3.1 氧化_1（课件）-《化学工艺学(第2版) 》同步教学（高教版）

第三章 通用反应单元工艺 3.1 氧化 3.2 氢化和脱氢 3.3 电解 3.1 氧化 返回 3.1.1概述 1.氧化反应的分类 (1)按反应形式分类 氧原子直接引入作用物的分子内。 作用物分子只脱去氢，氢被氧化为水（称为氧化脱氢）. 通用反应单元工艺 ——氧化 作用物分子脱氢（氢被氧化为水）并同时添加氧。 两个作用物分子共同脱去氢，氢被氧化为水（称作氧化偶联）。 碳-碳键部分氧化，作用物分子脱氢和碳键的断裂同时发生（称作部分降解氧化）。 通用反应单元工艺 ——氧化 碳-碳键完全氧化（称作完全降解氧化）。 间接氧化。 氮-氢键的氧化。 通用反应单元工艺 ——氧化 硫化物的脱氢或氧化。 (2)按反应相态分类 气-液相氧化 习惯上称作液相氧化，因氧化反应在整个液相中进行，又常称为均相催化氧化反应。 气-固相氧化 固相为催化剂，作用物和氧化剂为气相，因氧化反应在气-固相界面上进行，又常称为非均相催化氧化反应。 通用反应单元工艺 ——氧化 2.氧化反应的共同特点 (1)氧化反应是一个强放热反应。 (2)氧化反应途径多样，生成的副产物多。 (3)从热力学趋势看，烃类氧化成CO2和H2O的倾向性很大，应设法及时中止反应，避免原料和中间产物的损失。 通用反应单元工艺 ——氧化 3.氧化剂 按照Fieser的分类方法，氧化剂可以分为八种 (1)氧或空气 (2)氧化物 (3)过氧化物 (4)过氧酸 (5)含氧盐 (6)含氮化合物 (7)卤化物 (8)其他氧化剂 有臭氧、发烟硫酸、熔融碱和叔丁醇铝[AlOC(CH3)3]。 通用反应单元工艺 ——氧化 4.作用物的分子结构与氧化难易的关系 (1)碳氢化合物中的C-H键的氧化活性顺序为： 叔C-H>仲C-H>伯C-H (2)具C=C和C=O双键时，以α位的C-H键较易被氧化 (3)醛类中的C-H键容易被氧化成过氧酸； 通用反应单元工艺 ——氧化 (4)苯核相当安定，不容易被氧化； (5)烷基芳烃的侧链中 α 位易被氧化; (6)烷基芳烃中，有第二取代基存在时，烷基的氧化会受其影响。 通用反应单元工艺 ——氧化 5.反应热的合理利用 (1)反应温度在300℃以上，可利用反应热产生中、 高压蒸气，过热后用来发电，汽轮发电机的背 压气(0.5~1.5MPa)用于装置的加热。 反应热合理利用的原则流程图 通用反应单元工艺 ——氧化 (2)低位废热(80~100℃)的利用 可先用于加热沸点低于100℃的工作介质，如丁烷、氟利昂等，它们汽化过热后可带动透平做功。 (3)尾气压的利用 可用来带动鼓风机或泵。 (4)反应热的综合利用 氧化反应热的利用可与整个企业的能量利用结合起来考虑，以达到热能综合利用的目的。 通用反应单元工艺 ——氧化 3.1.2二氧化硫催化氧化制硫酸 引言 (1)硫酸的工业用途 70%用来生产化肥，其他如金属清洗、木材水解、石油精制、提铀、炼钛、合成洗涤剂、三大合成材料的制备等。 (2)原料 主要有硫黄、有色金属冶炼烟气、硫铁矿。现在，尾气中回收H2S后制硫酸也受到重视 通用反应单元工艺 ——氧化 (3)商品规格 稀硫酸ω(H2SO4)=75%~78%； 浓硫酸ω(H2SO4)=93%或98%(俗称93酸和98酸)； 发烟硫酸 内含游离SO3 φ (SO3)=20%或65%(俗称105酸和115酸) (4)安全和环保 安全 浓硫酸有强氧化性，会灼伤皮肤，稀、浓硫酸还有腐蚀性，对管道和设备造成腐蚀，因此在生产中要注意安全。 通用反应单元工艺 ——氧化 环保 发烟硫酸和浓硫酸因融入游离SO3，会挥发出SO3气体污染空气，硫酸生产中的废水因含有少量硫酸，会污染周围环境，因此在生产、贮运中要注意环保问题，及早采取防范和治理措施。 通用反应单元工艺 ——氧化 1.生产方法和工艺过程 (1)生产方法 塔式法和铅室法，催化剂是NO2。 反应式： 接触法 已取代上述的塔式法和铅室法，将焙烧硫铁矿或硫黄制得的SO2，在固体催化剂的作用下，氧化生成SO3，与水作用可制造得浓硫酸和发烟硫酸。 通用反应单元工艺 ——氧化 (2)工艺过程 焙烧矿石(或硫酸)制备SO2：