化工工艺学
化工工艺学绪论
一、基本概念 二、化工工艺学主要研究内容 三、化工工艺学分类与特征 四、化学工业发展史 四、现代化学工业的特点和发展方向
第1章 绪 论
一、基本概念： 化 工： 化学工业的简称，即利用化学反应改变
物质结构、成分、形态等生产化学产品 的工业部门。
第1章 绪 论
一、基本概念： 化工工程：
化工工艺学：是要用先进的和经济的技术过程和方 法生产出合乎质量要求的产品，主要包括三方面的 内容：生产工艺流程、生产工艺操作控制条件和技 术管理控制、安全和环境保护措施。
二、化工工艺学的主要研究内容
利的“工艺流 程”
合理的、先进 的、经济上有 利的“工艺操 作控制条件和 质量保证体系”
回收和利用；对不同工艺路线和流程的技术经济评比
和环境评价等。
四、化学工业发展史
古代化学工业： 18世纪以前，均为作坊式手工工艺，其中 制陶、酿造、冶炼等是古代化学工艺的代表。 近代化学工业： 18世纪初到19世纪末，其标志是无机酸、 碱、盐和煤化工，以及在此基础上的合成染 料、医药、涂料工业。 现代化学工业： 19世纪末至今，其主要标志是合成产品的出 现。
五、现代化学工业的特点和发展方向
现代化学工业的特点：
原料、生产方法和产品的多样性与复杂性 向大型化、综合化发展，精细化率也在不断提高 多学科合作、生产技术密集 重视能量合理利用，积极采用节能工艺和方法 资金密集，投资回收速度快，利润高 易燃、易爆、有毒仍然是现代化工企业首要解决的问题
将生产化工产品或其它产品中出现的具有物 理变化或化学变化的各种操作方法，加以归 类概括、综合、提炼，得到各种“单元操作” 过程，并研究这些过程的规律，设计出更加 先进、合理、经济的生产流程和设备。
化工工艺学第1章
• 原因：一段炉最重要最贵的合金钢管在温度为
950°C时寿命8.4万小时，960°C时减少到6万小
时。一段炉投资约为全厂30％，其中主要为合金
钢管。
化工工艺学第1章
• 二段炉温度 主要按甲烷控制指标来确定。压
力和水碳比确定后，按平衡甲烷的浓度来确定温 度。一般要求yCH4<0.005,出口温度应为1000°C 左右。实际生产中，转化炉出口温度比达到出口
CS2+4H2=2H2S+CH4
COS+H2=H2S+CO
通常以氧化锌与硫化氢的反应为例讨论。这一反
应为放热反应，温度上升，平衡常数下降。所以 低温对反应有利。
化工工艺学第1章
• 一些条件下平衡S含量的计算值如下：
• 水蒸气含量/%
平衡硫含量/10-6
•
200°C 300°C 400°C
• 0.50
NaHS +4NaVO3 +H2O =Na2V4O9+4NaOH+2S 氧化态ADA氧化焦性偏钒酸钠 Na2V4O9 + 2ADA(氧化态)+2NaOH +H2O = 4NaVO3
• 氨除了主要用作化学肥料的原料外，还是生产 染料、炸药、医药、有机合成、塑料、合成纤 维、石油化工等的重要原料。
• 合成氨发展的三个典型特点： • 1. 生产规模大型化。 1000~1500T/日 • 2. 能量的合理利用。 用过程余热自产蒸汽推动
蒸汽机供动力，基本不用电能。 • 3. 高度自动化。自动操作、自动控制的典型现
但要求较高的设计需要计算逸度系数，用逸度代
替上式中的压力才是准确关系。利用热力学原理
可导出平衡常数与温度的关系。
化工工艺学知识点总结
化工工艺学知识点总结化工工艺学是研究化工生产中的工艺方法和工艺条件的学科。
它主要包括工艺流程的设计与优化、反应器设计、传热与传质过程、流体流动与传动、分离过程与设备、设备动态建模与控制、工艺安全与环保等内容。
下面是对化工工艺学的几个重要知识点进行总结。
1.工艺流程设计与优化：工艺流程设计是指将化学反应等原始过程组合在一起，形成一个连续的工作流程。
设计时需要考虑原料与产品的选择、反应器的布局、能量的供应与回收、工艺条件的控制等。
而优化则是指通过调整工序的参数和条件，使得工艺达到最优的生产效果和经济效益。
2.反应器设计：反应器是进行化学反应的设备，其设计对反应的效果和产量起着决定性作用。
设计时需要考虑反应速率、热效应、催化剂的选择等因素。
常见的反应器类型有批量反应器、连续流动反应器、固定床反应器等。
3.传热与传质过程：化工过程中常常需要进行热量的传递和物质的传输。
传热过程包括传导、对流和辐射等方式，传质过程又涉及气体、液体或固体之间的质量传递。
在设计过程中需要考虑传热传质效率、设备尺寸与功能的平衡等因素。
4.流体流动与传动：在化工工艺中，流体的流动和传动是非常重要的。
研究流体流动包括输运过程的数学建模、流体力学与动力学的分析和解决等。
传动则指化工设备中的动力源，如泵、压缩机等。
5.分离过程与设备：化工生产中常常需要对混合物进行分离，以获取纯净的产品。
分离过程包括蒸馏、萃取、吸附、结晶、过滤等技术，通过这些方法可以实现组分之间的分离和纯化。
分离设备有塔式设备、萃取器、蒸发器等。
6.设备动态建模与控制：动态建模是指将化工过程中的设备和参数转化为数学模型，用于预测和优化系统的行为。
控制是指通过采用控制策略和方法，在化工过程中保持系统的稳定和优化。
动态建模和控制对提高生产效率和产品质量具有重要意义。
7.工艺安全与环保：化工生产中的安全和环保问题至关重要。
工艺安全指的是在化工过程中预防事故和危险性事件的发生，保护工作人员和环境安全。
化工工艺学基础知识
化工工艺学基础知识化工工艺学是化学工程的基础学科，主要研究化工过程的设计、操作与优化。
在本文中，我们将介绍化工工艺学的基本概念、工艺流程、传热传质、反应器的种类和操作等基础知识。
一、化工工艺学的基本概念化工工艺学是化学工程学的核心学科之一，它研究的是将原料通过物理和化学变化转化为有用的产品的过程。
化工工艺学的核心任务是通过对反应原理、装置流程和操作条件的研究，从而实现化工生产的高效、安全和可持续发展。
在化工工艺学中，需要考虑的因素包括能源消耗、环境影响、产品质量和经济效益等。
化工工艺学的基本概念主要包括以下几个方面：- 反应原理：研究物质之间的化学反应原理，包括反应速率、化学平衡等。
- 工艺流程：研究化工装置的结构和流程，包括物料的流动路径、热量的传递方式等。
- 传热传质：研究热量和物质在装置内的传递方式和规律，包括传热传质的基本方程和计算方法。
- 反应器：研究化学反应器的种类、结构和操作条件，包括批式反应器、连续式反应器等。
二、化工工艺流程化工工艺流程是指将原料通过一系列的物理和化学变化转化为有用的产品的过程。
在化工工艺流程中，通常包括以下几个步骤：原料准备、反应、分离、纯化和产品收集等。
对于不同的化工产品，其工艺流程可能会有所不同。
比如对于有机合成反应，工艺流程通常包括以下几个基本步骤： 1. 原料准备：原料的准备包括将原料分离、粉碎、干燥等处理，以满足反应的要求。
2. 反应：反应是将原料转化为有用产品的核心步骤。
在反应过程中，反应物通过化学反应发生变化，生成产物。
3. 分离：分离是将反应混合物中的产物与未反应物等杂质分离的过程。
常用的分离方法包括蒸馏、萃取、结晶等。
4. 纯化：纯化是将分离得到的产物进一步提纯的过程。
常用的纯化方法包括再结晶、吸附等。
5. 产品收集：最后一步是将得到的产品进行收集和包装。
三、传热传质在化工工艺中，传热传质是一个非常重要的环节。
传热传质是指热量和物质在化工设备中的传递过程。
化工工艺学复习资料
化工工艺学复习资料
化工工艺学是化工工程领域中最基础、最重要的学科之一，是研究化工过程中的物质变化规律、工艺流程设计、生产技术改进等方面的学科。
化工工艺学的核心内容包括：物理、化学、数学等自然科学的基础，化学反应和反应工程原理、传热和传质原理、反应器和工艺流程设计、生产过程控制等。
化学反应和反应工程原理是化工工艺学最核心的内容之一。
通过化学反应的研究，可以了解化学反应过程中各种反应物之间的作用，包括反应的热力学和动力学原理；反应工程原理研究则可以帮助我们理解反应控制的基本方法和反应器的类型及其设计。
传热和传质原理是制定化工生产流程和设计反应器的另一重要内容。
需要学习传热和传质原理的主要目的是为了设计反应器和制定化工过程中的传热、传质过程控制方案，从而提高化工反应器的效率和确保生产的安全性。
反应器和工艺流程设计则是化工工艺学中的一个重要环节。
反应器设计需要综合考虑反应器的类型、反应条件、反应物料特性等多种因素，最终确定反应器的型号和尺寸。
而工艺流程设计则需要根据反应器设计的结果，结合整个生产流程的要求，制定出合理的生产流程，确保生产的顺利进行。
最后，化工工艺学的研究还需要加强对生产过程控制方面的学习。
只有做好生产过程的监控和调整，才能确保化工生产的正常运行，实现高效、安全、可持续的生产目标。
总之，化工工艺学作为化工工程领域中最基础、最重要的学科之一，涉及到化工生产过程的方方面面，是化工工程师不可或缺的一门学科。
在实际操作中，我们需要注重理论的掌握和实践的经验总结，才能更好地应对各种复杂的生产情况和问题。
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第一章绪论1化工生产的起始原料主要有矿物资源，生物资源，空气和水四类。
2化学工业中，设备投资所占比例最大的是产品提纯设备。
3一个化学生产过程，可分为原料预处理，化学反应，产品分离与精制三个步骤。
4天然气主要由甲烷，乙烷，丙烷和丁烷组成。
第二章化学工艺基础1用原油炼制燃料油，一次加工时，原油首先经过的加工设备是常压塔。
2常压蒸馏和减压蒸馏是对石油的一次加工。
3汽油品质最重要的指标是辛烷值。
4在石油催化裂化中，正碳离子中最容易断裂的键是β键。
5石油一次加工过程的主要任务是将原油分离成不同沸点范围的馏分，所用的设备是常压蒸馏塔，减压蒸馏塔。
6常，减压蒸馏塔获得的产品都是混合物。
7原油经过初馏塔，从初馏塔塔顶蒸出的轻汽油，也称石脑油。
8原油在蒸馏前，一般经过脱盐脱水处理。
第三章烃类热裂解1石油中所含烃类有烷烃，环烷烃和芳香烃。
2石油裂解制取乙烯等所用的反应器是管式裂解炉。
3按顺序深冷分离法分离裂解气，裂解气首先进入的设备（塔）是甲烷塔。
4烃类热裂解的后续深冷分离工序之前，要进行裂解气的净化，主要包括：脱除酸性气体，脱水和脱炔三步。
5工业上控制石油深度的措施是控制停留时间。
6裂解气分离的工艺采用用深冷分离法，其中甲烷塔技术含量最高。
7裂解原料的含氢量越高，裂解产物中乙烯收率越高。
第四章芳烃转化过程1工业上已用于苯烷基化工艺的催化剂是酸性催化剂。
第五章合成气的生产过程1合成气的CO变换的主要目的是使CO变成CO2便于除去。
2通过CO变换可产生更多氢气和降低CO含量.3干法脱硫中，能把大部分有机硫转化为无机硫的方法是钴—钼加氢法。
4合成气净化过程中的脱碳是指去除CO25为了脱除合成气中极少的残渣，最适合的脱硫法措施是氯化锌法。
第六章加氢与脱氢过程1可使合成氨催化剂永久性中毒的是二氧化硫。
2N2与H2合成氨所用的催化剂是Fe3O4。
3用于氨合成的熔铁催化剂，必须升温还原活化。
4不论是脱氢反应或是断链反应，都是热效应很大的吸热反应。
化工工艺学
1.化工工艺学：是研究由化工原料加工成化工产品的化工生产过程的一门科学，内容包括生产方法、原理、流程和设备。
根据化学反应类型和特点或者原料和生产产品的不同，化工工艺学又可细分为无机化工工艺学、石油化工工艺学、煤化工工艺学、高分子化工工艺学和生物化工工艺学。
2.循环工艺流程：化工工艺流程组织：（1）推论分析法（2）功能分析法（3）形态分析法染。
循环流程特点：未反应的反应物从产物中分离出来，再返回反应器。
循环流程的优点：能显著地提高原料利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了对环境的污染。
循环流程的缺点：循环体系中惰性物质和其他杂质会逐渐积累，对反应速率和产品产率有影响，必须定期排出这些物质以避免积累。
同时，大量循环物料的输送会消耗较多动力。
3.化工生产过程的三大步骤：（1）原料预处理（2）化学反应（3）产品的分离和精制4.收率，转化率，选择性：收率：从产物角度来描述反应过程的效率。
Y=（转化为目的产物的原料量）/（通入反应器的原料量）*100%=转化率*选择性收率高说明反应效果好，参加反应的原料大部分都生成了目的产物，副反应少。
选择性：表示在实际反应中，转化为目的产物的量与参加反应的原料量之间的关系。
S=（转化为目的产物的原料量）/（参加反应的原料量）*100%转化率：表示反应的原料占通入反应器原料的百分数，它说明原料的转化程度。
转化率越大，参加反应的原料越多，反映的程度就愈深。
转化率=（参加反应的原料量）/（通入反应器的原料量）*100%（1）单程转化率：当通入反应器的原料量是新鲜和循环物料的混合物料时，所计算的转化率称为单程转化率。
（2）总转化率：当通入反应器的原料量是新鲜和循环物料的混合物料时，但只以通入反应器的新鲜原料为基准计算的转化率，称为总转化率。
5.基本化学工业的原料：可区分为有机原料和无机原料。
前者包括石油、天然气、煤和生物质等；后者指空气、水、盐、无机物和金属矿物质。
（书本）硫酸、盐酸、硝酸、烧碱、纯碱、合成氨、工业气体（如氧、氮、氢、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等）等无机物，乙炔、乙烯、丙烯、丁烯（丁二烯）、苯、甲苯、二甲苯、萘、苯酚和醋酸等有机物，经各种反应途径，可衍生出成千上万种无机或有机化工产品、高分子化工产品和精细化工产品，将它们称为基础化工原料。
《化工工艺学》教学大纲
教学大纲是指为教学目标的实现提供指导和规范的文件，它对教学内容、教学方法、教学要求等进行全面的规划和安排。
本文将详细介绍《化工工艺学》教学大纲的内容，分为引言概述、正文内容和总结三部分。
引言概述：化工工艺学是化学工程专业的核心课程之一，旨在培养学生的工艺设计和控制能力，使其能够熟练掌握化工生产过程的基本原理和技术方法。
《化工工艺学》教学大纲为教师提供了教学的指导方针和参考标准，有效提升教学质量和教学效果。
正文内容：一、基础知识与理论1.化工工艺学概述a.化工工艺学的定义和发展历程b.化工工艺学的基本概念和原理2.化工工艺学相关知识a.物质转化与反应动力学b.质量平衡和能量平衡c.流体流动与输送d.传热与传质3.化工工艺学的经济性评价a.生产成本的计算与分析b.利润与投资回报率的评估c.经济性指标的计算和比较二、工艺流程与设计1.工艺流程的基本要素a.原料准备和处理b.反应器的选择与设计c.分离和纯化技术2.化工工艺流程的优化a.工艺流程的改进和优化技术b.节能与减排的措施c.安全与环保要求3.工艺设备与控制a.工艺设备的选型和设计b.工厂自动化控制系统的应用c.工艺操作与控制策略三、工艺模拟与优化1.工艺模拟的基本原理a.工艺模拟的定义和目的b.工艺模拟的模型建立方法c.模拟软件的选择与应用2.工艺优化的方法与技术a.整体工艺优化的数学模型的建立b.优化算法的选择与应用c.工艺优化的案例分析四、工艺安全与环保1.安全生产管理与控制a.安全生产管理的基本原理和组织机构b.安全生产控制的技术手段和方法2.工艺环保与减排措施a.废水废气的处理与回收利用技术b.固废的处理与处置技术c.绿色工艺与可持续发展五、案例分析与实验教学1.典型工艺流程的案例分析a.化工产品的生产工艺与流程b.工艺缺陷与问题分析2.实验教学与实习a.实验教学内容和实验方法b.实习环节的安排和要求总结：《化工工艺学》教学大纲的编制旨在全面培养学生的工艺设计和控制能力，让学生掌握化工生产过程的基本原理和技术方法。
化工工艺学课程简介
化工工艺学课程简介一、课程背景和目标化工工艺学是化工专业的核心课程之一，是培养学生理论与实践相结合的能力的重要课程。
本课程旨在向学生介绍化工工艺学的基本概念、原理和方法，培养学生分析和解决化工工艺问题的能力，为学生今后从事化工工艺设计和研发工作打下坚实基础。
二、课程内容化工工艺学涉及的内容广泛，主要包括以下几个方面：1. 化工工艺的基本概念- 化工工艺的定义及其在工业生产中的地位和作用；- 化工工艺的历史发展和现状；- 化工工艺的分类和特点。
- 化学反应的热力学和动力学基础；- 宏观平衡和微观平衡原理；- 质量守恒和能量守恒等基本原理。
3. 化工工艺的基本方法- 流程图和设备图的绘制方法；- 反应器、分离器、传热设备等常用设备的设计和选择方法；- 化工流程模拟和优化的基本方法。
- 化工工艺设计和研发中的实践案例；- 化工工艺的安全措施和环境保护要求；- 可持续化工工艺的研究和应用。
三、教学方法本课程采用理论与实践相结合的教学方法，包括以下几个方面：1.讲授课程理论知识，介绍化工工艺学的基本概念、原理和方法；2.组织学生进行实验操作，培养学生的实践操作能力；3.督促学生进行课程设计和实践项目，提高学生的综合能力；4.引导学生进行文献检索和阅读，培养学生的自学能力；5.鼓励学生进行团队合作和互助学习，提升学生的合作交流能力。
四、评估方法本课程的评估主要包括以下几个方面：1.平时表现评估：包括课堂参与、实验操作、课程设计等；2.期末考核：包括笔试、实验考核等；3.课程作业：包括论文、报告等。
五、参考教材本课程的参考教材包括以下几本：1.《化工工艺学导论》（李小理、邓家乐等著）2.《化工工艺原理》（李岗、江泽林等著）3.《化工工艺设计》（陆剑锋、张仁翔等著）六、学习建议对于学习化工工艺学这门课程，我有以下几点建议：1.注重理论学习：化工工艺学是一门理论性较强的课程，要认真学习并理解其中的基本原理和概念；2.多做实验：实践是检验理论的最好方法，多做实验能够提升自己的实践操作能力；3.积极参与课程设计和实践项目：通过参与课程设计和实践项目，能够将理论知识应用到实际问题中，提高自己的综合能力；4.多阅读相关文献：化工工艺学是一个发展较快的学科，及时了解最新的研究成果能够拓宽自己的视野；5.与同学互助学习：化工工艺学涉及的内容较多，可以与同学一起讨论学习，共同解决问题。
化工工艺学
1.工业上按照所用气化剂可将煤气分为：空气煤气，水煤气，混合煤气，半水煤气，合成天然气2.半水煤气的生产特点：据其反应过程可以看出，以空气为气化剂时，可得到含氮气的吹风气。
以水蒸气为气化剂时，可得含氢气的水煤气。
从气化系统的热平衡看，碳和空气的反应是放热的，而碳和水蒸气的反应是吸热的。
如果外界不提供热源，而是通过前者的反应热为后者提供反应所需的热，并能维持系统自热平衡的话，事实上是不可能获得合格组成的半水煤气。
反之，若欲获得组成合格的半水煤气，该系统就不能维持自热平衡。
3.间歇制气法：先将空气送入煤气炉以提高燃料层的温度，此时生成的气体大部分放空。
然后送入蒸汽进行气化反应，燃料层温度逐渐降低。
在所得的水煤气中配入部分吹风气即成半水煤气。
4.间歇式制取半水煤气的工作循环：吹风阶段，上吹制气阶段，下吹制气阶段，二次上吹阶段，空气吹净阶段。
5.间歇式制气的工艺流程是由煤气发生炉，余热回收装置，煤气的除尘，降温和贮存等设备所组成6.甲烷和蒸汽的转化反应：CH4+H2O==CO+3H2; CH4+2H2O==CO2+4H2; CH4+CO2==3CO+H2+H2OCH4+3CO2==4CO+2H2O; CO+H2O==CO2+H27.平衡温距是指转化炉出口气体的实际温度与出口气体组成相对应的平衡温度之差，通常被称作“接近平衡温度差”，简称为“平衡温距”，用△T表示。
8.催化剂的组成活性组分：处于元素周期表上第Ⅷ族的过渡元素，对烃类蒸汽转化反应一般都有活性。
但从性能和经济反面考虑，以镍为最佳，单位质量催化剂的活性以镍的含量为15%-35%时最高9.载体和助催化剂的作用：催化剂的载体应具有使镍的晶体尽量分散，达到较大的比表面积并阻止镍晶体熔结的特性，起分散和稳定活性组分微晶的作用。
助催化剂的作用是提高活性，延长寿命和增加抗析碳能力，使镍高度分散，晶粒变细，抗老化和抗析碳的作用10.转化过程为什么要分段：甲烷在氨合成过程中为一惰性气体，它在合成回路中逐渐积累而有害无利。
化工工艺学课程简介
化工工艺学课程简介化工工艺学是化学工程专业中的一门基础课程，旨在培养学生掌握化工过程和工艺的基本原理、方法和技术，为化学工程领域的实践奠定基础。
本文将对化工工艺学这门课程进行简介，包括课程的概要、内容、教学方法及其重要性等方面。
一、课程概要化工工艺学是化学工程专业中的一门必修课程，通常在大二或大三开设。
本门课程旨在培养学生掌握化工过程和工艺的基本原理、方法和技术，为学生今后从事化学工程的实践打下坚实的基础。
具体涵盖的内容包括化工原理、化工工艺流程、化工设备及其选型与设计、化工生产管理等。
二、课程内容1. 化工原理化工原理是化工工艺学的基础，主要涉及化学反应平衡、能量平衡、化学动力学、传质和反应工程等。
学习此部分内容，要求学生掌握反应时间和热平衡计算，了解化学反应动力学及其应用，以及掌握化学工程反应器的基本原理和分类等。
2. 化工工艺流程化工工艺流程部分主要介绍化工工艺过程中的一般步骤，包括物料制备、反应、分离、净化等，以及其与化学工艺流程之间的关系。
学习此部分内容，要求学生熟悉化学工艺流程图的绘制，掌握有关物质平衡、能量平衡等基本原理和方法，了解化工工艺工厂的组成和操作流程。
3. 化工设备及其选型与设计化工设备及其选型与设计是本门课程的重要内容，它涵盖了化工设备的种类、性能、应用及其选型和设计方法等。
学习此部分内容，要求学生了解化工设备的分类、应用、特点及其设计原则；学习如何进行化工设备的选型、比较和评价；掌握化工设备的设计要点、设计计算、绘图等基本要求。
4. 化工生产管理化工生产管理是化工工艺学的重要组成部分，它涉及化学工程的生产过程和质量管理等方面的内容，包括生产计划、设备管理、质量控制等。
学习此部分内容，要求学生了解制定生产计划的基本方法和步骤、生产设备的管理、维修和更新等；掌握生产中的质量控制、质量检验、改进和整体管理等基本技能，培养实际操作能力和解决问题的能力。
三、教学方法化工工艺学是一门理论与实践相结合的学科，它包含化学、物理、数学、力学等多个学科的知识，其教学方法需要与课程内容紧密结合。
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以天然气为原料的大型氨厂——
美国凯洛格公司MEAP工艺：29.89GJ/t； 英国帝国化学工业公司AM-V工艺：28.81GJ/t；
美国布朗公司深冷净化工艺：29.08GJ/t。
以天然气为原料的中型氨厂—— 英国ICI公司的LCA工艺：29.31GJ/t。 以煤为原料的小型氨厂—— 42.28GJ/t。
肥料的需求；
¤ 能耗仅为氰化法的一半，30年代以后成为氨的主要生产方法。 随着世界人口的增长，氨产量不断增长， 1994年世界氨产量
113.46Mt，其中中国、美国、印度和俄罗斯占了一半以上。合
成氨工业已成为化学工业的重要支柱产业。
c
15
第一讲 引言
4、早期合成氨法
名称 哈伯-博施法（Haber-bosch) 克劳特法(Claude) 合成压力/MPa 20 100 年份 1913 1917 国家 德国 法国
(1) (2)
K P1
3 PCO PH 2
PCH 4 PH 2O
KP1=f（T） KP2=f（T）
KP2
PCO2 PH 2 PCO PH 2O
c
33
第二讲
平衡组成的计算
粗原料气制取
设原料气中： 水碳比为m；系统压力为P(Mpa)；系统温度为t(℃)。 以1mol甲烷为计算基准,设无炭黑析出，(1)式转化甲烷 xmol，(2)式转 化一氧化碳ymol，则平衡时各组分mol量为:
c
18
第一讲 引言
3、低能耗新工艺
合成氨能耗约占世界能源消耗的3%。 中国的合成氨生产能耗约占全国能耗4%。 吨氨生产成本中能源费用占70%以上。因此能耗是衡量合成 氨技术水平和经济效益的重要标志。 一次能源：天然气、石油、煤炭 二次能源：电力、蒸汽
c
19
第一讲 引言
3、低能耗新工艺
a 、理论能耗与实际能耗 b 、节约能源的进展
统、程序控制系统，采用用户编写的程序实现自动手动 “开”“停”和复杂程序的不同的逻辑控制，计时、计数、模拟
控制等实现机电一体化——可编程序控制器（PC）
c
21
第一讲 引言
1.4 中国合成氨工业发展概况
恢复老厂和新建中型氨厂——20世纪50年代初—现在：建成 50多座中型氨厂。
小型氨厂的发展——1958年侯德榜，提出炭化法合成氨制取
第二讲
2.1 概述
粗原料气制取
m )H 2 2
Cn H m nH 2O( g ) nCO (n
△ H﹥ 0
强吸热反应，宜在高温下进行。根据供热方式不同，制取 粗原料气的方法分两种：
c
28
第二讲
►
粗原料气制取
外部供热的蒸汽转化法：在催化剂作用下，含烃气体与蒸汽在
耐高温的合金 钢反应管内进行转化反应，管外采用高温燃烧
单塔能力/（t/d)
1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1910
指后面4种。
单系列合成装置大型化优缺 点：
优点：投资费用低、能量利
用率高、占地少、劳动生 产率高。
1920
1930
1940 年份
1950
1960
1970
1980
图1-1 合成塔单塔能力的变化
缺点：对机器设备质量要求高，超过一定规模优越性并不明显。
CO + H2O → CO2 + H2
副反应： CH4 → C + 2H2 2CO → C + CO2
（2）
（3） （4）
CO + H2 → C+ H2O
c
（5）
32
第二讲
粗原料气制取
（1）甲烷蒸汽转化反应热力学
平衡常数
CH4 + H2O → CO + 3H2 △H298=206.29KJ CO + H2O → CO2 + H2 △H298=-41.19KJ
c
3
乙 烯 系 统 产 品
丙 烯 系 统 产 品
C4 烃 系 统 产 品
芳 烃 系 统 产 品
炔 烃 系 统 产 品
第一篇
合成氨
要求：了解合成氨性质用途以及其发展历程； 掌握合成氨生产过程的基本原理、基本工艺条 件选择、设备的结构特点以及典型的工艺流程。
内容：第一讲 绪论 第二讲 粗原料气的制取 第三讲 一氧化碳变换 第四讲 硫化物的脱除 第五讲 二氧化碳的脱除 第六讲 原料气的最终净化 第七讲 氨合成
卡塞莱法(Casale)
福瑟法(Fauser) 蒙特· 塞尼斯法(Mont-Cenis)
65—85
30 10—15
1918
1921 1921
意大利
意大利 德国
氮气工程公司法(NEC)
30
1921
美国
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第一讲 引言
1.3 合成氨生产技术发展
1、原料构成变化
原料 焦碳、煤 焦炉气 天然气 石脑油 重油 其它 合计 1929年 65.2 15.8 / / / 19 100 1939年 53.6 27.1 1.3 / / 18 100 1953年 37 22 26 / / 15 100 1965年 5.8 20 44.2 4.8 9.2 16 100 1971年 9.0 / 60 20 4.5 6.5 100 1975年 9.0 / 62.0 19.0 5.0 5.0 100 1980年 5.5 / 71.5 15.0 7.5 0.5 100 1985年 6.5 / 71.0 13.0 8.5 1.0 100 1990年 13.5 / 77 6 3 0.5 100
空气
造 气
除 尘 脱 硫 变 换
脱二氧化碳
压 缩
脱一氧化碳
焦 碳 为 原 料 的 制 氨 工 艺 流 程
合 成
氨
天然气 蒸汽 空气
压
缩
脱
硫
一段转化 压 缩 二段转化 高温变换 低温变换
二氧化碳
脱
碳
未反应的 氢、氮气
甲烷化
天 然 气 为 原 料ຫໍສະໝຸດ 的 制 氨 流 程压氨
缩 成
分
离
合
空 气 氧 气 分 离
¤ 高压合成设备氢腐蚀严重：采用软铁衬里的软钢反应器代
替软钢反应器（仅80h的寿命）。 ¤ 原料气的制备：分离空气获得氮气；转化燃料原料获得氢气。
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第一讲 引言
3、哈伯-博施法贡献
¤ 是化学工业实现高压催化反应的第一个里程碑；
¤ 一战期间用于生产炸药和氮肥硫酸铵；
¤ 德国战败，合成氨技术公开，其他国家在哈伯 -博施法的基础 上开发了不同压力条件下的氨合成法，以不断满足世界对化学
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第一讲 引言
1.2 氨的发现与制取
发现:1754年，J.普里斯特利(Priestley)加热氯化铵和石灰混合物。 确定:1784年，C.L.伯托利(Berthollet)确定了氨是由氮和氢组成。
1、氨的制备方法
19世纪中叶，炼焦工业兴起，在生产焦碳过程中制得氨， 即煤中的氮20~25%转化为氨，煤气中氨含量8~11g/m3，因 此，可从副产焦炉气中回收氨，但是氨量非常有限，促使人 们研究将空气中游离氮变成氨。
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第一讲 引言
2、直接合成法（哈伯-博施法）遇到的问题及解决办法
¤ 转化率低：反应器出口氨含量只有6%，循环法。 ¤ 锇催化剂昂贵：当时世界上只有几公斤存货，德国化学家
A .米塔施（Mittasch)，采用了 2500种配方，6500次试验，
获得了以铁为活性组分的氨合成催化剂（价廉、易得、活性 高）。
CH4 1-x CO x-y
3 PCO PH 2
CO2 y
H2O m-x-y
H2 3x+y
合计 1+ m+2x
K P1
PCH4 PH 2O
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第一讲 引言
1.1 氨的性质与用途
1、性质
物理性质 ：无色，有刺激性气味，比空气轻，纯状无腐蚀，
易溶于水，水溶液中易挥发，且对银、锌腐蚀严重。 化学性质：可分解、可燃、与许多物质能发生化学反应。 2、用途： 农业：化学肥料如碳铵、硫铵、磷铵、硝铵、尿素等； 工业：炸药、纤维、塑料、制冷剂、药等。
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第一讲 引言
氰化法制氨
1898年，德国的A.富兰克(Frank)和N.卡罗(Caro)发现: CaC2 + N2 → CaCN2 + C CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3 氰化法的发展情况：1905年在德国建成第一套工业装置，一战期间
德国、美国利用此法制氨用于制造炸药。吨氨耗能 190GJ，能量利
有机原料：石油、天然气、煤和生物质 无机原料：空气、水、盐、无机非金属矿物和金属矿物 2、化工工艺学的任务 是将已学过的基础理论与生产实际相结合的过程，化工生产工艺的重 点不再研究单一设备和单一过程的局部，而主要研究说明工艺过程的
总体，即研究由生产目的所组合的原料预处理、反应工程、传热、传
质、分离、提纯、产品后处理等过程的总和，是阐明如何按照生产的 要求，合理、经济的组织生产工艺的过程。
碳酸氢铵工艺。
大型氨厂的崛起—— 引进32套大型合成氨装置。
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第一讲 引言
1.5 合成氨生产的典型流程
1、合成氨生产步骤：
造气：制备含氢、氮和一氧化碳的粗原料气。 净化：除去氢、氮以外的杂质。
压缩与合成：将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在铁催化剂
与高温条件下合成氨。
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2、典型流程
蒸汽
焦碳 （无烟煤）
气体加热—适用于天然气为原料的大中型氨厂。