1、硫酸產(chǎn)業(yè)環(huán)境保護(hù)復(fù)習(xí)要點(diǎn)1.接觸法制硫酸的生產(chǎn)過程和化學(xué)原理。2.環(huán)境保護(hù)聚焦難點(diǎn)一、接觸法制硫酸的原理、過程和典型設(shè)備1.三種茄子原料：黃鐵礦(FeS2)、空氣、水。使用接觸法制硫酸，一般可以使用硫磺、黃鐵礦、石膏、有色金屬冶煉廠的煙(包括一定量的SO2)等。其中以硫?yàn)樵系馁M(fèi)用低，環(huán)境污染少。但是我國硫資源少，主要以黃鐵礦(主要成分為FeS2)為生產(chǎn)硫酸的原料。2.第三階段，第三階段反應(yīng)：(1)4FeS2 11O2=2Fe2O3 8SO2(高溫)(2)2 SO2 O23.3設(shè)備：(1)沸騰爐(2)接觸室(3)合成塔3茄子原則：化學(xué)平衡原理、換熱原理、逆流原理。(1)提高反應(yīng)物濃度，增加反應(yīng)

2、物間的接觸面積，提高反應(yīng)率，使化學(xué)平衡向正向反應(yīng)方向移動(dòng)，充分提高原料利用率。(2)熱交換原理：接觸室產(chǎn)生的熱通過熱交換機(jī)傳遞到進(jìn)入接觸室需要預(yù)熱的混合氣體，為二氧化硫的接觸氧化和三氧化硫的吸收創(chuàng)造了有利條件。(3)逆流原理：液體自上而下流動(dòng)，氣體自下而上，兩者在逆流過程中反應(yīng)充分。接觸法制硫酸的原理、過程及典型設(shè)備。3茄子原料步驟3三反應(yīng)(平均發(fā)熱)三種茄子設(shè)備三凈花黃鐵礦或s制造煤氣4FeS2 11O2=2Fe2O3 8SO2(高溫)或S O2=SO2沸騰的爐子刪除灰塵空氣接觸氧化2 SO2 O22s O3(催化劑)接觸室(包括換熱器)洗滌98.3%濃硫酸三氧化硫吸收So3h2o=H2SO

3、4吸收塔干燥接觸硫酸圖表：5.應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)率和化學(xué)平衡移動(dòng)原理選擇合適的條件二氧化硫接觸氧化的反應(yīng)是機(jī)體總體積減少，釋放熱量的反應(yīng)。(1)溫度二氧化硫接觸氧化是釋放熱的可逆反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡理論，溫度低有利于反應(yīng)。但是考慮到溫度低時(shí)反應(yīng)率低，催化劑在400500的活性最高，實(shí)際生產(chǎn)中選擇了400到500作為工作溫度，這時(shí)反應(yīng)率和二氧化硫的轉(zhuǎn)化率都很理想。(2)壓力二氧化硫接觸氧化是氣體總體積減少的可逆反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)平衡理論，加壓有利于反應(yīng)。但是在大氣壓，400 500下，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，加壓需要增加設(shè)備，增加投資和能源消耗，因此在實(shí)際生產(chǎn)中通常使用常壓操作，不進(jìn)行加壓。(3)二氧化硫

4、接觸氧化的適當(dāng)條件大氣壓、高溫(400 500)和催化劑與法制硫酸接觸中應(yīng)注意的幾個(gè)茄子問題(1)根據(jù)反應(yīng)物間的接觸面積越大，反應(yīng)率越高的原理，進(jìn)入沸騰爐的礦石要粉碎成小礦，增加礦石和空氣的接觸面積，充分燃燒。(2)根據(jù)提高便宜容易得到的反應(yīng)物濃度，充分利用昂貴原料的原則，利用過量的空氣充分燃燒黃鐵礦。(3)通往接觸室的混合氣體，含有二氧化硫、氧氣、氮、水蒸氣、砷、硒化合物、礦山灰塵等，必須事先凈化。(。砷、硒化合物和礦石粉塵會(huì)引起催化中毒。水蒸氣對(duì)生產(chǎn)和設(shè)備有不好的影響。因此，爐子需要經(jīng)過灰塵去除、洗滌、干燥等凈化處理。(4)接觸室設(shè)有熱交換器，起到了二氧化硫與氧化接觸時(shí)釋放的熱量不反應(yīng)的二

5、氧化硫和空氣加熱，充分利用熱節(jié)約燃料的作用。(5)不要用水吸收三氧化硫，使用98.3%的濃硫酸，用水或稀硫酸吸收，容易產(chǎn)生酸性霧，吸收速度慢。二、關(guān)于計(jì)算1.物質(zhì)純度、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)量的計(jì)算(1)物質(zhì)純度(%)=雜質(zhì)中含有純物質(zhì)的質(zhì)量雜質(zhì)質(zhì)量總質(zhì)量100%(2)原料利用率(%)=參與實(shí)際反應(yīng)的原料用量投入總量共100%(或轉(zhuǎn)換率)(3)生產(chǎn)率(%)=實(shí)際產(chǎn)量理論產(chǎn)量100%(4)化合物中一種元素的損失率=該化合物的損失率2.多級(jí)反應(yīng)計(jì)算(1)關(guān)系法：先寫多級(jí)反應(yīng)的化學(xué)方程式，然后找出反應(yīng)物和產(chǎn)物之間的物質(zhì)量(或質(zhì)量)比率，列出關(guān)系，就可以一次計(jì)算出來。(2)元素?cái)?shù)刑法：找出主要原料和最終產(chǎn)品之間物

6、質(zhì)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。找到牙齒關(guān)系的簡單方法是分析原料和產(chǎn)物之間包含的主要元素原子數(shù)關(guān)系(例如，F(xiàn)eS2到2H2SO4，S到H2SO4)。如果知道FeS2的含量，由于前面的關(guān)系，如果知道S的含量，可以使用后一種關(guān)系，將二氧化硫轉(zhuǎn)化率、三氧化硫吸收率都換算為起始物FeS2(或S)來計(jì)算。1.環(huán)境保護(hù)和原料綜合利用(1)注意科學(xué)實(shí)驗(yàn)與實(shí)際生產(chǎn)的差異。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，為了探索某種重要的原理或?qū)崿F(xiàn)某種重要的反應(yīng)，可以節(jié)省很多時(shí)間和資金。化工生產(chǎn)必須遵循科學(xué)原理，在實(shí)現(xiàn)某種反應(yīng)的基礎(chǔ)上，重視綜合經(jīng)濟(jì)效果，最大限度地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，為國民經(jīng)濟(jì)部門提供優(yōu)質(zhì)、低成本的化工產(chǎn)品，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效的

7、目的。(2)硫酸生產(chǎn)中“三茄子廢物”的處理硫酸廠的廢氣必須處理。因?yàn)闊煹罋夂写罅慷趸驓怏w，如果不使用，會(huì)嚴(yán)重污染空氣。1)吸收廢氣用氨吸收后，用H2SO4處理：SO2 2NH3 H2O=(NH4)2SO3(NH4)2s O3 H2S O4=(NH4)2s O4 SO2H2O被Na2SO3溶液吸收：Na2SO3 SO2 H2O=2NaHSO3用NaOH溶液吸收后，用熟石灰和O2處理。(牙齒方法反應(yīng)復(fù)雜，可能會(huì)發(fā)生其他反應(yīng))SO2 NaOH=nahso 3 NaOH nahso 3=Na2 so 3 H2ONa2 so 3 ca(oh)2=caso 32 nao H2 caso 3 O2=2

8、 caso 42)污水處理硫酸廠廢水含有硫酸，排入河流會(huì)引起水體污染。通常用消石灰處理。Ca(OH)2 H2SO4=CaSO4 2H2O。生成的硫酸鈣可以制造建筑材料用石膏板。3)余熱利用硫酸工業(yè)三個(gè)茄子生產(chǎn)階段的反應(yīng)都是發(fā)熱反應(yīng)，必須充分利用釋放的熱量，減少能源消耗。一級(jí)黃鐵礦燃燒會(huì)釋放大量的熱量，通常在沸騰的爐子上安裝余熱鍋爐，產(chǎn)生的過熱蒸汽可用于發(fā)電，產(chǎn)生的電力將重新供應(yīng)給硫酸生產(chǎn)(如礦石粉碎、運(yùn)輸、棋類、油類等動(dòng)力用傳記)。第二階段二氧化硫氧化散熱可用于預(yù)熱原料氣體，生產(chǎn)設(shè)備稱為熱交換器，原料氣體將三氧化硫重新冷卻，送到吸收塔。4)廢物回收黃鐵礦的礦渣主要成分為Fe2O3和SiO2，可

9、用作制造水泥的原料，也可用于制造磚。鐵含量高的礦渣可以煉鐵。在治理工業(yè)“三廢”的過程中，按照“廢為寶”的原則，充分利用資源，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的目的。2.充分利用能源很多化學(xué)反應(yīng)是發(fā)熱反應(yīng)?；どa(chǎn)中要充分利用反應(yīng)熱，這對(duì)降低成本有重要意義。如果反應(yīng)熱在硫酸廠生產(chǎn)中得到充分利用，就不需要從外部向硫酸廠供給能源，也可以從硫酸廠向外部輸出大量能源。硫酸生產(chǎn)過程中使用的換熱器是利用反應(yīng)中釋放的熱量加熱二氧化硫和氧的混合氣體，從而節(jié)約能源。3.生產(chǎn)規(guī)模和廠址選擇(1)化工廠選址因素一般來說，現(xiàn)代化工生產(chǎn)要求具有較大的生產(chǎn)規(guī)模。化工廠選址要綜合考慮原料、水源、能源、土地供應(yīng)、運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)、市場需求等多種茄子

10、因素，權(quán)衡利弊，才能做出合理的選擇?；S選址一般要考慮以下因素。是否有市場需求；靠近原料供應(yīng)地嗎？土地供應(yīng)是否充足；水源是否充足；能量充足而且便宜嗎？交通是否方便；能滿足環(huán)境保護(hù)要求嗎？這些因素必須在遵循科學(xué)原則的基礎(chǔ)上，重視綜合經(jīng)濟(jì)效果，即最大限度地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本、保護(hù)生態(tài)環(huán)境。(2)硫酸裝置位置因素由于硫酸是腐蝕性液體，儲(chǔ)存和運(yùn)輸不方便，需要在硫酸消費(fèi)中心附近的地區(qū)建設(shè)硫酸工廠，工廠規(guī)模的大小主要取決于硫酸用量的多少。黃山廠址要遠(yuǎn)離水源和河流上游，以免工廠污水污染水源。此外，為了防止工廠排出的大量煙霧和有害氣體污染城市的水源和大氣，將在城市和住宅區(qū)盛行風(fēng)向的風(fēng)向地帶設(shè)置渡邊杏。

11、二.環(huán)境保護(hù)一、酸雨(1)酸雨的定義一般認(rèn)為，酸雨會(huì)燃燒高硫煤排出的二氧化硫等酸性氣體，進(jìn)入大氣后，局部地區(qū)大氣中的二氧化硫會(huì)豐富。水凝結(jié)時(shí)溶于水，形成亞硫酸。然后通過特定污染物的催化作用和氧化劑的氧化作用生成硫酸，隨雨水形成酸雨。酸雨的pH值通常小于5.6。(2)酸雨的危害對(duì)人體健康的直接危害，硫酸霧和硫酸鹽霧的毒性比二氧化硫大得多，侵犯肺部深部組織，引起肺水腫等疾病，使人死亡。引起河流和湖泊水體氧化，嚴(yán)重影響水生動(dòng)植物的生長。破壞土壤、植物和森林。腐蝕金屬、油漆、真皮、纖維和建筑材料。滲透地下，水中鋁、銅、鋅、鎘的含量遠(yuǎn)高于中性地下水。(3)酸雨管理二氧化硫污染大氣的主犯煤平均硫量約為2.

12、5% 3%?？刂泼喝紵鸬亩趸蛭廴镜囊环N茄子方法是提前從煤中清除硫。但是一些煤的硫主要以黃鐵礦(FeS2)形式存在。這種煤經(jīng)過脫硫工藝處理后，硫含量可以減少到1%左右。大部分煤還含有很多有機(jī)硫化合物，這種煤可以脫硫，平均只有原硫量的40%左右。二、溫室效應(yīng)眾所周知，地球變暖是由“溫室效應(yīng)”引起的。“溫室效應(yīng)”是如何形成的？我知道在涼爽的日子里溫室的溫度比室外的溫度高得多。因?yàn)闇厥业谋厮芰媳∧め尫懦龅臒崃扛?，更少，溫度逐漸升高。地球大氣中的二氧化碳、甲烷等氣體就像牙齒薄膜，太陽輻射進(jìn)得更少，地球表面的溫度逐漸升高。據(jù)調(diào)查，大氣中二氧化碳濃度每增加一倍，地球表面的大氣溫度就會(huì)提高1.5

13、4.5度。全球工業(yè)和交通消耗大量石油、煤、天然氣等能源，因此大氣中的二氧化碳以每年1.5ppm的速度增長。地球變暖改變了大氣、海洋循環(huán)的規(guī)律，“厄尼諾”、“曼尼納”現(xiàn)象的危害加劇，導(dǎo)致大面積干旱和洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生。長期干旱導(dǎo)致非洲數(shù)百萬人餓死，數(shù)億人營養(yǎng)不良。東南亞連年洪水，數(shù)千萬人流離失所。地球變暖還融化了極地冰川，使海平面上升。每上升一米，直接受影響的人口就會(huì)達(dá)到10億，土地就會(huì)達(dá)到500萬平方米(世界三分之一)。還會(huì)誘發(fā)風(fēng)暴潮，鹽水回流?？梢钥闯銎湮：τ卸鄧?yán)重！三、臭氧層破壞大氣臭氧層的損失是當(dāng)前世界上又一個(gè)普遍的全球大氣環(huán)境問題，直接關(guān)系到生物圈的安危和人類的生存。1984年英國科學(xué)家

14、首次在南極上空發(fā)現(xiàn)了臭氧洞。1985年，美國的“雨云-7號(hào)”氣象衛(wèi)星測量了牙齒臭氧洞。經(jīng)過今后幾年的連續(xù)觀察，進(jìn)一步證實(shí)了。據(jù)NASA透露，根據(jù)NASA“nim bus-7”衛(wèi)星上的總吳尊測量記錄，最近南極上空臭氧洞有惡化的趨勢。目前，不僅在南極，北極上空也出現(xiàn)了吳尊減少現(xiàn)象。NASA和歐洲臭氧層聯(lián)合調(diào)查組分別進(jìn)行的測量顯示了牙齒點(diǎn)?？茖W(xué)家們對(duì)大氣臭氧層破壞的原因有多種茄子看法。但是大多數(shù)人認(rèn)為，人類過度使用氯氟化碳化學(xué)物質(zhì)(用CFCl表示)是破壞臭氧層的主要原因。臭氧層的吳尊減少增加了照射地面的太陽光紫外線，其中波長為240-329納米的紫外線對(duì)生物細(xì)胞有強(qiáng)烈的殺傷作用，對(duì)包括生物圈的生態(tài)系

15、統(tǒng)和人類在內(nèi)的各種生物產(chǎn)生不利影響。臭氧層被破壞后，人體直接暴露在紫外線下的可能性會(huì)大大增加，給人體健康帶來不小的麻煩。第一，紫外線的增加會(huì)增加患呼吸機(jī)傳染病的人。如果受到過度紫外線照射，皮膚癌和白內(nèi)障的發(fā)病率也會(huì)提高。另外，強(qiáng)烈的紫外線輻射促進(jìn)皮膚老化。臭氧層破壞對(duì)植物有不確定的影響。最近10多年對(duì)200多種植物進(jìn)行了紫外線照射增加實(shí)驗(yàn)，其中三分之二顯示出敏感性。一般來說，紫外線輻射的增加會(huì)使植物的葉子變小，減少吸引陽光的有效面積，從而影響光合作用。對(duì)大豆的初步研究結(jié)果表明，紫外線會(huì)使其更容易受到雜草和病蟲害的侵害。臭氧層厚度減少25%，大豆可以減少2025%。紫外線輻射的增加對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)

16、也有潛在的危險(xiǎn)。紫外線的增加還會(huì)加劇城市的煙霧，使橡膠、塑料等有機(jī)物質(zhì)加速老化，使油漆褪色等。例子精巧范例1。在硫酸工業(yè)中，二氧化硫通過以下反應(yīng)轉(zhuǎn)化為三氧化硫。2so 2(g)O2(g) h=-196.6 kj/mol(1)牙齒反應(yīng)在_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(設(shè)備)中進(jìn)行，牙齒硫酸生產(chǎn)方法(2)在實(shí)際生產(chǎn)中，工作溫度選擇為400500，這是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(3)硫酸工業(yè)中選定的壓力通常為_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

17、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _分析 (1)接觸室；接觸法。(2)溫度低，反應(yīng)速度小。溫度過高會(huì)降低二氧化硫的轉(zhuǎn)化率?？紤]到催化劑為400 500C時(shí)活性最大，操作溫度選擇為400 500C。(3)大氣壓；在大氣壓力和400 500下，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，施加壓力可以增加設(shè)備、投資和能源消耗。解說本制主要應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)率和化學(xué)平衡原理，調(diào)查解決實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)問題的能力。范例2 .接觸法制硫酸的爐氣組成為SO2占7%，O2占11%，N2占82%，現(xiàn)有100L混合氣體進(jìn)入接觸室反應(yīng)后總體積變?yōu)?7.2L。在牙齒變化過程中，SO2轉(zhuǎn)化率為(A)50% (B)60% (C)70% (D)80%解釋解法1:參與反應(yīng)的二氧化硫體積為2x2 SO