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1、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 Greater,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,浓 度,压 强,温 度,浓 度,压 强,温 度,催化剂,固体表面积,化工生产中的逆流原理,在化工生产中,相互作用的物料,往往采用逆流的方法。物质交换:使物质充分接触;能量交换:提高传热温差。冷凝管,6.3.1工业制硫酸,工业制硫酸(P55化学方程式),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
2、、为什么叫沸腾炉?,工业制硫酸,化工要诀:多、快、好、省,答题要点:多、快、好、省1、为什么要粉碎矿石?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。2、为什么要通入过量空气?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。3、为什么从底部通入空气?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,往往采用逆流的方法。物质交换:使物质充分接触;能量交换:提高传热温差。冷凝管,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.
3、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,工业制硫酸,2SO2 (g)+ O2(g) 2SO3(g)+98.3kJ,压强,温度,工业制硫酸,压强,温度,2SO2 (g)+ O2(g) 2SO3(g)+98.3kJ,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。,接触室,炉气,净化,400,500,200,SO2、O2,SO2、O2,SO3、SO2、O2,工业制硫酸,V2O5,热交换器,问题解决,通入的空气和SO2的混合气体中
4、,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?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。SO2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?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。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。,化工生产中的逆流原理,在化工生产中,相互作用的
5、物料,往往采用逆流的方法。物质交换:使物质充分接触;能量交换:提高传热温差。冷凝管,接触室,炉气,净化,400,500,200,SO2、O2,SO2、O2,SO3、SO2、O2,工业制硫酸,V2O5,热交换器,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,化工生产中的逆流原理,在化工生产中,相互作用的物料,往往采用逆流的方法。物质交换:使物质充分接触;能量交换:提高传热温差。冷凝管,接触法制硫酸,工业制硫酸,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,又要考虑外
6、界条件对两者影响的矛盾性。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。既要注意理论上的要求,又要注意实际操作中的可能性。,常用方法,对固体物质进行粉碎;将液体物质喷洒成雾状;增加廉价原料的用量;增加无毒无害原料的用量;逆流原理,提高传热效率;逆流原理,使物质之间充分接触。,合成氨的条件选择,N2+3H2 2NH3+92.4kJ,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,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,合成氨的方程式:,Fe、50020MPa50MPa,合成氨的条件选择,N2、H2,催化剂,热交换器,N2、H2、NH3,20,460,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,