化工生產(chǎn)2鹽酸硫酸硝酸課件

5.3化工生產(chǎn)5.3化工生產(chǎn)11.工業(yè)制鹽酸原理：①氯氣有毒,氫氣過(guò)量，使氯氣充分反應(yīng)，防止空氣污染;②制取氯氣的成本較昂貴。三、鹽酸的工業(yè)制法Cl2在過(guò)量的H2中燃燒生成氯化氫氣體，氯化氫氣體冷卻后被水吸收即得鹽酸。Cl2+H2

點(diǎn)燃

2HCl過(guò)量的H2：1.工業(yè)制鹽酸原理：①氯氣有毒,氫氣過(guò)量，使氯氣充分反應(yīng)2H2SO4SO3SO2SFeS2H2OO2O2O2123

(一)主要原料：硫鐵礦（又稱黃鐵礦，主要成分：FeS2)、空氣、98.3%濃硫酸。四、硫酸工業(yè)制法（接觸法）H2SO4SO3SO2SFeS2H2OO2O2O2123(34FeS2+11O22Fe2O3+8SO2煅燒2SO2+O22SO3V2O5400～500℃SO3+H2O→H2SO4沸騰爐接觸室吸收塔

(二)反應(yīng)原理：4FeS2+11O22Fe2O3+84沸騰爐爐氣1.SO2的制取和凈化SO2、O2、N2、水蒸氣以及一些雜質(zhì)，如As、Se等的化合物和礦塵等等。原料粉碎空氣除塵洗滌干燥

(三)生產(chǎn)階段：沸騰爐爐氣1.SO2的制取和凈化SO2、O2、N2、水蒸氣5SO2O2SO3SO2O2把反應(yīng)生成的熱傳遞給需要預(yù)熱的凈化爐氣，同時(shí)冷卻反應(yīng)后的氣體。2.SO2的催化氧化SO2O2SO3SO2O2把反應(yīng)生成的熱傳遞給需要預(yù)熱63.SO3的吸收和硫酸的生成接觸室沸騰爐吸收塔熱交換5000C1500C98.3%H2SO4尾氣3.SO3的吸收和硫酸的生成接觸室沸騰爐吸收塔熱交換507注意問(wèn)題：沸騰爐的爐氣需經(jīng)哪些處理才能進(jìn)入接觸室？為什么？經(jīng)過(guò)除塵、洗滌、干燥等，防止催化劑中毒。3.接觸室用什么做催化劑？如何充分利用能量？使用熱交換器把反應(yīng)生成的熱傳遞給需要預(yù)熱的凈化爐氣，同時(shí)冷卻反應(yīng)后的氣體。V2O51.為何叫沸騰爐？為何使礦石粉碎？注意問(wèn)題：沸騰爐的爐氣需經(jīng)哪些處理才能進(jìn)入接觸室？為什么？經(jīng)86.尾氣有哪些成分？SO2可產(chǎn)生什么污染？如何防止環(huán)境污染？4.接觸室中為什么要引入過(guò)量的空氣？大氣污染包括：粉塵、煤煙、硫的氧化物、氮的氧化物、碳的氧化物、碳?xì)浠衔锏取?.吸收塔用什么做吸收劑？為什么不用水吸收？避免形成酸霧，提高吸收效率。用98.3%的濃硫酸吸收。6.尾氣有哪些成分？SO2可產(chǎn)生什么污染？如何防止環(huán)境污染92NH3+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循環(huán)利用4.尾氣處理2NH3+H2O+SO2→(NH4)2SO3氨水103.三氧化硫的吸收三階段1.造氣：二氧化硫的的制取和凈化2.二氧化硫接觸氧化成三氧化硫三方程三設(shè)備(三原理)沸騰爐(充分燃燒的措施)接觸室(熱交換原理)吸收塔(逆流吸收)接觸法制硫酸高溫4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2V2O5△2SO2+O22SO3SO3+H2O

H2SO4

3.三氧化硫的吸收三階段1.造氣：二氧化硫的的制11例1.燃燒1t含硫48%的硫鐵礦在理論上能生產(chǎn)多少噸98%的硫酸（設(shè)還有1.5%的硫殘留在爐渣里）？SH2SO4～32981t×48%×98.5%x×98%

解：設(shè)能生產(chǎn)98%硫酸的質(zhì)量為x32:1×48%×98.5%=98:x×98%x=1.48t

答：能生產(chǎn)1.48噸98%硫酸SO2～SO3～多步反應(yīng)的計(jì)算例1.燃燒1t含硫48%的硫鐵礦在理論上能生產(chǎn)多少噸912【練習(xí)1】某硫酸廠用含F(xiàn)eS278%的黃鐵礦制取硫酸，煅燒時(shí)損失6%的硫，在接觸氧化時(shí)又損失2%的硫，求制取1噸98%的濃硫酸需這些黃鐵礦多少噸？解：設(shè)制取1噸98%的濃硫酸需黃鐵礦的質(zhì)量為xFeS22H2SO4～120196x×78%×94%×98%1t×98%120:x×78%×94%×98%=196:1×98%)x=

0.835t答：需黃鐵礦0.835噸【練習(xí)1】某硫酸廠用含F(xiàn)eS278%的黃鐵礦制取硫酸，13含F(xiàn)eS280%的硫鐵礦，煅燒時(shí)損失硫5%，SO2氧化時(shí)損失20%硫，求制取1噸98%的濃硫酸需這種礦石_________噸。2.在過(guò)量氧氣中燃燒1噸含二氧化硅的黃鐵礦，殘余固體0.8噸。若生產(chǎn)過(guò)程中有2%的硫損失，則生產(chǎn)490噸98%的濃硫酸，理論上需這種礦石_______噸。5000.987練習(xí)1.含F(xiàn)eS280%的硫鐵礦，煅燒時(shí)損失硫5%，SO2氧化時(shí)損失14硫鐵礦又稱黃鐵礦（主要成分FeS2，雜質(zhì)不含硫元素），是地殼中分布最廣的硫化物。因其淺黃的顏色和明亮的金屬光澤，常被誤認(rèn)為是黃金，故又稱“愚人金”。工業(yè)上硫鐵礦主要用于接觸法制造硫酸，其反應(yīng)原理為：

①FeS2與O2高溫下反應(yīng)生成SO2；

②SO2在催化劑作用下與O2反應(yīng)生成SO3；

③SO3與H2O反應(yīng)生成H2SO4．53．若1.00噸

SO2與O2的混合氣體中含SO2

0.40噸，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)②，有80%的SO2發(fā)生轉(zhuǎn)化，則反應(yīng)后混合氣體中SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_________。54．現(xiàn)用80噸硫鐵礦制硫酸，最后生產(chǎn)出100噸98%的硫酸。若反應(yīng)過(guò)程中硫元素的損失率為5%，則硫鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_________________。55．在濃硫酸中繼續(xù)溶解SO3后所形成的液體稱發(fā)煙硫酸，其濃度通常以游離的SO3含量來(lái)表示，如20%的發(fā)煙硫酸即表示在硫酸中含有20%的SO3?，F(xiàn)有1L含SO330%的發(fā)煙硫酸（密度為1.95g/cm3)，要把它稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%的濃硫酸，需加水約多少？（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）56．已知：850℃～900℃時(shí)，硫鐵礦在氧氣中煅燒，可能發(fā)生下列反應(yīng)：

①3FeS2＋8O2→Fe3O4＋6SO2②4FeS2＋11O2→2Fe2O3＋8SO2

為使FeS2煅燒完全生成Fe2O3，工業(yè)上使用過(guò)量氧氣，當(dāng)氧氣過(guò)量20%時(shí)，求所得爐氣中SO2的體積分?jǐn)?shù)。（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）57．將480g純凈的FeS2在氧氣中完全反應(yīng)，若所得固體中n(Fe)∶n(O)＝4∶a，此時(shí)消耗氧氣bmol，試寫(xiě)出b與a的關(guān)系式_______________________。硫鐵礦又稱黃鐵礦（主要成分FeS2，雜質(zhì)不含硫元素），是地殼15五、硝酸工業(yè)制法你認(rèn)為有幾種方法可以制取硝酸？方法一NaNO3+H2SO4

→HNO3↑+NaHSO4微熱N2+O22NO(無(wú)色)放電

4NO+3O2+2H2O→

4HNO3方法二方法三4NH3+5O24NO+6H2O催化劑△4NO+3O2+2H2O→

4HNO3五、硝酸工業(yè)制法你認(rèn)為有幾種方法可以制取硝酸？方法一NaN162NO＋O2→2NO23NO2＋H2O→2HNO3＋NO氧化爐吸收塔鉑Pt-銠Rh合金，800℃可用Mg(NO3)2或濃硫酸作為吸水劑，達(dá)到96％50％硝酸1、原料：NH3、水、空氣2、反應(yīng)原理4NH3+5O24NO+6H2O催化劑設(shè)備硝酸工業(yè)制法——氨的催化氧化2NO＋O2→2NO23NO2＋H2O→2HNO3＋17硝酸工業(yè)生產(chǎn)流程圖NO、NO2、N2硝酸工業(yè)生產(chǎn)流程圖NO、NO2、N218成分：NO、NO2、N2等堿液吸收：2NaOH+2NO2→NaNO2+NaNO3＋H2O2NaOH+NO+NO2→2NaNO2+H2O3、尾氣處理循環(huán)利用NO：經(jīng)過(guò)多次氧化和吸收，NO2可以比較完全被水吸收，故NH3→HNO3成分：NO、NO2、N2等堿液吸收：2NaOH+2NO219連續(xù)反應(yīng)計(jì)算：NH3~HNO31.合成氨廠用氨氧化法制取硝酸，制NO的轉(zhuǎn)化率96%，NO2被水吸收率98%，則生產(chǎn)1噸98%的硝酸需多少噸氨?2.某化肥廠用NH3制取NH4NO3，已知由NH3制NO的產(chǎn)率96%，NO2制HNO3產(chǎn)率92%，HNO3與NH3制取NH4NO3，則制取NH4NO3所用NH3的質(zhì)量占NH3總耗量的百分?jǐn)?shù)?53.1%0.28t3.將1molNH3和2molO2充入一密閉容器中，加入Pt并升溫到700℃充分反應(yīng)，冷卻室溫，得到一密度為1.44g/cm3的溶液。求該溶液的物質(zhì)的量濃度。17.8mol/L連續(xù)反應(yīng)計(jì)算：NH3~HNO31.合成氨廠用氨氧20六、合成氨工業(yè)原理：N2+3H22NH3+92.4KJ原料：N2的制法——分離液態(tài)空氣。H2的制法——水煤氣法。C+H2O(g)CO+H2CO+H2O(g)CO2+H2催化劑高溫高壓合成裝置：氨合成塔和水冷分離器。氨的分離原理：高壓下氨的沸點(diǎn)較高，在水冷的條件下氨就轉(zhuǎn)化為液態(tài)氨而與氮?dú)夂蜌錃夥蛛x。六、合成氨工業(yè)原理：N2+3H221條件選擇：從反應(yīng)速率、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、設(shè)備的制造和動(dòng)力的提供幾個(gè)角度考慮壓強(qiáng)：相對(duì)大，約200—500大氣壓

溫度：較高，500度催化劑：鐵觸媒。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中需將氨及時(shí)分離和不斷向混合氣體中補(bǔ)充氮?dú)?、氫氣。條件選擇：從反應(yīng)速率、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、設(shè)備的制造和動(dòng)力的提供223.合成氨工業(yè)簡(jiǎn)述：→合成原料氣的制備凈化和壓縮→→分離→液氨冷凝H2和N2循環(huán)操作3.合成氨工業(yè)簡(jiǎn)述：→合成原料氣的制備凈化和壓縮→→分離→23合成氨的工業(yè)流程演示N2、H2混合氣N2、H2混合氣N2、H2混合氣液氨N2、H2、液氨、混合物合成塔氨分離器NH3N2、H2合成氨的工業(yè)流程演示N2、H2混合氣N2、H2混合氣N2、H24選擇生產(chǎn)條件時(shí)主要考慮的幾個(gè)因素（1）盡可能提高反應(yīng)混合物中所需物質(zhì)的百分含量；（2）盡可能縮短反應(yīng)到達(dá)平衡所需要的時(shí)