设计和制作：陈志浩

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1、化学工业设计和制作：陈志浩硫酸工业生产原料原理和方法技术的发展在我国，硫酸的年产量已超过800Mt，其中72%用硫铁矿作原料，其次是用硫磺（占16%）和冶炼废气（占12%）为原料生产的。硫磺是生产硫酸的优质原料。我国的天然硫资源很少，自从能从煤和石油的加工中回收硫磺后，陆续建立利用硫磺生产硫酸的工厂。冶炼废气是冶炼有色金属时的废气，特别是硫化矿中的废气含有二氧化硫，含量可达5%以上。1、硫铁矿的焙烧：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2沸腾炉2、二氧化硫的催化氧化：钒催化剂2SO2+O22SO3400—500º（放热的、体

2、积缩小的可逆反应）接触室3、SO3的吸收：吸收塔nSO3+H2OnSO3.H2O硫酸厂要排放大量的废渣、废水、废气，严重污染环境。近20年来，对三废的治理已采取了一些有效的措施：利用废渣作建筑材料；采用封闭式流程，控制废水的排放；提高二氧化硫的转化率，达99.7%以上，防止吸收塔排放的尾气对空气的污染，等等。硫酸生产过程中的几个主要反应都是放热的。包括硫铁矿的焙烧、二氧化硫氧化、三氧化硫吸收，每生产1吨硫酸，合计放热7.2*106kJ,折合电力2000度。合成氨工业氨的合成以氮、氢两种气体为原料。燃料（煤、焦碳、液态石油烃、天然

3、气、石油炼厂气）空气、水CO、氢气氮气氢气、氮气二氧化碳氢气、氮气原料原料气的制备、净化、压缩氨的合成氨的分离循环气产品硝酸工业在17世纪，人们用硫酸分解硝石来生产硝酸。NaNO3+H2SO4NaHSO4+HNO320世纪初，曾利用电弧产生的高温模拟闪电，使空气中的氮和氧合成一氧化氮，再冷却吸收生成硝酸。1913年后，由于合成氨的工业化，用氨为原料生产硝酸成为主要方法。1、氨的催化氧化Pt—Rh4NH3+5O24NO+6H2O800ºC2、一氧化氮的氧化：2NO+O22NO23、二氧化氮的吸收：3NO2+H2O2HNO3+NO（

4、这是一个放热的、气体体积缩小的可逆反应，降温、加压对反应有利。补充空气可使二氧化氮充分被水吸收。)4NO2+O2+2H2O4HNO3生产浓硝酸（98%）可用浓缩法：使浓硫酸和稀硝酸混合（如49份50%的硝酸和51份98%的硫酸混合），在精馏塔内精馏，从塔顶可得到浓硝酸，塔底得到稀硫酸。稀硫酸蒸发浓缩后能循环使用。思考：若蒸馏过程中HNO3、H2SO4、H2O均无损耗，则蒸馏后得到的稀硫酸的浓度？已知蒸馏前的投料比即硝酸和硫酸的质量比，若蒸馏过程中水有损耗，则投料比应（增大、减小、不变）计算硝酸工业尾气中氮的氧化物（NO、NO2）

5、是主要的大气污染物之一。可用以下方法进行治理：2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2ONO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O现有aL（STP）NO2（其中占体积分数20%的气体是N2O4）和bLNO的混合气体，恰好可被200mLNaOH溶液完全吸收。问：欲保证尾气全部被吸收，则a:b的值应控制在什么范围。氢氧化钠溶液的物质的量浓度是多少？氯碱工业在化学工业中，由电解食盐水生产氯气和烧碱的工业，叫做氯碱工业。当烧碱过剩时，可用碳化法把烧碱转化为纯碱：2NaOH+CO2Na2CO3+H2O当烧碱不足时，可用苛化法生产

6、部分烧碱：Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3+2NaOH氢气是氯碱工业的副产品，常用于生产盐酸。氯气主要用于生产聚氯乙烯等有机氯产品。氯碱工业的原料是食盐。有海盐、湖盐（青海）、井盐（四川）、岩盐（湖北）。我国的氯碱工业多建于沿海，所用食盐主要是海盐。海盐中含有CaSO4、MgSO4、MgCl2等杂质，要净化制成饱和食盐水再电解。思考1、为什么要净化？2、如何净化？隔膜法制烧碱（1）电解反应：在隔膜电解槽中，隔膜放在阳极和阴极之间，它能使食盐水通过，能防止两极产生的气体混合而发生副反应。练习写出两极的反应和总反应。思考电解时

7、会发生哪些对生产不利的副反应？如何解决？隔膜通常用石棉制成，将浆状的石棉纤维均匀的吸附在阴极网上。近年来，有些工厂在石棉浆中添加聚四氟乙烯、聚多氟二氯乙烯纤维来延长隔膜的使用寿命。阴极材料一般用铁丝网或打铁的铁板制成。阳极过去主要用石墨板，它使用寿命短，降低电能的利用率。70年代后，我国的一些大厂陆续改用金属钛为基体的金属阳极。纯碱工业历史1810年法国物理学家福瑞斯奈尔用碳酸氢铵和食盐为原料制取纯碱：NaCl+NH4HCO3NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO21859年,比利时化学家苏尔维利用他父

8、亲煤气厂的副产品，发明了新的制碱法：H2O+CO2+NH3NH4HCO3NH4HCO3+NaClNaHCO3+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2氨碱法我国科学家侯德榜在研究了生产的苏尔维法后，发明了侯氏制碱法：在苏尔维法的滤液中加入固体食盐，就