Производство серной кислоты контактным способом презентация 11 класс

Презентация «Производство серной кислоты»
презентация к уроку химии (11 класс) по теме

используется на уроках химии 9 и 11 классах

Скачать:

Вложение	Размер
proizvodstvo_sernoy_kisloty.pptx	1015.81 КБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Производство серной кислоты H 2 SO 4 « Едва найдется другое, искусственно добываемое вещество, столь часто применяемое в технике, как серная кислота…» (Д. И. Менделеев)

Серная кислота H 2 SO 4 c уществует в природе как самостоятельное химическое соединение, представляет собой бесцветную маслянистую жидкость без запаха плотностью 1,83 г/см 3 Пагубно действует на растительные и животные ткани, отнимая от них воду, вследствие чего они обугливаются С водой смешивается во всех соотношениях, причём при разбавлении соединения водой происходит сильное разогревание, сопровождающееся разбрызгивание жидкости. Разбавляем по правилу: «Химик! Запомни как оду! Лей кислоту в воду. » Одна из самых сильных кислот. В водных растворах практически полностью диссоциирует на ионы: H 2 SO 4 = 2 Н + + SO 4 2- Раствор оксида серы (+6) SO 3 в серной кислоте называется олеумом H 2 SO 4 ● SO 3

VIII век – арабский алхимик Аджабир ибн Хайян получил «кислые газы» из «зеленого камня» (железного купороса). IX век – персидский алхимик Ар-Рази получал прокаливанием смеси медного и железного купороса XIII век – европейский алхимик Альберт Магнус усовершенствовал способ. XV век – алхимики 300 лет получали серную кислоту из пирита FeS 2 В середине XVIII столетия было обнаружено, что свинец не растворяется в серной кислоте, поэтому стеклянное оборудование заменили на металлическое 1740-46 г.г. – был построен первый сернокислотный завод в Англии с использованием свинцовых камер. 1926 г. – в СССР построена первая башенная установка на Полевском металлургическом заводе (Урал) — малоэффективна. 1903 г. – запуск первой в России контактной установки на Тентелеевском химическом заводе (Петербург), к 1913 г. работало 6 систем (производство до 5 тыс.т.). Далее контактная система получила распространение во всём мире (Германия, Англия, США…) История развития производства

Исходное сырье Сырьё – исходный материал для производства промышленных продуктов. В мире 75% получают из серы. В России 60% получают из серы. В Японии 60% из отходящих газов. S (самородная сера) H 2 S( сероводород ) Cu 2 S, ZnS , PbS (цветные металлы) CaSO 4 *2H 2 O ( гипс ) FeS 2 (пирит ) – содержание серы 54,3%. Концентраты минерала получают в результате обогащения руд цветных металлов на обогатительных фабриках. С 2005 г. пиритный концентрат для поставляется только с Учалинского ГОКа (годовая мощность 2,5 млн.т), входящего в состав Уральской горно-металлургической компании.

Технологическая схема производства пирит сжигание Ваннадиевый катализатор Поглотительная башня серная кислота теплота Воздух (+кислород) теплота склад SO 2 SO 3 H 2 SO 4

Технология – наука о наиболее экологичных способах и процессах получения сырья, полупродуктов и продуктов. I стадия Обжиг сырья (пирита) и получение оксида серы SO 2 . 4FeS 2 + 11 O 2 =2Fe 2 O 3 +8SO 2 + Q ( минерал пирит. ) Характеристика реакции: экзотермическая, необратимая, окислительно-восстановительная.

Печь для обжига в «кипящем» слое

Оптимальные условия I стадии Воздух, обогащенный кислородом. t=800 0 , теплота экзотермической реакции отводиться. «Кипящий» слой (увеличение площади соприкосновения). Время обжига — несколько секунд.

Принципы производства I стадии (печь для обжига с «кипящим» слоем) 1. «Кипящий» слой. 2. Большая мощность. 3. Механизация и автоматизация. 4. Непрерывность. 5. Принцип противотока.

Подготовка сырья для II стадии (циклон, электрофильтр, сушильная башня) Прежде чем приступить ко II стадии SO 2 очищают от пыли: 1. “ Циклон ” – от крупных частиц пыли. 2. Электрофильтр – от мелких частиц пыли Осушить в сушильной башне Нагреть до t= 4 00 0 в теплообменнике

Циклон и электрофильтр (принцип действия – центробежная сила, притяжение заряженных частиц)

Сушильная башня (принцип действия – поглощение воды концентрированной серной кислотой)

Принципы II стадии (контактный аппарат) 2 SO 2 + O 2 ↔ 2 SO 3 + Q (обратимая, каталитическая, экзотермическая) 1. Понижают температуру от 600 0 С до 400 0 С. 2. Катализатор V 2 O 5 на керамике. 3. Противоточное движение. 4. Теплообмен. Выход продукта 99,2%

III Стадия (поглотительная башня) SO 3 +H 2 O=H 2 SO 4 +Q (до 300 0 C ) Увеличивают площадь соприкосновения (керамические кольца Рашига ) Отводят продукты реакции Орошают 98% серной кислотой, образуется олеум(раствор SO 3 в H 2 SO 4 )

Технологическая схема производства

Транспортировка и хранение серной кислоты Транспортируют в железнодорожных и автоцистернах из кислотостойкой стали Хранят в герметически закрытых емкостях из полимера или нержавеющей стали, покрытой кислотоупорной плёнкой

ПРОизводство серной кислоты в мире (170-173 млн.т)

Потребление серной кислоты в мире (174-178 млн.т)

потребле ние серной кислоты 1. Производство минеральных удобрений. 2. Производство сульфатов (солей серной кислоты ). 3. Производство синтетических волокон. 4 . Черная и цветная металлургия. 5. Производство органических красителей. 6. Спирты, кислоты, эфиры(орг. вещества). 7. Пищевая промышленность(патока, глюкоза ), эмульгатор (загуститель) Е513. 8. Нефтехимия(минеральные масла). 9. Производство взрывчатых веществ.

Структура потребления серной кислоты в России

Экологический ущерб производства При аварийных выбросах в атмосферу попадают соединения серы: SO 2 ;SO 3 ; H 2 S; H 2 SO 4 ; Fe 2 O 3 (пыль) Последствия: « закисление » почв и водоёмов, «металлизация» атмосферы РЕШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ: Непрерывность технологического процесса; Комплексное использование сырья; Совершенствование технологического оборудования.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

производство серной кислоты

Презентация содержит рисунки аппаратов, и является хорошим наглядным материалом.

9 класс. Урок по химии № 15 Тема» Оксид серы (6).Серная кислота.»

Урок химии в 9 классе по теме «Оксид серы (6). Серная кислота» . Цель урока: Изучить свойства оксида серы(6) и свойства разбавленной серной кислоты.Познакомить учащихся с качественной реакцией на суль.

Основные закономерности химических реакций. Производство серной кислоты контактным способом

Диагностическая работа для обучающихся 9-х классов.

Окислительные свойства серной кислоты.

Конспект урока по теме «Окислительные свойства серной кислоты».

Самостоятельная работа по теме: «Серная кислота» для 9 класса

Самостоятельная работа включает написание уравнений реакций в молекулярной и ионной форме, составление электронного баланса для ОВР, задачу по термохимии.

Свойства серной кислоты.

Даный урок является седьмым в теме неметаллы для учащихся 9 класса. Изучается по программе О.С.Габриеляна на базовом уровне. На уроке обучающиеся включаются в индивидуальную, фротальную и групповую фо.

Урок — виртуальная лаборатория. Тема: Серная кислота. Свойства серной кислоты.

Урок — виртуальная лаборатория. Тема: Серная кислота. Свойства серной кислоты.

Источник

производство серной кислоты
презентация к уроку по химии (11 класс) по теме

Презентация содержит рисунки аппаратов, и является хорошим наглядным материалом.

Скачать:

Вложение	Размер
proizvodstvo_sernoy_kisloty_kontaktnym_sposobom.pptx	900.84 КБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Производство серной кислоты контактным способом

Сырьё, используемое для производства серной кислоты: 1. Самородная сера S 2. Пирит (серный колчедан) FeS 2 3.Сероводород H 2 S 4. Сульфиды цветных металлов ZnS , Cu 2 S

Текст ндписи Общая схема производства серной кислоты контактным способом

ПЕРВАЯ СТАДИЯ — обжиг пирита в печи для обжига в «кипящем слое» Уравнение реакции первой стадии: t = 800°C 4FeS 2 +11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 + Q Измельчённый очищенный влажный (после флотации) пирит сверху засыпают в печь для обжига в «кипящем слое». Снизу (принцип противотока) пропускают воздух, обогащённый кислородом, для более полного обжига пирита.

Очистка печного газа Очистка печного газа от твёрдых частичек огарка проводят в два этапа : в циклоне (используется центробежная сила, твёрдые частички огарка ударяются о стенки циклона и ссыпаются вниз) в электрофильтрах (используется электростатическое притяжение, частицы огарка прилипают к наэлектризованным пластинам электрофильтра

Осушка печного газа Осушку печного газа проводят в сушильной башне — снизу вверх поднимается печной газ, а сверху вниз льётся концентрированная серная кислота. На выходе из сушильной башни печной газ уже не содержит ни частичек огарка, ни паров воды. Печной газ теперь представляет собой смесь оксида серы SO 2 и кислорода О 2 .

ВТОРАЯ СТАДИЯ — окисление SO 2 в SO 3 кислородом. Протекает в контактном аппарате. Уравнение этой стадии: 2SO 2 + O 2 2SO 3 + Q катализатором для этого процесса является оксид ванадия V 2 O 5 . Температура 400-500°С.

ТРЕТЬЯ СТАДИЯ — поглощение SO 3 серной кислотой. Протекает в поглотительной башне Оксид серы очень хорошо растворяется в такой кислоте, образуя олеум : H 2 SO 4 ·nSO 3 . Уравнение реакции этого процесса nSO 3 +H 2 SO 4 =H 2 SO 4 ·nSO 3

Источник

Конспект урока с презентацией «Производство серной кислоты контактным способом» (11 класс)

Конспект урока с презентацией в 11 лкассе. Есть эпиграф к уроку

Просмотр содержимого документа
«Производство серной кислоты контактным способом»

Тема урока. Производство серной кислоты контактным способом

Едва ли найдется другое, искусственно добываемое вещество, столь часто применяемое в технике, как серная кислота.

Где нет заводов для ее добывания — немыслимо выгодное производство многих других веществ, имеющих важное технические значение.

Серная кислота применяется в разнообразных производствах химической промышленности:

минеральных удобрений, пластмасс, красителей, искусственных волокон, минеральных кислот, моющих средств;

в нефтяной и нефтехимической промышленности:

для очистки нефти, получения парафинов;

в цветной металлургии:

для получения цветных металлов — цинка, меди, никеля и др.

в черной металлургии:

для травления металлов;

в целлюлозно-бумажной, пищевой и легкой промышленности (для получения крахмала, патоки, отбеливания тканей) и т.д.

Производство серной кислоты

Серную кислоту в промышленности производят двумя способами: контактным и нитрозным.

Контактный способ производства серной кислоты

Серную кислоту контактным способом производят в больших количествах на сернокислотных заводах.

В настоящее время основным методом производства серной кислоты является контактный, т.к. этот метод имеет преимущества перед другими:

— получение продукта в виде чистой концентрированной кислоты, приемлемой для всех потребителей;

— уменьшение выбросов вредных веществ в атмосферу с выхлопными газами

I. Сырьё, используемое для производства серной кислоты.

серный колчедан (пирит) — FeS ₂

сульфиды цветных металлов — Cu ₂ S , ZnS , PbS

сероводород – H ₂ S

катализатор — оксид ванадия – V ₂ O ₅

Разберём производство серной кислоты из пирита FeS₂.

1) Измельчение пирита. Перед использованием большие куски пирита измельчают в дробильных машинах. Вы знаете, что при измельчении вещества скорость реакции увеличивается, т.к. увеличивается площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ.

2) Очистка пирита. После измельчения пирита, его очищают от примесей (пустой породы и земли) методом флотации. Для этого измельчённый пирит опускают в огромные чаны с водой, перемешивают, пустая порода всплывает наверх, затем пустую породу удаляют.

III . Основные химические процессы:

— принцип комплексного использования сырья, использование отходов другого производства;

— принцип безотходного производства;

— принцип противотока (“кипящий слой”);

— принцип автоматизации и механизации производственных процессов.

Принцип непрерывности: обжиг пирита в печи →поступление оксида серы ( IV ) и кислорода в очистительную систему →в контактный аппарат →подача оксида серы ( VI ) в поглотительную башню.

1) герметичность трубопроводов и аппаратуры

2) газоочистительные фильтры

ПЕРВАЯ СТАДИЯ — обжиг пирита в печи для обжига в «кипящем слое».

Для получения серной кислоты используют, в основном, флотационный колчедан — отход производства при обогащении медных руд, содержащих смеси сернистых соединений меди и железа. Процесс обогащения этих руд происходит на Норильской и Талнахской обогатительных фабриках, которые и являются основными поставщиками сырья. Это сырье является более выгодным, т.к. серный колчедан добывают, в основном, на Урале, и, естественно, доставка его может быть очень дорогостоящей. Возможно использование серы, которая также образуется при обогащении руд цветных металлов, добываемых на рудниках. Поставщиками серы являются также ТОФ и НОФ. (обогатительные фабрики).

Уравнение реакции первой стадии

Измельчённый очищенный влажный (после флотации) пирит сверху засыпают в печь для обжига в «кипящем слое». Снизу (принцип противотока) пропускают воздух, обогащённый кислородом, для более полного обжига пирита. Температура в печи для обжига достигает 800°С. Пирит раскаляется до красна и находится в «подвешенном состоянии» из-за продуваемого снизу воздуха. Похоже это всё на кипящую жидкость раскалённо-красного цвета. В “кипящем слое” не слеживаются даже самые мелкие частицы пирита. Поэтому процесс обжига происходит очень быстро. Если раньше для обжига пирита требовалось 5-6 часов, то теперь — всего несколько секунд. Притом, в “кипящем слое” можно поддерживать температуру 800°С.

За счёт выделяющейся теплоты в результате реакции поддерживается температура в печи. Избыточное количество теплоты отводят: по периметру печи проходят трубы с водой, которая нагревается. Горячую воду используют дальше для центрального отопления рядом стоящих помещений.

Образовавшийся оксид железа Fe₂O₃ (огарок) в производстве серной кислоты не используют. Но его собирают и отправляют на металлургический комбинат, на котором из оксида железа получают металл железо и его сплавы с углеродом — сталь (2% углерода С в сплаве) и чугун (4% углерода С в сплаве).

Таким образом, выполняется принцип химического производства — безотходность производства.

Из печи выходит печной газ, состав которого: SO₂, O₂, пары воды (пирит был влажный!) и мельчайшие частицы огарка (оксида железа). Такой печной газ необходимо очистить от примесей твёрдых частиц огарка и паров воды.

Очистка печного газа от твёрдых частичек огарка проводят в два этапа — в циклоне (используется центробежная сила, твёрдые частички огарка ударяются о стенки циклона и ссыпаются вниз). Для удаления мелких частиц смесь направляем в электрофильтры, где идет очищение под действием тока высокого напряжения

60000 В (используется электростатическое притяжение, частицы огарка прилипают к наэлектризованным пластинам электрофильтра, при достаточном накоплении под собственной тяжестью они ссыпаются вниз), для удаления паров воды в печном газе (осушка печного газа) используют серную концентрированную кислоту, которая является очень хорошим осушителем, поскольку поглощает воду.

Осушку печного газа проводят в сушильной башне — снизу вверх поднимается печной газ, а сверху вниз льётся концентрированная серная кислота. Для увеличения поверхности соприкосновения газа и жидкости башню заполняют керамическими кольцами.

На выходе из сушильной башни печной газ уже не содержит ни частичек огарка, ни паров воды. Печной газ теперь представляет собой смесь оксида серы SO₂ и кислорода О₂.

Уравнение реакции этой стадии:

Сложность второй стадии заключается в том, что процесс окисления одного оксида в другой является обратимым. Поэтому необходимо выбрать оптимальные условия протекания прямой реакции (получения SO₃).

Из уравнения следует, что реакция обратимая, а, значит, на этой стадии необходимо поддерживать такие условия, чтобы равновесие смещалось в сторону выхода SO ₃, иначе нарушится весь процесс. Т.к. реакция идет с уменьшением объема (3 V ↔2 V ), то необходимо повышенное давление. Повышают давление до 7-12 атмосфер. Реакция экзотермическая, поэтому, учитывая принцип Ле-Шателье, при высокой температуре этот процесс вести нельзя, т.к. равновесие сдвинется влево. Начинается реакция при температуре = 420 градусов, но благодаря многослойности катализатора (5 слоев), мы можем ее повышать до 550 градусов, что значительно ускоряет процесс. Катализатор используют ванадиевый (V₂O₅). Он дешевый, долго служит (5-6 лет), т.к. наиболее устойчив к действию ядовитых примесей. Кроме того, он способствует сдвигу равновесия вправо.

Смесь (SO₂ и O₂) нагревается в теплообменнике и движется по трубам, между которыми в противоположном направлении проходит холодная смесь, которую надо нагреть. В результате происходит теплообмен: исходные вещества нагреваются, а продукты реакции охлаждаются до нужных температур.

А почему оксид серы SO₃ не поглощают водой? Ведь можно было бы оксид серы растворить в воде: SO₃ + H₂O →H₂SO₄. Но дело в том, что если для поглощения оксида серы использовать воду, образуется серная кислота в виде тумана, состоящего из мельчайших капелек серной кислоты (оксид серы растворяется в воде с выделением большого количества теплоты, серная кислота настолько разогревается, что закипает и превращается в пар). Для того, чтобы не образовывалось сернокислотного тумана, используют 98%-ную концентрированную серную кислоту. Два процента воды — это так мало, что нагревание жидкости будет слабым и неопасным. Оксид серы очень хорошо растворяется в такой кислоте, образуя олеум: H₂SO₄·nSO₃.

Уравнение реакции этого процесса:

Образовавшийся олеум сливают в металлические резервуары и отправляют на склад. Затем олеумом заполняют цистерны, формируют железнодорожные составы и отправляют потребителю.

Просмотр содержимого презентации
«Производство серной кислоты контактным способом»

Производство серной кислоты

учитель химии ГБОУ г. Севастополя « СОШ № 15»

«Едва найдётся другое, искусственно добываемое вещество, столь часто применяемое в технике, как серная кислота…»

План изучения производства

• Сырьё.
• Химические реакции и условия их протекания с максимальной скоростью для получения данного продукта.
• Принципы химического производства.
• Технологическая схема и аппараты для эффективного использования сырья и энергии.

Сырье для производства серной кислоты

Сульфиды цветных металлов

Пирит (серный колчедан) FeS 2

Печь для обжига в «Кипящем слое»

• Измельчение пирита
• «метод кипящего слоя»
• T=800 0 C, отвод лишнего тепла
• Увеличение концентрации O 2 в воздухе

Очистка печного газа от загрязнения

1. Аппарат циклон (центробежная сила)

2. Электрофильтры (электростатическое притяжение»

Осушение и нагревание печного газа

• Сушильная башня (принцип противотока, насадки)
• Теплообменник

Катализатор V 2 O 5

H 2 O не используют из-за образования сернокислотного тумана.

Олеум – раствор сернистого газа в концентрированной серной кислоте

Транспортировка серной кислоты

Образовавшийся олеум сливают в металлические резервуары и отправляют на склад.

Затем олеумом заполняют цистерны, формируют железнодорожные составы и отправляют потребителю.

Экологические проблемы производства серной кислоты

• Металлизация атмосферы связана с обжигом серного колчедана FeS 2 и других сульфидных руд. При обжиге, протекающем в «кипящем слое», происходит попадание в атмосферу измельченных оксидов железа или других металлов.
• При производстве серной кислоты в атмосферу попадает много оксида серы (IV) – SO 2 т.к. производственные установки не всегда герметичны.
• Взаимодействуя с другими компонентами воздуха и атмосферной влагой, оксид серы (VI) образует мельчайшие частицы сульфатных солей. Вместе с капельками серной кислоты они при определенных условиях (дождях, бурях) образуют «кислотные осадки», которые губят лесные массивы, нарушают жизнедеятельность водных экосистем, вызывают серьезные нарушения здоровья животных и человека, особенно их дыхательной системы.

Источник