文档介绍：化学选修2《化学与技术》
第一单元走进化学工业
教学重点(难点):
1、化工生产过程中的基本问题。
2、工业制硫酸的生产原理。平衡移动原理及其对化工生产中条件控制的意义和作用。
3、合成氨的反应原理。合成氨生产的适宜条件。
4、氨碱法的生产原理。复杂盐溶液中固体物质的结晶、分离和提纯。
知识归纳:
1
制硫酸
反应原理
造气:S+O2==SO2
催化氧化:2SO2+O22SO3
吸收:SO3+H2O==H2SO4 %的硫酸吸收。
原料选择
黄铁矿:FeS2 硫磺:S
反应条件
2SO2+O22SO3 放热可逆反应(低温、高压会提升转化率)
转化率、控制条件的成本、实际可能性。400℃~500℃,常压。
钒触媒:V2O5
三废处理
废气:SO2+Ca(OH)2==CaSO3+H2O CaSO
3+H2SO4=CaSO4+SO2↑+H2O
废水:酸性,用碱中和
废渣:黄铁矿废渣――炼铁、有色金属;制水泥、制砖。
局部循环:充分利用原料
能量利用
热交换:用反应放出的热预热反应物。
2
制氨气
反应原理
N2+3H22NH3 放热、可逆反应(低温、高压会提升转化率)
反应条件:铁触媒 400~500℃,10MPa~30MPa
生产过程
1、造气:N2:空气(两种方法,(1)液化后蒸发分离出氮气和液氧,沸点N2-196℃,H2-183℃;(2)将氧气燃烧为CO2再除去)。
H2:水合碳氢化合物(生成H2和CO或CO2)
2、净化:避免催化剂中毒。
除H2S:NH3H2O+H2S==NH4HS+H2O
除CO:CO+H2O==CO2+H2 K2CO3+CO2+H2O==2KHCO3
3、氨的合成与分离:混合气在合成塔内合成氨。出来的混合气体中15%为氨气,再进入冷凝器液化氨气,剩余原料气体再送入合成塔。
工业发展
1、原料及原料气的净化。2、催化剂的改进(磁铁矿)3、环境保护
三废处理
废气:H2S-直接氧化法(选择性催化氧化)、循环。
CO2-生产尿素、碳铵。
废液:含***化物污水-生化、加压水解、氧化分解、化学沉淀、反吹回炉等。
含氨污水-蒸馏法回收氨,浓度较低可用离子交换法。
废渣:造气阶段产生氢气原料的废渣。煤渣(用煤),炭黑(重油)。
3
制纯碱
氨碱法
(索尔维)
1、CO2通入含NH3的饱和NaCl溶液中
NH3+CO2+H2O==NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3==NaHCO3↓+NH4Cl
2、2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑
缺点:CO2来自CaCO3,CaO-Ca(OH)2-2NH3+CaCl2+2H2O
CaCl2的处理成为问题。和NaCl中的Cl-没有充分利用,只有70%。CaCO3的利用不够充分。
联合法
(侯德榜)
与氨气生产联合起来:
NH3、CO2都来自于合成氨工艺;这样NH4Cl就成为另一产品
化肥。综合利用原料、降低成本、减少环境污染,NaCl利用率达96%。
资料:
一、硫酸的用途
硫酸是基本化学工业中重要产品之一。它不仅作为许多化工产品的原料,而且还广泛地应用于其他的国民经济部门。它的应用范围日益扩大,需要数量日益增加。硫酸作用如下:
1、为农业生产服务
(1)肥料的生产。
硫酸铵(俗称硫铵或肥田粉):2NH3 + H2SO4=(NH4)2SO4;
和过磷酸钙(俗称过磷酸石灰或普钙):Ca3(PO4)2 + 2H2SO4=Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4;
(2)农药的生产。
如硫酸铜、硫酸锌可作植物的杀菌剂,硫酸***可作杀鼠剂,硫酸亚铁、硫酸铜可作除莠剂。最普通的杀虫剂,如1059乳剂(45%)和1605乳剂(45%)的生产都需用硫酸。为大家所熟悉的滴滴涕,每生产1t需要20%。
2、为工业生产服务
(1)冶金工业和金属加工。
在冶金工业部门,特别是有色金属的生产过程需要使用硫酸。例如:电解法精炼铜、锌、镉、镍时,电解液用硫酸,某些贵金属的精炼,也需要硫酸来溶解去夹杂的其他金属。在钢铁工业中进行冷轧、冷拔及冲压加工之前,都必须用硫酸清除钢铁表面的氧化铁。在轧制薄板、冷拔无缝钢管和其他质量要求较高的钢材,都必须每轧一次用硫酸洗涤一次。另外,有缝钢管、薄铁皮、铁丝等在进行镀锌之前,都要经过用硫酸进行酸洗手续。在某些金属机械加工过程中,例如镀镍、镀铬等金属制件,也需用硫酸来洗净表面的锈。在黑色冶金企业部门里,需要酸洗的钢材一般约占钢总产量的5%~6%,而每吨钢材的酸洗,约消费98%的硫酸30 kg~50kg。
(2)石油工业汽油、润滑油等石油产品的生产。
需要浓硫酸精炼,以除去其中的含硫化合物