Сайт учителя биологии и географии Лотоцкой Е. Г.

Теория ОГЭ и ЕГЭ

Главная » 2017 » Май » 26 » Блок 4. Методы познания в химии. Химия и жизнь (часть 10)

---

21:09 Блок 4. Методы познания в химии. Химия и жизнь (часть 10)

Блок 4. Методы познания в химии. Химия и жизнь 4.2. Общие представления о промышленных способах получения важнейших веществ 4.2.2. Общие научные принципы химического производства (на примере промышленного получения аммиака, серной кислоты, метанола). Химическое загрязнение окружающей среды и его последствия Научные принципы организации химических производств   Общие принципы Частные принципы Создание оптимальных условий проведения химических реакций Противоток веществ, прямоток веществ, увеличение поверхности соприкосновения реагирующих веществ, использование катализатора, повышение давления, повышение концентрации реагирующих веществ Полное и комплексное использование сырья Циркуляция, создание смежных производств (по переработке отходов) Использование теплоты химических реакций Теплообмен, утилизация теплоты реакции Принцип непрерывности Механизация и автоматизация производства Защита окружающей среды и человека Автоматизация вредных производств, герметизация аппаратов, утилизация отходов, нейтрализация выбросов в атмосферу Производство серной кислоты Сырье: пирит FeS2, самородная сера, серосодержащие газы — отходы цветной металлургии, воздух. Вспомогательные материалы: серная кислота (98%), катализатор — оксид ванадия (V). Аппарат Назначение Реакция Печь для обжига «в кипящем слое» Пирит подвергают обжигу кислородом воздуха 4FeS2 + 11 O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 + 3310 кДж Циклон Тщательная очистка от крупных частиц пыли - Электрофильтр Тщательная очистка от мелких частиц пыли - Сушильная башня Осушение от водяных паров - Теплообменник Очищенный обжиговый газ перед поступлением в контактный аппарат нагревают за счет теплоты газов, выходящих из контактного аппарата. - Контактный аппарат Обжиговый газ в присутствии катализатора при 450 °С окисляется до оксида серы (VI) 2SО2 + О2 = 2SО3 +197,8 кДж Поглотительная башня Оксид серы (VI) поглощают концентрированной серной кислотой. Образуется олеум, из которого можно приготовить серную кислоту любой концентрации. SО3 + Н2О = Н2SО4   Особенности технологического процесса: производство непрерывное, обжиг колчедана ведут в кипящем слое, продувая в печь воздух, нагретый отходящим обжиговым газом. Тщательно очищенный обжиговый газ перед поступлением в контактный аппарат нагревают за счет теплоты газов, выходящих из контактного аппарата. В поглотительных башнях оксид серы (VI) поглощают серной кислотой противотоком. Основной продукт: олеум. Экологические проблемы: Производство серной кислоты создает немало экологических проблем – на I стадии это потери сырья при добыче, транспортировке, хранении, и переработке. Далее продукты промежуточных реакций SO2 и SO3, при попадании в атмосферу вызывают образование кислотных дождей, которые ведут к гибели растительности, возникновению респираторных заболеваний у животных и человека. Вызывают коррозию металлов, мрамора, закисление почв и водоемов. Чтобы избежать загрязнения окружающей среды: 1. Создаются безотходные производства. При этом используются бессточные системы. 2. Для предотвращения выбросов SO2 и SO3, используют специальные фильтры. 3. Необходимо кооперировать различные производства. Например, металлургические предприятия и производства серной кислоты.(Комплексная переработка сырья – является экономически целесообразной. Она позволяет использовать все составные части сырья, что способствует повышению эффективности производства, сокращается расход природного сырья, снижается стоимость сырья, стоимость конечных продуктов, снижается загрязнение окружающей среды вредными веществами). 4. Использование в качестве сырья - сероводорода (нефтеперерабатывающие заводы). Синтез аммиака Сырье: азотоводородная смесь. Вспомогательный материал: катализатор (пористое железо). Основной химический процесс: предварительно получают азотоводородную смесь. Водород получают парокислородной конверсией метана (из природного газа): СН4 + Н2О(г) → СО + ЗН2 - Q 2СН4 + О2 = 2СО + 4Н2 + Q СО + Н2О(г) = СО2 + Н2 + Q Азот получают ректификацией жидкого воздуха. Аппарат Назначение Реакция Турбокомпрессор Сжатие смеси до необходимого давления 25•106 Па - Колонна синтеза Газы реагируют при 450—500 °С в присутствии катализатора под давлением с образованием 10—20% аммиака N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + 92 кДж Холодильник Сжижение аммиака - Сепаратор Отделение аммиака от непрореагировавших азота и водорода - Особенности технологического процесса: направление движения азотоводородной смеси в колонне синтеза выбирают таким образом, чтобы максимально использовать теплоту реакции и предохранить наружные стенки аппарата от чрезмерного нагревания. Образующийся аммиак (10—20%) отделяют сжижением, возвращая непрореагировавшую азотоводородную смесь в колонну синтеза. Процесс непрерывный, циркуляционный. Основной продукт: аммиак. Применение: производство азотных удобрений, взрывчатых веществ, пластических масс и др. Производство метанола (метилового спирта) До промышленного освоения каталитического способа получения метанол получали при сухой перегонке дерева (отсюда его название «древесный спирт»). В данное время этот способ имеет второстепенное значение. Современный способ: Сырье: синтез-газ — смесь оксида углерода (II) с водородом (1:2). Вспомогательные материалы: катализаторы (ZnO и CuO). Основной химический процесс: синтез-газ при температуре 250 °С и давлении 7 МПа превращается каталитически в метанол: СО + 2Н2 → СН3ОН + Q Особенности технологического процесса: при прохождении газовой смеси через слой катализатора образуется 10—15% метанола, который конденсируют, а непрореагировавшую смесь смешивают со свежей порцией синтез - газа и после нагревания снова направляют в слой катализатора (циркуляция). Общий выход - 85%. Основной продукт: метанол. Условия проведения синтеза метанола и аммиака при среднем давлении сходны, а сырье (природный газ) общее для обоих процессов. Поэтому чаще всего производства метанола и аммиака объединяют (азотно-туковые заводы). Производство азотной кислоты Сырье: аммиак, воздух. Вспомогательные материалы: катализаторы (платинородиевые сетки), вода, концентрированная серная кислота. Аппарат Назначение Реакция Смеситель Смешение воздуха и аммиака - Контактный аппарат Аммиак в смеси с воздухом окисляется при температуре 800 °С в присутствии катализатора до оксида азота (II) 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O(r) + Q Окислительная башня Окисление оксида азота (II) в оксид азота (IV) происходит при обычной температуре 2NO + О2 = 2NО2 + Q   Поглотительная башня Оксид азота (IV) при взаимодействии с кислородом и водой превращается в азотную кислоту 4NО2 + 2H2О + О2 ↔ 4HNO3 + Q или 3NО2 + H2О ↔ 2HNO3 +NO + Q Особенности технологического процесса: производство непрерывное, воздушноаммиачная смесь поступает в контактный аппарат, где происходит окисление аммиака. Необходимая температура поддерживается за счет выделяемой теплоты. Газовую смесь, содержащую оксид азота (II), охлаждают в топке котла-утилизатора. Полученную смесь, содержащую оксид азота (IV), направляют в поглотительную башню, где по принципу противотока происходит смешивание воды и газовой смеси с образованием азотной кислоты (концентрация не менее 60%). Более концентрированную азотную кислоту получают, добавляя концентрированную серную кислоту в качестве водоотнимающего средства. Основной продукт: азотная кислота.

1 2 3 4 5 Категория: ЕГЭ по химии | Просмотров: 555 | Добавил: konechnoya | Рейтинг: 0.0/0

Некоторые файлы и информация, находящиеся на данном сайте, были найдены в сети ИНТЕРНЕТ, как свободно распространяемые, присланы пользователями сайта или найдены в альтернативных источниках, также использованы собственные материалы. Автор сайта не претендует на авторство ВСЕХ материалов. Если Вы являетесь правообладателем той или иной продукции или информации, и условия, на которых она представлена на данном ресурсе, не соответствуют действительности, просьба немедленно сообщить с целью устранения правонарушения.