《化工生产2盐酸硫酸硝酸ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工生产2盐酸硫酸硝酸ppt课件.ppt（26页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、5.3 化工生产,1.工业制盐酸原理：, 氯气有毒, 氢气过量，使氯气充分反应，防止空气污染;, 制取氯气的成本较昂贵。,三、盐酸的工业制法,Cl2在过量的H2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。,Cl2 + H2 点燃 2HCl,过量的H2：,H2SO4,SO3,SO2,S,FeS2,H2O,O2,O2,O2,1,2,3,(一) 主要原料： 硫铁矿（又称黄铁矿，主要成分：FeS2)、 空气、98.3%浓硫酸。,四、硫酸工业制法,（接触法）,2SO2 + O2 2SO3,V2O5,400500,SO3 + H2O H2SO4,沸腾炉,接触室,吸收塔,(二) 反应原理：,沸腾
2、炉,炉气,1. SO2的制取和净化,SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质，如As、Se等的化合物和矿尘等等。,原料,粉碎,空气,(三) 生产阶段：,SO2 O2,SO3 SO2 O2,把反应生成的热传递给需要预热的净化炉气，同时冷却反应后的气体。,2 . SO2的催化氧化,3. SO3的吸收和硫酸的生成,吸收塔,热交换,5000C,1500C,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？,使用热交换器,把反应生成的热传递给需要预热的净化炉气，同时冷却反应后的气体。,V2O5,1. 为何叫
3、沸腾炉？为何使矿石粉碎？,6. 尾气有哪些成分？SO2可产生什么污染？如何防止环境污染？,4. 接触室中为什么要引入过量的空气？,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。,5. 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。,用98. 3 % 的浓硫酸吸收。,2NH3 + H2O + SO2 (NH4)2SO3,氨水吸收法：,(NH4)2SO3 + H2SO4(NH4)2SO4 +H2O + SO2,化肥,(NH4)2SO3 + SO2 + H2O 2NH4HSO3,再利用：,SO2、O2和少量SO3循环利用,4. 尾气处理,3 .
4、三氧化硫的吸收,三阶段,1 . 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,三方程,三设备(三原理),沸腾炉(充分燃烧的措施),接触室(热交换原理),吸收塔(逆流吸收),接 触 法 制 硫 酸,例1.燃烧1t 含硫48 % 的硫铁矿在理论上能生产多少吨98%的硫酸（设还有1.5%的硫残留在炉渣里）？,S,H2SO4,32,98,1t48%98.5%,x98%,解： 设能生产98%硫酸的质量为 x,32 : 148%98.5% = 98 : x98%,x = 1.48 t,答：能生产1.48吨98%硫酸,SO2,SO3,多步反应的计算,【练习1】某硫酸厂用含FeS2 78
5、% 的黄铁矿制取硫酸，煅烧时损失6 %的硫，在接触氧化时又损失2%的硫，求制取1吨98% 的浓硫酸需这些黄铁矿多少吨？,解：设制取1吨98%的浓硫酸需黄铁矿的质量为x,FeS2,2H2SO4,120,196,x78%94%98%,1t98%,120 : x78%94%98% = 196 : 198%),x = 0.835 t,答：需黄铁矿 0.835 吨,含FeS280%的硫铁矿，煅烧时损失硫5%，SO2氧化时损失20%硫，求制取1吨98%的浓硫酸需这种矿石_吨。,2. 在过量氧气中燃烧1吨含二氧化硅的黄铁矿， 残余固体0.8吨。若生产过程中有2%的硫损 失，则生产490吨98%的浓硫酸，理论
6、上需 这种矿石_吨。,500,0.987,练 习,1.,硫铁矿又称黄铁矿（主要成分FeS2，杂质不含硫元素），是地壳中分布最广的硫化物。因其浅黄的颜色和明亮的金属光泽，常被误认为是黄金，故又称“愚人金”。工业上硫铁矿主要用于接触法制造硫酸，其反应原理为：FeS2与O2高温下反应生成SO2；SO2在催化剂作用下与O2反应生成SO3；SO3与H2O反应生成H2SO453若1.00吨SO2与O2的混合气体中含SO20.40吨，在一定条件下发生反应，有80%的SO2发生转化，则反应后混合气体中SO3的质量分数是_。54现用80吨硫铁矿制硫酸，最后生产出100吨98%的硫酸。若反应过程中硫元素的损失率为
7、5%，则硫铁矿中FeS2的质量分数为_。55在浓硫酸中继续溶解SO3后所形成的液体称发烟硫酸，其浓度通常以游离的SO3含量来表示，如20%的发烟硫酸即表示在硫酸中含有20%的SO3。现有1L含SO330%的发烟硫酸（密度为1.95g/cm3)，要把它稀释成质量分数为95%的浓硫酸，需加水约多少？（写出计算过程）56已知：850900时，硫铁矿在氧气中煅烧，可能发生下列反应： 3FeS28O2Fe3O46SO2 4FeS211O22Fe2O38SO2 为使FeS2煅烧完全生成Fe2O3，工业上使用过量氧气，当氧气过量20%时，求所得炉气中SO2的体积分数。（写出计算过程）57将480 g纯净的F
8、eS2在氧气中完全反应，若所得固体中n(Fe)n(O)4a，此时消耗氧气b mol，试写出b与a的关系式_。,五、硝酸工业制法,你认为有几种方法可以制取硝酸？,方法一,4NO+3O2+2H2O 4HNO3,方法二,方法三,4NO+3O2+2H2O 4HNO3,2NOO2 2NO2,3NO2H2O 2HNO3NO,氧化炉,吸收塔,铂Pt-铑 Rh合金，800,可用Mg(NO3)2或浓硫酸作为吸水剂，达到96,50硝酸,1、原料：NH3、水、空气,2、反应原理,设备,硝酸工业制法氨的催化氧化,硝酸工业生产流程图,NO、NO2、N2,成分：NO、NO2、N2等,碱液吸收：,2NaOH + 2NO2
9、NaNO2 + NaNO3H2O,2NaOH + NO + NO2 2NaNO2 + H2O,3、尾气处理,循环利用NO：经过多次氧化和吸收， NO2可以比较完全被水吸收，故NH3HNO3,连续反应计算：,NH3 HNO3,1. 合成氨厂用氨氧化法制取硝酸，制NO的转化率96%，NO2被水吸收率98%，则生产1吨98%的硝酸需多少吨氨?,2. 某化肥厂用NH3制取NH4NO3，已知由NH3制NO的产率96%，NO2制HNO3产率92%，HNO3 与NH3制取NH4NO3，则制取NH4NO3 所用NH3的质量占NH3总耗量的百分数?,53.1%,0.28t,3. 将1mol NH3和2 mol
10、O2充入一密闭容器中，加入Pt并升温到700充分反应，冷却室温，得到一密度为1.44g/cm3的溶液。求该溶液的物质的量浓度。,17.8mol/L,六、合成氨工业,原理：N2 + 3H2 2NH3 + 92.4KJ原料：N2 的制法 分离液态空气。 H2 的制法 水煤气法。 C + H2O (g) CO + H2 CO + H2O(g) CO2 + H2,催化剂高温 高压,合成装置：氨合成塔和水冷分离器。氨的分离原理：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几个角度考虑 压强：相对大，约200 500
11、大气压 温度： 较高，500度催化剂： 铁触媒。 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充氮气、氢气。,3. 合成氨工业简述：,合成,原料气的制备,净化和压缩,分离,液氨,冷凝,H2和N2循环操作,合成氨的工业流程演示,N2、H2混合气,N2、H2混合气,N2、H2混合气,液氨,N2、H2、液氨、混合物,合成塔,氨分离器,NH3N2、H2,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所需物质的百分含量；,（2）尽可能缩短反应到达平衡所需要的时间；,（3）尽可能降低对耐高压设备所需材料的要求；,（4）考虑符合绿色化学原则。,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。具体内还体现在五个“R”上。1、减量(Reduction）2、重复使用(Reuse）3、回收(Recycling）4、再生(Regeneration）5、拒用(Rejection）,
