡所需要的时间；）尽可能缩短反应到达平衡所需要的时间；（3 3）尽可能降低对耐高压设备所需材料的要求；）尽可能降低对耐高压设备所需材料的要求；（4 4）考虑符合绿色化学原则。）考虑符合绿色化学原则。选择生产条件时主要考虑的几个因素（1）尽可能提高反应混合物中25绿色化学绿色化学绿色化学是研究和寻找能充分利用的无毒害原材绿色化学是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大程度的节约能源，在各环节上实现净化料，最大程度的节约能源，在各环节上实现净化和无污染的反应途径。它的过程为零排放和污染和无污染的反应途径。它的过程为零排放和污染。具体内还体现在五个。具体内还体现在五个“R”上。上。1、减量、减量(Reduction）2、重复使用、重复使用(Reuse）3、回收、回收(Recycling）4、再生、再生(Regeneration）5、拒用、拒用(Rejection）绿色化学绿色化学是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大程26