工业制硫酸课件

6.3化工生产能否做到又快又多How Can We Make the Production of Chemical Industry Faster and Achieve Greater6.3化工生产能否做到又快又多化工要诀产量高速度快绿色环保节能经济(化学平衡)(反应速率)化工要诀产量高速度快绿色节能(化学平衡)(反应速率)化工要诀浓 度压 强温 度浓 度压 强温 度催化剂固体表面积化工要诀浓 度压 强温 度浓P4 版权所有版权所有 2014华东师大一附中华东师大一附中化工生产中的逆流原理n在化工生产中，相互作用的物料，往往采用逆流的方法。n物质交换：使物质充分接触；n能量交换：提高传热温差。n冷凝管化工生产中的逆流原理在化工生产中，相互作用的物料，往往采用逆6.3.1工业制硫酸6.3.1工业制硫酸工业制硫酸（P55化学方程式）H2SO4SO3SO2SFeS2H2OO2O2O2123工业制硫酸（P55化学方程式）H2SO4SO3SO2SFeSP7 版权所有版权所有 2014华东师大一附中华东师大一附中工业制硫酸课件第一步：沸腾炉（P56）阅读课本资料库，并回答：1、风帽的作用是什么？2、为什么叫沸腾炉？工业制硫酸第一步：沸腾炉（P56）阅读课本资料库，并回答：1、风帽的作P9 版权所有版权所有 2014华东师大一附中华东师大一附中化工要诀：多、快、好、省n答题要点：多、快、好、省n1、为什么要粉碎矿石？n增加空气和硫铁矿的接触面积，加快化学反应速率，提高硫铁矿的利用率。n2、为什么要通入过量空气？n增加廉价原料空气的浓度，提高较贵原料黄铁矿的利用率，节约成本。n3、为什么从底部通入空气？n逆流原理，使硫铁矿和空气的接触更充分，提高化学反应速率和硫铁矿的利用率。化工要诀：多、快、好、省答题要点：多、快、好、省P10 版权所有版权所有 2014华东师大一附中华东师大一附中化工生产中的逆流原理n在化工生产中，相互作用的物料，往往采用逆流的方法。n物质交换：使物质充分接触；n能量交换：提高传热温差。n冷凝管化工生产中的逆流原理在化工生产中，相互作用的物料，往往采用逆P11 版权所有版权所有 2014华东师大一附中华东师大一附中工业制硫酸工业制硫酸浓度压强温度催化剂工业制硫酸 第二步 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)+98.3kJ增大反应物浓度增大反应物浓度减小生成物浓度加 压加 压高 温低 温使用催化剂无影响浓度压强温度催化剂工业制硫酸 工业制硫酸 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)+98.3kJ温度不同压强下SO2的转化率/%1atm5atm10atm25atm400 99.299.699.799.8450 97.898.299.299.5500 93.596.997.898.5550 84.992.594.696.5600 73.785.889.592.7压强温度工业制硫酸 温度不工业制硫酸压强温度2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)+98.3kJV2O5400450加压对SO2的转化率影响不明显，且加压会增加生产成本。最终选择常压反应。选择400450 SO2的转化率高，速率快，且催化剂（V2O5)在此温度活性大。工业制硫酸压强温度2SO2(g)+O2(g)接触室炉气净化400500200SO2、O2SO2、O2SO3、SO2、O2工业制硫酸V2O5热交换器接触室炉气净化400500200SO2、O2SO2、OP16 版权所有版权所有 2014华东师大一附中华东师大一附中问题解决n通入的空气和SO2的混合气体中，O2的体积分数约是SO2的1.5倍，你认为这样做有什么好处？氧气无限多可以吗？n增大廉价原料O2的浓度，加快反应速率，提高成本较高的原料SO2转化率，节约成本。nSO2和空气的混合气体进入接触室时，从接触室里的热交换器外管流过，从塔顶进入第一个催化剂层，而后从热交换器的内管流过，进入第二个催化剂层，最后流出接触室。这样的流向有什么好处？n逆流原理，用化学反应放出的热量对原料气进行预热，充分利用能量。n催化氧化的过程放出热量使平衡逆向移动，SO3产率有所下降；通过热量交换，使得反应后的混合气温度下降，此时第二次遇到催化剂发生催化氧化，可以提高SO3产率。问题解决通入的空气和SO2的混合气体中，O2的体积分数约是SP17 版权所有版权所有 2014华东师大一附中华东师大一附中化工生产中的逆流原理n在化工生产中，相互作用的物料，往往采用逆流的方法。n物质交换：使物质充分接触；n能量交换：提高传热温差。n冷凝管化工生产中的逆流原理在化工生产中，相互作用的物料，往往采用逆P18 版权所有版权所有 2014华东师大一附中华东师大一附中接触室炉气净化400500200SO2、O2SO2、O2SO3、SO2、O2工业制硫酸V2O5热交换器接触室炉气净化400500200SO2、O2SO2、OP19 版权所有版权所有 2014华东师大一附中华东师大一附中工业制硫酸工业制硫酸 第三步 SO3+H2OH2SO4 用98.3%的浓硫酸吸收SO3比用水吸收要好，而且不会产生酸雾造成SO3损失，形成污染。工业制硫酸吸收塔 第三步用P21 版权所有版权所有 2014华东师大一附中华东师大一附中化工生产中的逆流原理n在化工生产中，相互作用的物料，往往采用逆流的方法。n物质交换：使物质充分接触；n能量交换：提高传热温差。n冷凝管化工生产中的逆流原理在化工生产中，相互作用的物料，往往采用逆接触法制硫酸工业制硫酸接触法制硫酸工业制硫酸化工要诀n既要考虑外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的一致性，又要考虑外界条件对两者影响的矛盾性。n既要注意温度、压强、催化剂等对化学反应速率影响的一致性，又要注意温度对催化剂活性的影响。n既要注意理论上的要求，又要注意实际操作中的可能性。化工要诀既要考虑外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的一致性P24 版权所有版权所有 2014华东师大一附中华东师大一附中常用方法n对固体物质进行粉碎；n将液体物质喷洒成雾状；n增加廉价原料的用量；n增加无毒无害原料的用量；n逆流原理，提高传热效率；n逆流原理，使物质之间充分接触。常用方法对固体物质进行粉碎；合成氨的条件选择N2+3H2 2NH3+92.4kJ使NH3生成得快（从反应速率分析）使NH3生成得多（从化学平衡分析）压强温度催化剂浓度高压高温使用催化剂增大反应物浓度高压低温无影响增大反应物浓度 减小生成物浓度合成氨的条件选择N2+3H2 2合成氨的条件选择合成氨的条件选择1.压强：3.催化剂：2.温度：4.浓度：20MPa50MPa(受动力、材料、设备等实际条件的影响)500左右(温度过低,速率慢,不经济;还应考虑催化剂的活性对温度的要求)增大反应物的浓度 N2、H2的再循环并及时补充N2和H2；降低生成物的浓度氨冷却并从平衡气体中分离。铁触媒(加快反应速率,大大缩短到达平衡的时间)合成氨的条件选择1.压强：3.催化剂：2.温度：4.浓度：20MPa50合成氨的方程式：N2+3H2 2NH3 Fe、50020MPa50MPaN2+3H2 2NH3高温、高压 催化剂 合成氨的条件选择合成氨的方程式：N2+3H2 N2、H2催化剂热交换器N2、H2、NH320460高强度钢（耐高压）镍铬合金钢（耐高温）合成氨的条件选择氨合成塔N2、H2催化剂热交换器N2、H2、NH320460高强