第一篇：關(guān)于硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益的討論

第二節(jié) 關(guān)于硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益的討論

●教學(xué)目標(biāo)

1.使學(xué)生常識(shí)性地了解化學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)與化工生產(chǎn)的區(qū)別。

2.使學(xué)生對(duì)于如何提高化工生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益有一個(gè)常識(shí)性的認(rèn)識(shí)。3.通過課堂討論培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。●教學(xué)重點(diǎn)

以硫酸工業(yè)為例對(duì)化工生產(chǎn)中如何提高經(jīng)濟(jì)效益的討論。●教學(xué)難點(diǎn)

關(guān)于選擇硫酸廠廠址的課堂討論。●教學(xué)方法

討論、自學(xué)、講解等。●課時(shí)安排 共一課時(shí) 教具準(zhǔn)備 投影儀、膠片 ●教學(xué)過程

［引言］前一節(jié)我們學(xué)習(xí)了硫酸生產(chǎn)的原料、流程和典型設(shè)備，并著重討論了二氧化硫接觸氧化反應(yīng)的最佳工藝條件。確切地說，這僅僅是模擬化工生產(chǎn)。要想真正將化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)，必須在遵循科學(xué)原理的基礎(chǔ)上著重考慮綜合效益，即要求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(guó)民經(jīng)濟(jì)部門提供質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的化工產(chǎn)品。這同科學(xué)實(shí)驗(yàn)是不同的，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，為了探索某個(gè)重要的原理或?qū)崿F(xiàn)某個(gè)重要反應(yīng)，有時(shí)可以不惜花費(fèi)大量的時(shí)間和資金。下面，我們就以硫酸工業(yè)為例討論在化工生產(chǎn)中的綜合經(jīng)濟(jì)效益問題。

［板書］第二節(jié) 關(guān)于硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益的討論

［講解］根據(jù)綠色化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展的要求，一個(gè)現(xiàn)代化的化工企業(yè)，應(yīng)該朝著無廢物排出的“封閉式生產(chǎn)”的方向努力。那么工業(yè)生產(chǎn)上如何實(shí)現(xiàn)上述要求呢？這是工業(yè)生產(chǎn)需要考慮的第一個(gè)問題。

［板書］

一、環(huán)境保護(hù)與綜合利用原料

［講解］在化工生產(chǎn)中某一生產(chǎn)部門產(chǎn)生的三廢，即廢氣、廢液、廢渣，往往可能是其他生產(chǎn)部門有用的原料。

［提問］硫酸工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生哪些廢物？這些廢物又如何處理呢？ ［學(xué)生回答］

［教師小結(jié)］硫酸生產(chǎn)的第三階段，即三氧化硫的吸收階段從吸收塔中排出含少量二氧化硫的廢氣。黃鐵礦礦粉在沸騰爐中燃燒后產(chǎn)生大量廢渣。爐氣的凈化、干燥過程中產(chǎn)生廢液。

［講解］這些廢物若隨意排放，不僅會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，影響人民身體健康，破壞生態(tài)平衡，不符合綠色化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展的要求，而且還會(huì)造成某些原料的浪費(fèi)，不利于降低生產(chǎn)成本，也不利于節(jié)約資源的要求。因此，在建設(shè)硫酸生產(chǎn)車間時(shí)，必須同步建設(shè)處理“三廢”的設(shè)施，盡可能地將三廢變成有用的副產(chǎn)品，實(shí)行綜合利用。同時(shí)使“三廢”的排放符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

［引導(dǎo)］我們首先來看一下硫酸生產(chǎn)中“廢氣”的處理。［投影］硫酸生產(chǎn)中尾氣的處理

［講解］硫酸生產(chǎn)中尾氣的處理有多種方法，具體采用哪種處理方法，取決于副產(chǎn)品的市場(chǎng)需求、成本核算等實(shí)際情況。

［過渡］請(qǐng)同學(xué)們完成上述化學(xué)方程式。［教師巡視］

［學(xué)生口述化學(xué)反應(yīng)，教師板書］ ［板書］1.廢氣處理

①氨水吸收，再用硫酸處理 SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3

(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O ②用Na2SO3溶液吸收，然后加熱吸收液 SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3

2NaHSO3????Na2SO3＋SO2↑＋H2O ③用NaOH溶液吸收，再用石灰乳和O2處理 SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O Na2SO3＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋2NaOH 2CaSO3＋O2===2CaSO4

［講解］沸騰爐中產(chǎn)生的廢渣一般可作為制造水泥的輔料或用于制磚。若礦渣中含鐵品位高，經(jīng)處理后作為鐵礦煉鐵，則可獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

［板書］ ?

［講解］生產(chǎn)中產(chǎn)生的含有硫酸的廢液，經(jīng)處理后可作為劣質(zhì)硫酸出售，也可用石灰乳中和制得副產(chǎn)品石膏。

［板書］

Ca(OH)2＋H2SO4===CaSO4＋2H2O ［轉(zhuǎn)引］許多化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，化工生產(chǎn)中若能充分利用反應(yīng)熱，這對(duì)降低生產(chǎn)成本具有重要的意義。

［板書］

二、能量的充分利用

［過渡］硫酸工業(yè)生產(chǎn)中如何充分利用能量呢？

［師］下面是硫酸生產(chǎn)過程中所涉及的三步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。［投影］

1.S(s)＋O2(g)===SO2(g);ΔH=－297 kJ/mol 高溫111FeS2(s)＋O2(g)?????Fe2O3(s)＋2SO2(g);ΔH=－853 kJ/mol 423.SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l);ΔH=－130.3 kJ/mol ［師］很明顯，上述反應(yīng)均為典型的放熱反應(yīng)，假如我們能把這些熱量充分利用，有什么重要的意義呢？

請(qǐng)大家看以下投影資料。

［投影并講解］硫酸生產(chǎn)過程中要消耗大量的能量。例如，開動(dòng)機(jī)器設(shè)備(礦石粉碎機(jī)、運(yùn)輸裝置、鼓風(fēng)機(jī)、泵等)需要電能，維持接觸氧化適宜的溫度(400℃～500℃)需要熱能。由于硫酸生產(chǎn)過程中三個(gè)化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，可以充分利用這些反應(yīng)放出的熱能以降低生產(chǎn)成本。例如，在沸騰爐旁設(shè)置“廢熱”鍋爐，產(chǎn)生蒸氣來發(fā)電；在接觸室中設(shè)熱交換裝置，利用SO2氧化為SO3時(shí)放出的熱來預(yù)熱即將參加反應(yīng)的SO2和O2，使其達(dá)到適宜的反應(yīng)溫度。據(jù)測(cè)算，生產(chǎn)1 t硫酸約需消耗100 kW·h的電能，而相應(yīng)量反應(yīng)物在 生產(chǎn)過程中放出的反應(yīng)熱相當(dāng)于200 kW·h的電能。

［講解］以上資料顯示：硫酸生產(chǎn)中如能充分利用“廢熱”，則不僅不需要由外界向硫酸廠供應(yīng)能量，而且還可以由硫酸廠向外界輸送大量的能量。

［板書］若充分利用“廢熱”，則不僅不需要由外界向工廠供能，而且還可以由工廠向外界供能。

［過渡］以上我們實(shí)際上是從物質(zhì)和能量的充分利用討論了工業(yè)生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益問題。下面我們討論硫酸生產(chǎn)規(guī)模和廠址的選擇問題。

［板書］

三、生產(chǎn)規(guī)模和廠址選擇

［講解］現(xiàn)代化工生產(chǎn)一般要求有較大的規(guī)模。因?yàn)榇笮突a(chǎn)可以降低單位產(chǎn)量投資，便于熱能的綜合利用和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，因而總的經(jīng)濟(jì)效益較大。

［投影］據(jù)報(bào)道，國(guó)外一套年產(chǎn)40萬噸的硫磺制硫酸裝置比年產(chǎn)20萬噸的裝置成本降低14%；我國(guó)一套年產(chǎn)10萬噸的黃鐵礦制酸裝置比年產(chǎn)3萬噸的裝置成本降低23%。

［小結(jié)］考慮我國(guó)的實(shí)際情況，有關(guān)部門主張，在一般情況下，應(yīng)發(fā)展年產(chǎn)4萬噸以上的制硫酸裝置。

［板書］1.生產(chǎn)規(guī)模——年產(chǎn)4萬噸以上。

［過渡］化工廠廠址選擇是一個(gè)復(fù)雜的問題，它涉及原料、水源、能源、土地供應(yīng)、市場(chǎng)需求、交通運(yùn)輸和環(huán)境保護(hù)等諸多因素。

［投影］影響化工廠選址的部分因素：

［過渡］為什么要考慮上述那么多的因素呢？請(qǐng)大家以硫酸廠廠址選擇為例予以說明。

［提示大家閱讀課本最后兩個(gè)自然段進(jìn)行回答］

［學(xué)生閱讀完有關(guān)內(nèi)容后回答］硫酸是一種腐蝕性液體，不能像普通固體化工產(chǎn)品那樣可以較多地貯存，需要隨產(chǎn)隨銷。硫酸的運(yùn)輸費(fèi)用比較高。據(jù)估算1 t H2SO4的運(yùn)價(jià)約為同質(zhì)量黃鐵礦礦石的三倍。這樣就決定了硫酸廠靠近消費(fèi)中心比靠近原料產(chǎn)地更為有利。因此，考慮到綜合經(jīng)濟(jì)效益，硫酸廠廠址離硫酸消費(fèi)中心不能太遠(yuǎn)。在決定建廠規(guī)模時(shí)，可以考慮在消費(fèi)中心建廠規(guī)模大些，在邊遠(yuǎn)或硫酸用量不多的地區(qū)，建廠規(guī)模小些。

環(huán)保問題是硫酸廠選址的另一個(gè)重要因素。硫酸廠對(duì)環(huán)境的污染是比較嚴(yán)重的。限于當(dāng)前的技術(shù)水平，即使十分注意“三廢”處理，也難以達(dá)到較高的環(huán)保要求。因此，硫酸廠不應(yīng)建在人口稠密的居民區(qū)和環(huán)保要求高的地區(qū)。

［教師總結(jié)板書］2.廠址選擇——原料、水源、能源、交通、土地供應(yīng)、市場(chǎng)需求等。

［過渡］運(yùn)用我們剛才學(xué)過的知識(shí)討論兩個(gè)問題。［投影］

1.在以下條件下，你認(rèn)為A城市該不該建硫酸廠？

(1)A城市郊區(qū)有豐富的黃鐵礦資源，水源、能源充足，交通方便。

(2)A城市需使用硫酸的工業(yè)不多，而離它遠(yuǎn)的B城市卻是一個(gè)消耗硫酸甚多的工業(yè)城市。(3)A城市是一個(gè)風(fēng)光秀麗的旅游城市，對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求甚高，而且土地價(jià)格較貴，土地供應(yīng)緊張。

［學(xué)生討論回答］

［講解］我們對(duì)三個(gè)條件要全面分析：第一個(gè)條件有利于在A城市建硫酸廠；第二個(gè)條件從市場(chǎng)需求和運(yùn)輸成本考慮，在A城市建廠不如在B城市建廠；第三個(gè)條件從根本上否定了在A城市建廠的設(shè)想。因?yàn)橐粋€(gè)風(fēng)光秀麗的旅游城市，對(duì)環(huán)保的要求一定很高。而且該地的土地價(jià)格也較貴。如果在該地建污染比較嚴(yán)重的硫酸廠，必然破壞旅游資源，得不償失。所以應(yīng)該在B城市建硫酸廠，再運(yùn)輸少量硫酸到A城市供應(yīng)生產(chǎn)的需要，這樣的資源配置比較合理。

［投影］

2.有人建議在C地建一個(gè)大型磷肥廠，并配套建一個(gè)大型硫酸廠。分析以下情況，判斷此建議是否合理。

(1)C地是重要的農(nóng)業(yè)區(qū)，需消耗大量的肥料。

(2)C地有豐富的磷灰石礦藏，水源、能源充足，土地價(jià)格較低，土地供應(yīng)充足，交通方便。

(3)磷肥是由磷灰石［有效成分是Ca3(PO4)2］與H2SO4作用制得的，制造磷肥需消耗大量的硫酸。

(4)C地?zé)o磷肥廠和硫酸廠，在相鄰的D地有豐富的黃鐵礦資源。［學(xué)生討論回答］

［講解］題設(shè)有四個(gè)條件。第一個(gè)條件說明C地對(duì)于肥料有很大的市場(chǎng)需求。第二個(gè)條件指出C地有豐富的磷礦資源，而且其他條件也很優(yōu)越，適于建大型磷肥廠。第三個(gè)條件指出制造磷肥需消耗大量硫酸，暗示建磷肥廠必須配套建硫酸廠。第四個(gè)條件指出該地?zé)o硫酸廠，而鄰近的D地有豐富的黃鐵礦資源，通過運(yùn)輸黃鐵礦的方式在C地建硫酸廠是可行的。所以在C地建一個(gè)大型磷肥廠，并配套建一個(gè)大型硫酸廠的建議是正確的。

［布置作業(yè)］習(xí)題

一、2、3

二、1 ●板書設(shè)計(jì)

第二節(jié) 關(guān)于硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益的討論

一、環(huán)境保護(hù)與綜合利用原料 1.廢氣處理

①氨水吸收，再用硫酸處理 SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3

(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O ②用Na2SO3溶液吸收，然后加熱吸收液 SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3

2NaHSO3????Na2SO3＋SO2↑＋H2O ③用NaOH溶液吸收，再用石灰乳和O2處理 SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O Na2SO3＋Ca(OH)2===CaSO3↓＋2NaOH 2CaSO3＋O2===2CaSO4 ?

Ca(OH)2＋H2SO4===CaSO4＋2H2O

二、能量的充分利用

若能充分利用“廢熱”，則不僅不需要由外界向工廠供能，而且還可以由工廠向外界供能。

三、生產(chǎn)規(guī)模和廠址選擇 1.生產(chǎn)規(guī)模——年產(chǎn)4萬噸以上

2.廠址選擇——原料、水源、能源、交通、土地供應(yīng)、市場(chǎng)需求等。●教學(xué)說明

過去課本中關(guān)于化工生產(chǎn)的知識(shí)，只研究它的化學(xué)原理和簡(jiǎn)單生產(chǎn)流程，不研究經(jīng)濟(jì)效益問題，學(xué)生對(duì)化工生產(chǎn)的認(rèn)識(shí)也就是片面的，本節(jié)內(nèi)容對(duì)化工生產(chǎn)中的一些經(jīng)濟(jì)問題，作了常識(shí)性介紹。目的使學(xué)生對(duì)這些問題有一個(gè)初步的，概括的認(rèn)識(shí)。

教學(xué)中以硫酸工業(yè)為例，從環(huán)境保護(hù)和綜合利用原料，合理利用能量以及化工生產(chǎn)的規(guī)模和廠址選擇三個(gè)方面展開討論，將化工生產(chǎn)知識(shí)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)觀念密切結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，這對(duì)于他們今后參加社會(huì)主義建設(shè)極為有用。

在教學(xué)策略上本課盡可能采用資料、投影多媒體等教學(xué)手段，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。通過閱讀、討論、講解等教學(xué)方法，訓(xùn)練學(xué)生思維和閱讀能力，同時(shí)增進(jìn)師生之間，學(xué)生之間的交流與合作。

第二篇：硫酸工業(yè)發(fā)展史

摘 要:介紹了硫酸的發(fā)展歷史及運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)硫酸的原料結(jié)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)政策,硫酸工業(yè)的重要技術(shù)進(jìn)展對(duì)環(huán)境保護(hù)的影響和未來應(yīng)采取的對(duì)策。

硫酸是最重要的基礎(chǔ)化工原料之一,主要用于制造磷肥及無機(jī)化工原料,其次作為化工原料廣泛應(yīng)用于有色金屬的冶煉、石油煉制和石油化工、橡膠工業(yè)以及農(nóng)藥、醫(yī)藥、印染、皮革、鋼鐵工業(yè)的酸洗等。但是硫酸工業(yè)污染嚴(yán)重,硫酸工業(yè)的每一次技術(shù)進(jìn)步都是在提高硫利用率的同時(shí),減少?gòu)U氣、廢水的排放,提高廢熱利用效率,做到資源利用率的最大化。

硫酸工業(yè)發(fā)展史

硫酸工業(yè)已有 200多年的歷史。8世紀(jì)左右，阿拉伯人干餾綠礬（FeSO4·7H2O）得到一種腐蝕性液體，該液體即為硫酸。15世紀(jì)后半葉，B.瓦倫丁在其著作中，先后提到將綠礬與砂共熱，以及將硫磺與硝石混合物焚燃的兩種制取硫酸的方法。約1740年，英國(guó)人J.沃德首先使用玻璃器皿從事硫酸生產(chǎn)，器皿的容積達(dá)300l。在器皿中間歇地焚燃硫磺和硝石的混合物，產(chǎn)生的二氧化硫和氮氧化物與氧、水反應(yīng)生成硫酸，此即硝化法制硫酸的先導(dǎo)。16世紀(jì)初，在波西米亞（Bohemia）開始以硫酸鐵干餾法制造發(fā)煙硫酸。

1746年，英國(guó)人J.羅巴克依照以上方法，在伯明翰建成一座6英尺（lft=0.3048m)見方的鉛室，以間歇方式制造硫酸。成為世界上最早的鉛室法制酸工廠。1805年前后，首次出現(xiàn)在鉛室之外設(shè)置燃燒爐焚燃硫磺和硝石，使鉛室法實(shí)現(xiàn)了連續(xù)作業(yè)。1810年，英國(guó)人金·赫爾克開始采用連續(xù)方式焚硫，這是連續(xù)法生產(chǎn)硫酸的開端。

19世紀(jì)30年代，英國(guó)和德國(guó)相繼開發(fā)成功以硫鐵礦為原料的制酸技術(shù)。之后，利用冶煉煙氣制酸亦獲成功。

第二次世界大戰(zhàn)后，硫酸需求量迅速增加，硫酸工業(yè)發(fā)展逐漸加快。生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)為：生產(chǎn)裝置的大型化，開發(fā)和采用生產(chǎn)強(qiáng)度更高的新型反應(yīng)技術(shù)和新型單元操作設(shè)備，生產(chǎn)控制自動(dòng)化，節(jié)能與廢熱利用，新型材料的采用等。20世紀(jì)50年代初，德國(guó)和美國(guó)同時(shí)開發(fā)成功硫鐵礦沸騰焙燒技術(shù)；1964年，德國(guó)拜耳公司首先采用兩轉(zhuǎn)兩吸技術(shù)；1971年，德國(guó)拜耳公司又首先建成一座直徑4m的沸騰床轉(zhuǎn)化器；1972年，法國(guó)尤吉納-庫(kù)爾曼公司建成第一座以硫磺為原料的加壓法裝置，裝置操作壓力為0.5Mp,日產(chǎn)酸550t(100%H2SO4)；20世紀(jì)80年代初，前蘇聯(lián)學(xué)者提出非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化器，1982年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。其它還有：低溫位廢熱利用的發(fā)展，環(huán)狀及含銫低起活溫度新型催化劑的應(yīng)用，三廢治理及綜合利用等，都標(biāo)志著硫酸生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)展。

硫酸工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展二次轉(zhuǎn)化工藝

一次轉(zhuǎn)化流程的轉(zhuǎn)化率較低,僅95%左右,排放尾氣的二氧化硫濃度可達(dá)到14500mg/m3,直接排放會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境,需要進(jìn)行氨(堿)吸收處理。我國(guó)于1965年在上海硫酸廠首先采用兩次轉(zhuǎn)化技術(shù)并獲得成功,該技術(shù)隨后在全國(guó)推廣應(yīng)用并不斷完善和發(fā)展。1989年南化研究院完成了/3+20兩次轉(zhuǎn)化工業(yè)試驗(yàn),使二氧化硫轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步提高到99.7%以上。排放尾氣二氧化硫濃度在877mg/m3以下,滿足960mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)。由此可見,二次轉(zhuǎn)化工藝的應(yīng)用,促進(jìn)了硫酸工業(yè)的發(fā)展,同時(shí)降低了硫酸企業(yè)排放廢氣的污染物濃度,改善了大氣環(huán)境質(zhì)量。稀酸洗凈化

目前國(guó)內(nèi)制酸凈化流程有水洗和酸洗兩種,水洗工藝是我國(guó)為發(fā)展硫酸所獨(dú)創(chuàng)的凈化工藝,除砷、除氟效率高,對(duì)發(fā)展我國(guó)硫酸工業(yè)起了重大作用;但耗水量大、污水排放量大、硫資源損失大等,對(duì)新建工程已不再推薦水洗流程。

酸洗流程的特點(diǎn)是技術(shù)可靠,設(shè)備先進(jìn),除塵、除砷、除氟能滿足凈化要求,排污量小,操作費(fèi)用低,但一次投資較高。隨著國(guó)家環(huán)保條例的日趨嚴(yán)格和水資源的匱乏,新建硫酸裝置基本都采用稀酸洗凈化流程。低二氧化硫濃度制酸工藝

2002年,我國(guó)有色冶煉行業(yè)副產(chǎn)二氧化硫總量約6200k,t其中用于制酸的約4770k,t未經(jīng)治理而直接排入大氣的約1200k,t這不僅浪費(fèi)了大量的硫資源,而且對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。這類煙氣通常氣量及氣濃度波動(dòng)大,而且二氧化硫的平均含量低,不能用常規(guī)工藝制造硫酸。如何治理這類煙氣將直接關(guān)系到這類企業(yè)可否持續(xù)發(fā)展及生存。

國(guó)內(nèi)利用低濃度二氧化硫煙氣制硫酸主要有兩種工藝:一種是株州冶煉廠從丹麥引進(jìn)的WSA工藝,該工藝轉(zhuǎn)化率較高,尾氣能達(dá)標(biāo)排放,但裝置投資昂貴,操作要求相對(duì)苛刻,操作負(fù)荷彈性較小。另一種是非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化工藝。非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化裝置投資費(fèi)用較低,操作較易,對(duì)負(fù)荷波動(dòng)的適應(yīng)性較強(qiáng),較適合我國(guó)中、小型冶煉企業(yè)選用;但該工藝不能從根本上解決問題,而且尾氣排放不能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)存在的問題,國(guó)內(nèi)通常的做法是改變冶煉工藝,產(chǎn)生的二氧化硫濃度達(dá)到8%~12%,可以利用目前成熟的兩轉(zhuǎn)兩吸制酸工藝進(jìn)行制酸,二氧化硫的轉(zhuǎn)化率不低于99%,尾氣排放可以達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在不能改變冶煉工藝時(shí),對(duì)制酸后尾氣采用堿性液吸收,以達(dá)到國(guó)家環(huán)保要求。催化劑的改進(jìn)

硫酸催化劑是轉(zhuǎn)化率高低的關(guān)鍵因素,從鉑系到鐵系,最后發(fā)展到釩系,除轉(zhuǎn)化率不斷提高外,其耐砷、耐氟等抗毒物能力不斷增強(qiáng)。目前國(guó)外催化劑的研究比較活躍,不斷有新產(chǎn)品推出,除原有型號(hào)外,還開發(fā)了含銫催化劑,轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.7%~99.8%,排放尾氣中二氧化硫含量減少36%~50%。國(guó)內(nèi)催化劑目前在裝填量、總轉(zhuǎn)化率和使用活性方面存在較大差距,兩轉(zhuǎn)兩吸工藝轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.5%已屬不易,多數(shù)僅98.0%~99.3%,排放尾氣達(dá)不到環(huán)保要求。建議加強(qiáng)催化劑的研究,提高其轉(zhuǎn)化率,減少污染物排放量。對(duì)策和展望注重環(huán)境保護(hù)

硫酸工業(yè)是一個(gè)污染較重的行業(yè),隨著技術(shù)進(jìn)步和嚴(yán)格管理,對(duì)環(huán)境影響的程度亦日漸降低。目前,我國(guó)規(guī)定硫酸排放尾氣二氧化硫濃度為960mg/m3,但工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)由于空氣污染,大氣中的二氧化硫濃度已經(jīng)超標(biāo),必須在達(dá)標(biāo)排放的基礎(chǔ)上進(jìn)行治理,滿足總量控制的要求,降低對(duì)大氣環(huán)境的污染。對(duì)于生產(chǎn)中的酸性廢水,一方面通過工藝過程的改進(jìn)減少酸性廢水的產(chǎn)生,另一方面對(duì)排放的污水以石灰乳或電石渣等中和處理,達(dá)標(biāo)后排放。以硫鐵礦為原料的硫酸生產(chǎn)企業(yè),還生產(chǎn)含鐵的礦渣,目前許多企業(yè)將礦渣外售,供水泥和鋼鐵工業(yè)使用,有的企業(yè)綜合利用硫鐵礦渣制成鐵系的涂料產(chǎn)品,暫時(shí)不能利用的設(shè)置渣場(chǎng)堆放。總之,對(duì)硫酸生產(chǎn)所排放的廢氣、廢水及廢渣仍應(yīng)繼續(xù)治理,盡可能降低其危害生命和對(duì)環(huán)境的影響,使硫酸工業(yè)自身得以持續(xù)發(fā)展。

河南省硫酸企業(yè)較多,但規(guī)模較小,最大的僅25萬t/a,且工藝落后,有眾多冶煉煙氣制酸還采用一轉(zhuǎn)一吸工藝,即浪費(fèi)了硫資源又污染了環(huán)境。我省是一個(gè)農(nóng)業(yè)大省,需要發(fā)展硫酸以促進(jìn)磷復(fù)肥的發(fā)展,應(yīng)立足于硫鐵礦制酸和冶煉煙氣制酸,同時(shí)有條件地發(fā)展硫黃制酸。在采用新工藝的同時(shí),二氧化硫控制區(qū)還應(yīng)采取尾氣吸收工藝來減少二氧化硫排放量。加強(qiáng)新工藝開發(fā)應(yīng)用

目前,國(guó)外對(duì)改進(jìn)硫酸工藝進(jìn)行了廣泛的研究,有多項(xiàng)成熟的工藝應(yīng)用于硫酸生產(chǎn),其主要有加拿大Cansolv工藝公司開發(fā)的在一轉(zhuǎn)一吸裝置后增設(shè)一套吸收系統(tǒng),用二胺溶液吸收尾氣中的二氧化硫,然后通過加熱汽提,解吸出純凈的二氧化硫,返回干燥塔循環(huán)使用,裝置的最終二氧化硫排放濃度可低至50mg/m3;LockwoodGreenePetersen公司開發(fā)的SPANE工藝,意即接近于零排放的硫酸生產(chǎn)工藝,是將古老的塔式法與現(xiàn)代的接觸法工藝相結(jié)合,裝置的投資相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)兩轉(zhuǎn)兩吸的93%,操作能耗相當(dāng)于79%,尾氣二氧化硫濃度為8.8mg/m3;印度Poseidom工程咨詢公司開發(fā)的尾氣循環(huán)工藝,將一部分三氧化硫吸收塔排出的尾氣送回二氧化硫轉(zhuǎn)化器,代替空氣作為冷激氣,采用一轉(zhuǎn)一吸工藝時(shí),尾布均勻,其活性組分的主要晶相是C-Fe2O3,而采用其他方法生產(chǎn)的催化劑主要晶相是A-Fe2O3。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[4],不同晶相的Fe2O3還原后的催化劑,其一氧化碳變換反應(yīng)的活化能不同,A-Fe2O3還原后的一氧化碳變換反應(yīng)活化能約為108.8kJ/mo,l而C-Fe2O3還原后的一氧化碳變換反應(yīng)活化能約為50.2kJ/mol,因此C-Fe2O3的活性明顯高于A-Fe2O3的活性。另外C-Fe2O3的晶格常數(shù)為8.33!,屬于立方晶系結(jié)構(gòu),而還原后的催化劑Fe3O4晶格常數(shù)為8.39!,也屬于立方晶系結(jié)構(gòu),因此B113催化劑還原前后晶系和晶格常數(shù)變化很小,提高了催化劑使用強(qiáng)度,而A-Fe2O3屬于立方晶系結(jié)構(gòu),晶格常數(shù)為5.414!,與還原后Fe3O4的晶系和晶格常數(shù)有較大的變化,故使用時(shí)易引起催化劑強(qiáng)度下降。

綜上所述,B113催化劑具有低溫活性好、活性溫區(qū)寬、機(jī)械強(qiáng)度高等特點(diǎn),是一種節(jié)能型變換催化劑。3.2 蒸汽消耗低由于B113催化劑的反應(yīng)活化性能低,本征活化能為70.53kJ/mo,l蒸汽的消耗低于同類催化劑水平。從運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看,去除由于原料氣中氧含量和一氧化碳含量巨大波動(dòng)造成蒸汽消耗增高的原因,汽氣比仍小于0.6。抗干擾能力強(qiáng)

在化工生產(chǎn)操作過程中,都不可避免地遭受主觀客觀、內(nèi)部外部等因素的干擾。例如,電、蒸汽以及儀表空氣等的突然中斷,操作人員的疏忽,催化劑飛溫;水煤氣中硫化氫含量偏高等。2003年8月,由于造氣爐煤氣閥門故障,原料氣中氧含量超標(biāo),最高氧含量達(dá)0.7%,變換爐熱點(diǎn)溫度到達(dá)627e。通過增加蒸汽調(diào)節(jié)床層溫度,降低負(fù)荷維持生產(chǎn),在高氧氣量的情況下,系統(tǒng)運(yùn)行5h。2004年9月由于連綿的雨水,使蒸汽溫度降低到205e,入爐煤氣溫度不足260e,床層溫度只有340e,裝置仍然能滿足后續(xù)工段的滿負(fù)荷運(yùn)行。開停車方便

B113催化劑的開停車非常方便。短期的停車只需蒸汽保溫,當(dāng)床層溫度不低于290e時(shí),開車只需要1~2h,出口一氧化碳可達(dá)到規(guī)定指標(biāo)。長(zhǎng)期停車如果不檢查變換爐內(nèi)部,催化劑不必氧化,簡(jiǎn)單隔離即可,但與空氣和工藝氣體不能接觸。盡管溫度降低到露點(diǎn)以下時(shí)蒸汽會(huì)在催化劑上冷凝成水,但對(duì)催化劑無損害。如果床層溫度降到常溫,則需要進(jìn)行升溫操作,升溫介質(zhì)可用轉(zhuǎn)化工藝氣、過熱蒸汽、氮?dú)狻某厣郎氐介_車10h即可完成。參考文獻(xiàn):

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第三篇：【鼎尖教案】高中化學(xué)(大綱版)第三冊(cè) 第五單元 硫酸工業(yè) 第二節(jié)關(guān)于硫酸工業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益的討論(備課

●備課資料

一、2005年我國(guó)硫酸需求預(yù)測(cè)

據(jù)專家估計(jì)，2005年我國(guó)硫酸產(chǎn)品的需求量就達(dá)2776.03萬噸。

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，特別是磷肥產(chǎn)量的不斷增長(zhǎng)，硫酸產(chǎn)品的需求量也在不斷地增長(zhǎng)，90年代以前，雖然表觀消費(fèi)量增長(zhǎng)較快，但進(jìn)口量很小。近年來我國(guó)硫酸產(chǎn)品的凈進(jìn)口量和表觀消費(fèi)量逐年增加。

目前我國(guó)硫酸產(chǎn)品消費(fèi)構(gòu)成為：化肥約占72%，化工產(chǎn)品約占10%，輕工產(chǎn)品約占7%，其他約占11%。化肥是硫酸消費(fèi)的最大用戶。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，化肥的用量在逐年增長(zhǎng)，特別是高效復(fù)合型化肥將是今后化肥工業(yè)的發(fā)展方向，致使對(duì)硫酸產(chǎn)品需求量的增長(zhǎng)將有較大的促進(jìn)。

硫酸作為一種無機(jī)強(qiáng)酸產(chǎn)品在我國(guó)發(fā)展很快，1994年我國(guó)硫酸的產(chǎn)量為1530.4萬噸，到了1998年我國(guó)硫酸產(chǎn)量已達(dá)1911.4萬噸，平均每年增長(zhǎng)95.25萬噸，平均年增長(zhǎng)率為5.8%。預(yù)計(jì)2005年我國(guó)硫酸產(chǎn)量可達(dá)2687.5萬噸。

近年來，隨著我國(guó)化肥工業(yè)的飛速發(fā)展，硫酸產(chǎn)品的消費(fèi)量也在不斷遞增，1994年我國(guó)硫酸產(chǎn)品的表觀消費(fèi)量為1530.5萬噸，到了1998年我國(guó)硫酸表觀消費(fèi)量已達(dá)到了1940.6萬噸，平均每年表觀消費(fèi)量增長(zhǎng)102.5萬噸，平均年表觀消費(fèi)增長(zhǎng)率為6.15%。

因此，按近年我國(guó)硫酸產(chǎn)量和消費(fèi)量的平均增長(zhǎng)率推算，到2005年我國(guó)硫酸產(chǎn)量將滿足不了需求，約有89萬噸的缺口。

目前，我國(guó)硫酸工業(yè)與國(guó)外比較，存在的主要問題是規(guī)模小、熱利用率不高等。開發(fā)大規(guī)模、低能耗的硫酸生產(chǎn)裝置，前景看好。

二、我國(guó)硫酸工業(yè)存在三方面問題

國(guó)家化工品質(zhì)量抽查中發(fā)現(xiàn)，我國(guó)硫酸工業(yè)目前主要存在以下三方面問題： 一是產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)不規(guī)范仍然存在。一些小型企業(yè)產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)手段不完善，計(jì)量器具校驗(yàn)不定期，標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定不規(guī)范，有個(gè)別企業(yè)甚至連工業(yè)硫酸(GB534－89)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)文本也沒有。

二是國(guó)內(nèi)工業(yè)硫酸已供大于求，但一些企業(yè)仍盲目上馬。國(guó)內(nèi)的部分企業(yè)缺乏必要的市場(chǎng)預(yù)測(cè)和論證，依舊建設(shè)新的裝置和擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。同時(shí)受進(jìn)口化肥、硫酸的沖擊，硫酸需求量減少，導(dǎo)致供大于求的局面更趨嚴(yán)重。

三是企業(yè)競(jìng)相將硫鐵礦制酸改為硫磺制酸。各企業(yè)為了降低成本，紛紛將硫鐵礦制酸改為硫磺制酸，但這勢(shì)必直接影響硫鐵礦制酸工業(yè)的健康發(fā)展，同時(shí)，還使我國(guó)硫磺制酸行業(yè)易受國(guó)際市場(chǎng)的控制。

三、硫酸工業(yè)面臨兩大挑戰(zhàn)

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，資源利用和技術(shù)改進(jìn)仍是硫酸工業(yè)生存和發(fā)展面臨的兩大挑戰(zhàn)。

硫磺資源有限影響硫酸工業(yè)發(fā)展。近年來，各企業(yè)為了降低成本，競(jìng)相將硫鐵礦制酸改為硫磺制酸，國(guó)際間硫磺需求量的短缺也促使國(guó)內(nèi)硫磺制酸裝置紛紛上馬。按2010年遠(yuǎn)景規(guī)劃，我國(guó)將在云南和貴州興建兩個(gè)大型磷肥基地，自然增大了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)硫酸的需求量。據(jù)估計(jì)，屆時(shí)我國(guó)對(duì)硫磺的年進(jìn)口將達(dá)4萬萬噸，我國(guó)也將成為世界最大的硫磺進(jìn)口國(guó)，同時(shí)面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增大。國(guó)內(nèi)大部分硫磺制酸裝置以進(jìn)口硫磺為原料，影響硫磺市場(chǎng)價(jià)格的因素不僅是世界硫磺的供需平衡，還包括國(guó)內(nèi)商家對(duì)硫磺資源的需求，據(jù)估計(jì)，隨我國(guó)硫磺進(jìn)口量的不斷增長(zhǎng)，至2000年底之前，全球硫磺供求關(guān)系將呈現(xiàn)新局面，甚至在年初硫磺價(jià)格就會(huì)開始上漲。大量進(jìn)口硫磺制酸勢(shì)必影響硫鐵礦制酸工業(yè)的健康發(fā)展，同時(shí)也使我國(guó)硫磺制酸行業(yè)易受國(guó)際市場(chǎng)的控制。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，為防止國(guó)內(nèi)行業(yè)過分依賴進(jìn)口資源而再度出現(xiàn)此類現(xiàn)象，進(jìn)口硫磺的數(shù)量必須適度控制，力求使世界過剩量維持足夠水平，防止硫磺價(jià)格的上漲，我國(guó)已嚴(yán)格了硫

磺進(jìn)口審批手續(xù)，并要求現(xiàn)有硫鐵礦制酸裝置要審慎，嚴(yán)禁輕易將硫鐵礦制酸改為硫磺制酸，力求每年必須進(jìn)口的硫磺數(shù)量保持較低水平，便于應(yīng)對(duì)國(guó)際市場(chǎng)的變化。我國(guó)硫鐵礦制酸仍占硫酸產(chǎn)量的大部分，近年貴州省發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量逾百億噸的特大型硫鐵礦，該礦具有礦質(zhì)好、易開采、成本低的特點(diǎn)，顯然，這一新礦的發(fā)現(xiàn)與開發(fā)，不僅能為西南地區(qū)的硫酸工業(yè)提供大量質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的原料，同時(shí)，隨我國(guó)加工外油能力的增大，石油中可回收大量硫酸，也為我國(guó)硫資源供應(yīng)開辟了令人樂觀的前景。為使硫酸行業(yè)具備回避進(jìn)口、減少國(guó)際市場(chǎng)沖擊的能力，我國(guó)應(yīng)合理調(diào)整資源利用結(jié)構(gòu)，立足于本國(guó)資源，加速開發(fā)現(xiàn)有資源，如貴州新礦，同時(shí)保護(hù)現(xiàn)有礦山的生產(chǎn)能力，使國(guó)內(nèi)在硫資源供應(yīng)上保持足夠的實(shí)力，當(dāng)然，這需要政策的傾斜和各級(jí)主管部門給予經(jīng)濟(jì)上的扶持，而且，應(yīng)利用有色冶煉工業(yè)迅速發(fā)展的有利形勢(shì)，發(fā)展煙氣制酸技術(shù)，而對(duì)于進(jìn)口原料合理調(diào)節(jié)，價(jià)廉多進(jìn)、價(jià)高少進(jìn)，既可以充分利用，又不能過分依賴。

硫酸生產(chǎn)污染嚴(yán)重。相比而言，以硫磺為原料則可使凈化污水中不含砷、氟重金屬等雜質(zhì)，易達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。但硫鐵礦制酸畢竟是我國(guó)硫酸生產(chǎn)的重頭戲，我國(guó)必須對(duì)硫鐵礦制酸加大科技投入，依托科技創(chuàng)新改進(jìn)生產(chǎn)工藝，降低成本，有效利用我國(guó)資源優(yōu)勢(shì)，盡量減少進(jìn)口，降低對(duì)國(guó)際市場(chǎng)的依賴。

硫酸工業(yè)協(xié)會(huì)武希彥理事長(zhǎng)介紹說，硫酸工業(yè)加強(qiáng)環(huán)境污染的治理，嚴(yán)格評(píng)價(jià)硫鐵礦制酸工藝，控制污物排放量也是行業(yè)工作重點(diǎn)。硫鐵礦制酸污染嚴(yán)重的原因不僅僅在于工藝，我國(guó)現(xiàn)有的硫酸生產(chǎn)廠家近600個(gè)，多數(shù)規(guī)模小、布點(diǎn)廣泛，不僅不利于管理，還給周圍環(huán)境造成極大的危害，部分小硫酸廠廢氣、廢水排放超標(biāo)。據(jù)報(bào)道，國(guó)內(nèi)工業(yè)硫酸已供大于求，但一些企業(yè)對(duì)市場(chǎng)缺乏必要的預(yù)測(cè)和論證，只顧及眼前利益，依舊建設(shè)新裝置和擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，同時(shí)受進(jìn)口化肥、硫酸的沖擊，供大于求的局面日趨嚴(yán)重。各自為政、混亂生產(chǎn)致使有些企業(yè)產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)手段不規(guī)范。一方面是企業(yè)面臨嚴(yán)峻的治污任務(wù)，一方面是有些企業(yè)盲目上馬，如此惡性循環(huán)的原因就是行業(yè)缺乏有序的宏觀調(diào)控，大量的資金擱置在生產(chǎn)過剩產(chǎn)品的工藝上，與其如此，莫不如增加技術(shù)改造的投入，通過大型化、集約化和科技創(chuàng)新改進(jìn)現(xiàn)有工藝，有效利用資源；消滅污染，加強(qiáng)環(huán)境治理。

四、硫磺制酸應(yīng)在幾方面加大研究和開發(fā)力度

專家認(rèn)為，雖然我國(guó)硫磺制酸近幾年得到較大發(fā)展，但與國(guó)外比還有較大差距，為了加快我國(guó)硫磺制酸的發(fā)展，應(yīng)在以下幾方面加大研究和開發(fā)力度：

1.裝置大型化。據(jù)資料介紹，硫磺制酸裝置能力在1200 t/d以上時(shí)，國(guó)外硫磺制酸裝置最大規(guī)模已達(dá)3000 t/d，大部分裝置在1000 t/d以上，因此我們應(yīng)著手開發(fā)1000 t/d以上的大型硫磺制酸裝置。

2.采用先進(jìn)的技術(shù)工藝。兩轉(zhuǎn)兩吸流程在工藝、設(shè)備上已日趨成熟，新建裝置應(yīng)盡量采用兩轉(zhuǎn)兩吸流程，同時(shí)應(yīng)選用高活性、低燃點(diǎn)的新型釩催化劑，從而提高轉(zhuǎn)化率，降低能耗和減少二氧化硫排放。

3.綜合利用余熱資源。應(yīng)充分利用硫磺制酸過程中產(chǎn)生的大量高、中、低溫余熱。高、中溫余熱可用于產(chǎn)生中壓或次高壓蒸氣，低溫余熱可利用HRS裝置回收低壓蒸氣。

4.消化吸收引進(jìn)的國(guó)外先進(jìn)設(shè)備。我國(guó)新建或改建硫酸裝置中從國(guó)外引進(jìn)了許多先進(jìn)裝置，如上海硫酸廠15萬噸/年硫磺制酸裝置引進(jìn)了美國(guó)TECHNOTHERM公司制造的火管鍋、日本的硫磺泵和硫磺噴槍等。這些設(shè)備使用壽命長(zhǎng)，性能好，國(guó)內(nèi)廠家應(yīng)積極消化吸收其制造技術(shù)，提高我國(guó)硫磺制酸裝置總體水平。

5.提高裝置自動(dòng)化水平。硫磺制酸流程簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，工藝穩(wěn)定，容易實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)控制。目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有硫磺制酸裝置與國(guó)際先進(jìn)水平相比有很大差距，在新建或改建硫磺制酸裝置時(shí)，應(yīng)采用微機(jī)集散控制系統(tǒng)，提高裝置的自動(dòng)化水平。

五、研究性課題示例

工業(yè)設(shè)計(jì)：化工廠的選址以及工藝流程的設(shè)計(jì)。

研究建議：諸如硫酸廠、硝酸廠等化工廠的選址直接關(guān)系到人們的生活、工廠的持續(xù)性發(fā)展。選址需選擇在遠(yuǎn)離市民生活區(qū)，需選擇在交通發(fā)達(dá)、水源豐富的地方，需考慮到環(huán)境保護(hù)措施，如尾氣的排放等等因素。

參考答案：

按現(xiàn)代的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，需要建立生態(tài)工業(yè)園區(qū)。所謂生態(tài)工業(yè)園區(qū)，就是依據(jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論和工業(yè)生態(tài)學(xué)原理而設(shè)計(jì)成的一種新型工業(yè)組織形態(tài)，是生態(tài)工業(yè)的聚集場(chǎng)所。生態(tài)工業(yè)園區(qū)遵從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的減量化(Reduce)、再使用(Reuse)、再循環(huán)(Recycle)的3R原則，其目標(biāo)是盡量減少區(qū)域廢物，將園區(qū)內(nèi)一個(gè)工廠或企業(yè)產(chǎn)生的副產(chǎn)品用作另一個(gè)工廠的投入或原材料，通過廢物交換循環(huán)利用、清潔生產(chǎn)等手段，最終實(shí)現(xiàn)園區(qū)的污染物“零排放”。工業(yè)生態(tài)學(xué)將工業(yè)園區(qū)這樣一個(gè)人工生態(tài)系統(tǒng)設(shè)想為自然生態(tài)系統(tǒng)，也存在著物質(zhì)、能量和信息的流動(dòng)與儲(chǔ)存，并通過工業(yè)代謝研究，利用生態(tài)系統(tǒng)整體性原理，將各種原料、產(chǎn)品、副產(chǎn)物乃至所排放的廢物，利用其物理、化學(xué)成分間的相互聯(lián)系、相互作用，互為因果的組成一個(gè)結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)的共生網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。從環(huán)境保護(hù)角度來看，生態(tài)工業(yè)園區(qū)才是最具環(huán)保意義和生態(tài)綠色概念的工業(yè)園區(qū)。

生態(tài)工業(yè)園區(qū)與一般的工業(yè)園區(qū)是有本質(zhì)區(qū)別的，其園區(qū)內(nèi)企業(yè)之間的關(guān)系更為復(fù)雜，并且生態(tài)工業(yè)園區(qū)的建立要比一般的工業(yè)園區(qū)困難得多。在生態(tài)工業(yè)園區(qū)中，由于一個(gè)企業(yè)產(chǎn)生的“廢物”或副產(chǎn)品是另一個(gè)企業(yè)的“營(yíng)養(yǎng)物”，園區(qū)內(nèi)彼此靠近的工業(yè)企業(yè)或公司就形成一個(gè)相互依存、類似于自然生態(tài)食物鏈過程的“工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)”。我們通常用“工業(yè)共生”“要素耦合”和“工業(yè)生態(tài)鏈”等概念來表征這種工業(yè)企業(yè)之間的關(guān)系。

生態(tài)工業(yè)園區(qū)大致可分為3種類型，即改造型、全新型和虛擬型。改造型園區(qū)是對(duì)現(xiàn)已存在的工業(yè)企業(yè)通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)改造，在區(qū)域內(nèi)成員間建立起廢物和能量的交換關(guān)系；全新型園區(qū)是在園區(qū)良好規(guī)劃和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，從無到有地進(jìn)行開發(fā)建設(shè)，使得企業(yè)間可以進(jìn)行廢物、廢熱等的交換；虛擬型園區(qū)不嚴(yán)格要求其成員在同一地區(qū)，它是利用現(xiàn)代信息技術(shù)，通過園區(qū)信息系統(tǒng)，首先在計(jì)算機(jī)上建立成員間的物、能交換聯(lián)系，然后再在現(xiàn)實(shí)中加以實(shí)施，這樣園區(qū)內(nèi)企業(yè)可以和園區(qū)外企業(yè)發(fā)生聯(lián)系。虛擬型園區(qū)可以省去一般建園所需的昂貴的購(gòu)地費(fèi)用，避免建立復(fù)雜的園區(qū)系統(tǒng)和進(jìn)行艱難的工廠遷址工作，具有很大的靈活性，其缺點(diǎn)是可能要承擔(dān)較昂貴的運(yùn)輸費(fèi)用。

比如，浙江省衢州沈家工業(yè)園區(qū)位于錢塘江上游，緊臨無機(jī)化工原料基地和氟化工基地，易獲得充足的化工原料，具備發(fā)展精細(xì)化工的有利條件。該園區(qū)現(xiàn)已有幾十家化工企業(yè)入駐發(fā)展，并已成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展支柱，但由于化工企業(yè)易造成環(huán)境污染，使得園區(qū)保持水體清潔的任務(wù)十分艱巨。該園區(qū)在建設(shè)規(guī)劃過程中，著重從以下幾個(gè)方面入手：

①產(chǎn)品規(guī)劃和物質(zhì)集成：通過對(duì)園區(qū)的產(chǎn)品和企業(yè)現(xiàn)狀的充分分析，綜合考慮集聚性、市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)性、技術(shù)可行性等因素，辨析出適合沈家園區(qū)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品集合；在以上工作的基礎(chǔ)上，提出了物質(zhì)替代和源頭削減、廢物的利用和交換、廢物再循環(huán)3個(gè)不同層次上的物質(zhì)集成方案；最后對(duì)園區(qū)企業(yè)區(qū)劃進(jìn)行了探討。

②廢水集成：在對(duì)園區(qū)企業(yè)用水、排水整體情況進(jìn)行科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，詳細(xì)討論了在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)間及園區(qū)整體3個(gè)不同的空間范圍內(nèi)擬采用的技術(shù)性對(duì)策，以有效改善園區(qū)的廢水系統(tǒng)和園區(qū)整體水環(huán)境；提出了包括加強(qiáng)對(duì)企業(yè)的用水、排污、治污信息進(jìn)行采集和加工，合理的水資源收費(fèi)和廢水處理設(shè)施使用收費(fèi)等在內(nèi)的一系列管理方案，對(duì)企業(yè)的用水、排水行為進(jìn)行調(diào)節(jié)。

③信息系統(tǒng)建設(shè)：該系統(tǒng)包括入園企業(yè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)和生態(tài)工業(yè)園區(qū)管理信息系統(tǒng)。前者能夠科學(xué)評(píng)價(jià)企業(yè)發(fā)展前景、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益以及入園后對(duì)園區(qū)貢獻(xiàn)等多方面因素，為園區(qū)的招商管理和決策提供依據(jù)；后者將推動(dòng)園區(qū)的高效管理，并為企業(yè)和園區(qū)的互動(dòng)提供重

要途徑。

*研究性課題推薦 課題一

社會(huì)調(diào)查：酸雨對(duì)我國(guó)名勝古跡的影響。

研究建議：可選擇一些旅游景點(diǎn)，如敦煌莫高窟、張家界、九寨溝等名勝，走訪當(dāng)?shù)乩先耍殚啴?dāng)?shù)氐牡胤街荆次覈?guó)近年來隨著工業(yè)的發(fā)展，酸雨程度的強(qiáng)弱以及采取的措施。

課題二

調(diào)查受大氣污染嚴(yán)重的地區(qū)和大氣污染影響較小的地區(qū)，居民醫(yī)療費(fèi)用在總支出中所占的比例，哪些疾病所占的費(fèi)用比例最大？與當(dāng)?shù)啬男┕S的廢氣排放有關(guān)？

第四篇：硫酸工業(yè) 第一節(jié) 接觸法制硫酸

[硫酸工業(yè) 第一節(jié) 接觸法制硫酸]

“硫酸的工業(yè)制法——接觸法”教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】（1）能準(zhǔn)確表述接觸法制硫酸的三個(gè)重要階段、反應(yīng)原理及主要設(shè)備的名稱、構(gòu)造和作用，硫酸工業(yè) 第一節(jié) 接觸法制硫酸。（2）能說明黃鐵礦鍛燒前粉碎的原因，通入強(qiáng)大空氣流的目的、爐氣凈化的原因和方法。（3）能說明熱交換器怎樣進(jìn)行熱交換，吸收塔怎樣吸收三氧化硫的。（4）能解釋和說明加快和充分吸收三氧化硫的措施。（5）能說出二氧化硫在大氣中的危害、酸雨的成因及大氣污染的主要來源。（6）能說出環(huán)境污染的主要方面及防止污染的一些措施，增強(qiáng)環(huán)境意識(shí)作環(huán)境保護(hù)的宣傳者、行動(dòng)者。（7）能通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，說明工業(yè)生產(chǎn)中加快反應(yīng)，提高原料利用率，節(jié)約能源及環(huán)境保護(hù)的一些措施和方法。（8）掌握多步反應(yīng)計(jì)算題的簡(jiǎn)單解法即關(guān)系式法。【教學(xué)重點(diǎn)】接觸法制硫酸的化學(xué)反應(yīng)原理，環(huán)境污染的危害及環(huán)境保護(hù)的重要性。【教學(xué)難點(diǎn)】主要設(shè)備的構(gòu)造和物料流動(dòng)的方式、有關(guān)的化工生產(chǎn)原理。【教學(xué)過程】[投影]學(xué)習(xí)目標(biāo)即教學(xué)目標(biāo)[敘述引入]同學(xué)們，我們初中學(xué)習(xí)過硫酸的知識(shí)，硫酸是化學(xué)工業(yè)中最重要的產(chǎn)品之一。它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和國(guó)防建設(shè)中，具有十分廣泛的用途。[投影]硫酸可以用來制化肥，如磷肥、氮肥等。可以在金屬加工和金屬制品電鍍以前，除去金屬表面的氧化物膜，可以制取許多有實(shí)用價(jià)值的硫酸鹽，如硫酸銅、硫酸亞鐵等，還可用于精煉石油，制造炸藥、農(nóng)藥、染料等，實(shí)驗(yàn)室中常用作干燥劑。[設(shè)疑引入]硫酸有那么多用途，工業(yè)上是如何生產(chǎn)的呢？請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)所學(xué)過的硫及其氧化物知識(shí)，討論生產(chǎn)硫酸的原理。[說明]許多同學(xué)想到用硫燃燒生成二氧化硫，這固然是一種方法，但根據(jù)我國(guó)資源情況，實(shí)際生產(chǎn)中通常用燃燒黃鐵礦的方法來制取二氧化硫，二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫，是在接觸室內(nèi)進(jìn)行的，因此，稱為接觸法制硫酸。[投影板書]課題、標(biāo)題及原理[銜接過渡]接觸法制硫酸分三個(gè)階段，第一階段是二氧化硫的制取和凈化，第二階段是二氧化硫氧化成三氧化硫，第三階段是三氧化硫的吸收和硫酸的生成，我們看到一階段。[投影板書]第一階段及反應(yīng)原理[講述]分析講述黃鐵礦燃燒反應(yīng)的方程式，交代配平方法（奇偶法）[出示模型]講解沸騰爐的構(gòu)造。[動(dòng)畫顯示]沸騰爐內(nèi)物料進(jìn)出方式[投影]思考討論1．焙燒黃鐵礦的爐子為什么叫沸騰爐？黃鐵礦為什么要粉碎？為什么通入強(qiáng)大的空氣流？燃燒黃鐵礦為什么不要多加燃料？2．為什么通入接觸室的混全氣體必須凈化？怎樣凈化？?jī)艋髿怏w成分是什么？[強(qiáng)調(diào)講述]黃鐵礦燃燒反應(yīng)是放熱的，故燃燒的黃鐵礦不需要多加燃料，擴(kuò)大反應(yīng)物的接觸面，通入強(qiáng)大的空氣流可以加快反應(yīng)，提高原料利用率，這種方法常用于工業(yè)生產(chǎn)中。[銜接過渡]被凈化后的爐氣主要成分是二氧化硫、氧氣和氮?dú)猓叵螺^難轉(zhuǎn)化為三氧化硫，加熱到400~500℃，在催化劑的作用下，能較快地轉(zhuǎn)化為三氧化硫，請(qǐng)寫出反應(yīng)方程式，說明反應(yīng)特點(diǎn)。[投影板書]第二階段及有關(guān)反應(yīng)原理[反饋矯正]根據(jù)學(xué)生討論情況，說明書寫方程式，注意事項(xiàng)，交代清楚反應(yīng)的特點(diǎn)，說明高溫和使用催化劑可以加快反應(yīng)，縮短生產(chǎn)時(shí)間，提高效率。[動(dòng)畫顯示]氣體流向。[投影]填空3．接觸室中熱交換氣的作用是_______________________________________________4．從接觸室出來的氣體成分是_________，原因是_____________________________[強(qiáng)調(diào)講述]熱交換氣中冷熱氣體的流向是相反的，冷的氣體（SO2、O2、N2）被預(yù)熱，而熱的氣體（SO3、SO2、O2、N2）被冷卻，這種方式能夠節(jié)約能源，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用。二氧化硫與氧氣生成三氧化硫的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，因此從接觸室出來的氣體為三氧化硫、二氧化硫、氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚狻銜接過渡]從接觸室內(nèi)出來的混合氣體，通入吸收塔內(nèi)，三氧化硫被吸收轉(zhuǎn)化為硫酸，該階段稱為三氧化硫的吸收和硫酸的生成。[投影板書]第三階段及反應(yīng)原理[投影]5．吸收三氧化硫?yàn)槭裁床挥盟拖×蛩岫?8.3%的濃硫酸？濃硫酸為什么必須從塔頂噴下？[講解]三氧化硫與水反應(yīng)，放出大量的熱，用水或稀硫酸吸收三氧化硫易形成酸霧，酸霧的形成不利于氣體三氧化硫被進(jìn)一步吸收，吸收速度慢，且吸收不完全，98.3%的濃硫酸從塔頂淋下，氣體由下往上，流向相反，充分接觸，吸收更完全，由此看來工業(yè)生產(chǎn)上特別重視生產(chǎn)的速度及原料的利用率。[出示模型]講解吸收塔構(gòu)造。[動(dòng)畫顯示]三氧化硫的吸收過程。[總結(jié)歸納、動(dòng)畫顯示]設(shè)備流程、生產(chǎn)流程。[投影]6．接觸法制硫酸分幾個(gè)階段？有幾個(gè)重要反應(yīng)？幾種典型設(shè)備？幾種凈化方式？幾個(gè)地方運(yùn)用逆流原理？幾個(gè)地方采用了加快反應(yīng)的措施？幾個(gè)地方采用了充分利用原料的措施？[歸納講述]同學(xué)們，我們通過接觸法制硫酸的學(xué)習(xí)，了解了工業(yè)制硫酸的原理，但這還是不夠的，工業(yè)生產(chǎn)中還有很多問題要處理，例如，如何提高原料的利用率，如何加快反應(yīng)的進(jìn)程，如何節(jié)約能源降低成本，如何保護(hù)環(huán)境，防止污染等等，這些都是工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際問題，應(yīng)該引起同學(xué)們的注意，化學(xué)教案《硫酸工業(yè) 第一節(jié) 接觸法制硫酸》[投影]練習(xí)題：燃燒1噸含二硫化亞鐵90%的黃鐵礦，在理論上能生產(chǎn)多噸98%的硫酸（設(shè)有1.5%的硫留在爐渣里）？[試題分析]本題考查化學(xué)運(yùn)算技能，同學(xué)們常用的方法是分步計(jì)算法，根據(jù)方程式先求出二氧化亞鐵的質(zhì)量，再求二氧化硫和三氧化硫的質(zhì)量，最后求出硫酸的質(zhì)量，但這種方法要求的量太多、太麻煩，題目中只要求求出硫酸的質(zhì)量，因此可以直接找到起始物質(zhì)與最終產(chǎn)物硫酸的關(guān)系式求解。解析：由工業(yè)生產(chǎn)硫酸的反應(yīng)方程式可得下列關(guān)系式：設(shè)：能生成98%的硫酸x噸 FeS2 → 2SO2 → 2SO3 → 2H2SO4 120 2×981t×90%×(1-1.5%)xt×98% x=1.478這種計(jì)算方法叫關(guān)系式法，即根據(jù)多個(gè)有聯(lián)系的方程式計(jì)算時(shí)，可以依據(jù)方程式式找到各物質(zhì)之間量的關(guān)系式，直接計(jì)算求解。[設(shè)疑過渡]從吸收塔出來的氣體叫尾氣，其成分是什么？能否直接排入大氣？另外，黃鐵礦燃燒后的礦渣能否棄置，這是我們研究的另一重點(diǎn)內(nèi)容，即環(huán)境保護(hù)。[分析講述]礦渣棄置堆放既占地又污染環(huán)境，還會(huì)造成資源的浪費(fèi)，礦渣的主要成分是三氧化二鐵，可以用來煉鐵，變廢為寶，吸收塔出來的氣體是氧氣、氮?dú)夂蜕倭康亩趸颍苯优湃氪髿鈺?huì)造成環(huán)境污染，必需凈化處理，通常用堿液吸收。[設(shè)疑深入]二氧化硫污染環(huán)境到底會(huì)造成什么樣的危害呢？[投影]7．二氧化硫?qū)Νh(huán)境造成什么危害？酸雨怎樣形成的？有何危害？大氣污染的主要來源是什么？如何消除大氣污染？8．環(huán)境污染分為哪幾類？工業(yè)三廢包含哪幾方面？防止和消除環(huán)境污染的根本途徑是什么？[投影]環(huán)境污染的分類 環(huán)境污染 大氣 水 工業(yè)三廢（廢氣、廢水、廢渣）土壤 農(nóng)藥、化肥及生活用品 食品 自然資源的不合理開發(fā)利用 ??[播音]錄音資料1：環(huán)境污染的危害 錄音資料2：環(huán)境政策 錄音資料3：環(huán)境的治理及保護(hù)[播放] 錄像資料1：環(huán)境污染的危害 錄像資料2：環(huán)境的治理及保護(hù)[強(qiáng)調(diào)指出]我們每位同學(xué)都要做環(huán)境的堅(jiān)定保護(hù)者，從我做起，從小事做起，從現(xiàn)在做起，注意環(huán)境保護(hù)的宣傳，堅(jiān)信，環(huán)境問題必將隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，而得到人類有效的解決，那時(shí)，祖國(guó)的天空會(huì)更藍(lán)，河流會(huì)更清。[布置作業(yè)]書面作業(yè)：1．教材78頁(yè)數(shù)題 2．教材87頁(yè)3題 課外作業(yè)：調(diào)查我們周圍的環(huán)境污染狀況 硫酸工業(yè) 第一節(jié) 接觸法制硫酸

第五篇：硫酸 硝酸工業(yè)三廢處理

硫酸工業(yè)三廢處理

硫酸生產(chǎn)中的“三廢”處理硫酸廠的尾氣必須進(jìn)行處理，因?yàn)闊煹罋饫锖写罅康亩趸驓怏w，如果不加利用而排空會(huì)嚴(yán)重污染空氣。

1)尾氣吸收①用氨水吸收，再用H2SO4處理：SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3(NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2↑+H2O ②用Na2SO3溶液吸收：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3

③用NaOH溶液吸收，再用熟石灰和O2處理；（此方法反應(yīng)復(fù)雜，還可能發(fā)生其他反應(yīng)）

SO2+ NaOH = NaHSO3

NaOH +NaHSO3= Na2SO3+ H2O Na2SO3+Ca(OH)2= CaSO3↓+ 2NaOH 2 CaSO3 + O2= 2CaSO4 或者一是進(jìn)行第二次氧化，即直接將尾氣再次通入接觸室讓其反應(yīng)；二是兩次氧化后的氣體加以凈化回收處理

2)污水處理硫酸廠廢水中含硫酸，排放入江河會(huì)造成水體污染。通常用消石灰處理：Ca(OH)2+ H2SO4=CaSO4+2H2O。生成的硫酸鈣可制建材用的石膏板。

3)廢熱利用硫酸工業(yè)三個(gè)生產(chǎn)階段的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，應(yīng)當(dāng)充分利用放出的熱量，減少能耗。第一階段黃鐵礦燃燒放出大量的熱，通常在沸騰爐處設(shè)廢熱鍋爐，產(chǎn)生的過熱蒸汽可用于發(fā)電，產(chǎn)生的電能再供應(yīng)硫酸生產(chǎn)使用（如礦石粉碎、運(yùn)輸，氣流、液流等動(dòng)力用電）。第二階段二氧化硫氧化放熱可用于預(yù)熱原料氣，生產(chǎn)設(shè)備叫熱交換器，原料氣又將三氧化硫降溫，再送入吸收塔。

4）廢渣的利用黃鐵礦的礦渣的主要成分是Fe2O3和SiO2，可作為制造水泥的原料或用于制磚。含鐵量高的礦渣可以煉鐵。工業(yè)上在治理“三廢”的過程中，遵循變“廢”為寶的原則，充分利用資源，以達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。

硝酸工業(yè)廢氣物治理

硝酸裝置最大的污染就是尾氣排放，俗稱“黃龍”，其主要有害成分是氮氧化物(N0)，如NO，N0：硝酸生產(chǎn)排放的氮氧化物等有害物質(zhì)與硝酸生產(chǎn)的方法及吸收操作條件的選擇有密切關(guān)系，稀硝酸吸收法

利用NO，NO 在硝酸中的溶解度比在水中大的原理，可用稀硝酸對(duì)NO 非其進(jìn)行吸收。從吸收塔出來的尾氣進(jìn)入尾氣吸收塔底部與稀硝酸逆流接觸，經(jīng)過凈化的尾氣進(jìn)入尾氣透平，回收能量后放空。吸收了NO 后的稀硝酸，返回吸收塔頂部流下，作為吸收部分液與工藝氣逆流接觸，在吸收塔底部有二次空氣引入與下流的酸逆流接觸，脫 除其中的NO ．2 堿液吸收法

用堿液等溫吸收NO 制亞硝酸鈉處理硝酸尾氣，反應(yīng)機(jī)理如下： No+ NO2+ H2O — — 2HNO2 2HNO2+ Na2CO3— 2NaNO2+ H2O+ CO2 2NO2+ Na2CO3一NaNO2+ NaNO3+ CO2 此方法用堿液吸收NO 時(shí)無NO放出，吸收速度快，反應(yīng)較完全，當(dāng)NO氧化度小于50 時(shí)，只產(chǎn)生亞硝酸鹽。而亞硝酸鹽在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品等方面都有著廣泛的用途。在常壓法生產(chǎn)硝酸的工藝此法被廣泛用于尾氣處理。但是此法生產(chǎn)的亞硝酸鈉質(zhì)量較低，產(chǎn)量也受到硝酸產(chǎn)量的影響。選擇性催化還原法

選擇性催化還原法通常利用氨為選擇性催化還原劑，氨在鉑催化劑上只是將尾氣中氮氧化物還原，基本上不與氧反應(yīng)。反應(yīng)如下： 4NH3+ 6NO一5N2+ 6 H2O8NH3十6NO2-7N2+ 12H2O 此反應(yīng)的適宜溫度要控制在220~260。C為宜，因?yàn)闇囟冗^高會(huì)發(fā)生其他副反應(yīng)，且隨著溫度升高副反應(yīng)會(huì)明顯增強(qiáng)。用氨作選擇性催化還原劑，轉(zhuǎn)化率可達(dá)9O 以上，但從經(jīng)濟(jì)上來看，該法將NOz還原為N。，浪費(fèi)了寶貴的NO 資源。

非選擇性催化還原法

含NO 的氣體，在一定溫度和催化劑作用下，與還原劑發(fā)生反應(yīng)，其中NO：還原為Nz，同時(shí)還原劑與氣體中的氧反應(yīng)生成水和CO。還原劑有氫、甲烷、CO等。金屬鉑、鈀可作為非選擇性催化還原的催化劑。

2H2+2NO 一2H2 O+N22H2+ O2— — 2H2O4H2+ 2NOz— — N2+ 4H2o CH4+2o2一CO2十2H2o CH4 +4NO— CO + 2N2+ 2H2O CH4 +2NO2一CO2+ N2+ 2H2O