化工原料及其初步加工.ppt
化工工艺学
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
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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
化工工艺流程图简介
3.2 工艺方块图
3.2.4 工艺方块图识读 识读的步骤是： 1）了解原料、产品的名称或其来源、去向。 2）按工艺流程次序，了解从原料到最终产品 所经过的生产步骤。 3）大致了解各生产步骤（或设备、装置）的 主要作用。
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3.2 工艺方块图
2
3.1 概 述
化工生产过程步骤： 1）原料预处理：依据化学反应要求对原料进行处理，
多为物理过程。（固体原料破碎、磨细和筛分） 2）化学加工 3）产物后处理：蒸馏、吸收、萃取、结晶等
由上述所见，化工生产可视为由物理过程和化学过 程两类过程组成。考虑到被加工物料的不同形态、 过程原理和采用方法的差异，可将物理过程进一步 细分为一系列的遵循不同物理定律，具有某种功用 的基本操作过程，称之为化工单元操作。
填料塔
V 04 08 A 真空受槽
(b)管道交叉
板式塔
喷洒塔
设用备粗序实号线来绘制主 相要同物设备料的的序工号艺流程
线，用箭头标明物
料的流向，并在流 浮头式列
管换热器
套管式换热器
釜式换热器
设程备名线称的起始和终了 位置注明物料的名
称、来源或去向12。
3.2 工艺方块图
3.2.3 工艺方块图的绘制
工艺方块图绘制的步骤 1）根据原料转化为产品的顺序，自左向右、从上到下用细 实线绘出反映单元操作、反应过程或车间、设备的矩形， 次要车间或设备按需要可以忽略。要保持它们的相对大小， 同时各矩形间应保持适当的位置，以便布置工艺流程线。 2）用带箭头的细实线在各矩形间绘出物料的工艺流程线， 箭头的指向要和物料的流向一致，并在起始和终了处用文 字注明物料的名称或物料的来源、去向。 3）若两条工艺流程线在图上相交而实际并不相交应在相交 处将其中一条线断开绘出。 4）流程线可加注必要的文字说明，如原料来源，产品、中 间产物、废物去向等。
化工工艺课件
由于农业发展和军工生产的需要，以天然有机肥料及天然硝石作为氮肥主要来源已不能满足需要，迫切要求解决利用空气中氮的问题。20世纪初，很多化学家积极从事氨合成的理论基础研究和工艺条件试验，德国物理化学家F.哈伯和工程师C.博施于高压、高温和有催化剂存在时，利用氮气和氢气成功地直接合成了氨（见合成氨工业发展史）。
随着造纸、染料和印染等工业的发展，对烧碱和氯气的需要不断增加，由苛化法制得的烧碱已不能满足要求。在直流发电机制造成功之后，1893年开始用食盐饱和水溶液以电解法生产烧碱和氯气（见氯碱工业发展史）。 到19世纪末叶，形成了以硫酸、纯碱、烧碱、盐酸为主要产品的无机化工。苛化法 汞阴极法 隔膜法 离子膜法
工艺专业的主要任务
分析研究化工生产过程规 律，根据所学的‘知识’来研究原料最大限度转化为产品的方法、过程、工艺操作条件和生产工艺流程。
理论环节
实践环节
根据工艺操作规程要求，要的控制工艺操作条件，保证原料最大限度的转化为目的产物。
第一章：绪论
化学工业按其生产原料划分
基本有机化工 基本无机化工 高分子化工 精细化工 生物化工
医药 农药 肥料 染料 涂料等
按产品类别及产量划分
按产品的用途划分
按产品类别及产量划分
中国对化学 工业的分类
按化工产品划分19类产品 按行政管理划分20个行业 见表1-1
表1-1中国化学工业范围划分
§1-1 化学工业及其发展概况 §1-1-1化学工业 一、概念 以天然物质或其他物质为原料，通过化学方法和物理方法，使其结构、形态发生变化，生成新的物质，制成生产资料和生活资料的工业。 二、重要性 ☆ 化学工业是国民经济的支柱产业。 ☆ 它不仅和人民生活息息相关，而且对国 家的现代化建设以及人类的生存和发展起 着重要作用。见下页
第七章石油炼制.
1· 烷烃
最简单的烷烃是甲烷 CH 4 ，可用通式表示为 Cn H 2n2 。 常温常压下 C ～C 为气体， C5～C 为液体， C 17 ～为固 16 体。
1 4
烷烃的化学性质很不活泼，在一般条件下不易起化学 反应，但在加热和催化剂及光化学作用下可发生各种反应。
烯烃：分子中含有碳碳双键 (C=C）的烃，其中最简
常减压蒸馏流程示意图
· 减压蒸馏：对常压渣油在低于 1 个大气压下进行的 蒸馏。通过减压蒸馏以降低沸点，即可在较低温度下得到 高沸点的馏出物，作为二次加工（催化裂化、加氢裂化等） 的原料。
原油的分馏产品
分馏温度（沸点范围） （气 体） 分馏产品 炼厂气 含碳原子数 1 ～4
40～200 ℃
150～250 ℃
单的是乙烯，分子式为 C2 H 4 单的是乙炔，分子式为
C2 H 2
，通式为 Cn H 2n
。 。
炔烃：分子中含有碳碳三键（C≡C) 的烃，其中最简
，通式为 Cn H2n2
烯烃与炔烃均为不饱和烃，它们的化学性质活泼，易 起加成、聚合等反应，尤其是烯烃。
,其分子中 的碳原子以单链相互链结成环状结构，化学性质与烷烃相 似，比较稳定。
从数量上说，燃料油占全部石油产品的 90％ 以上，是用量最 大的油品。
2· 润滑油和润滑脂
润滑油是石油中高沸点馏分经加工精制而成。 润滑脂则是由油和稠化剂组成。
3· 蜡、沥青、焦
生产燃料和润滑油时的副产品经进一步加工得到的固 体产品。
4· 石油化工原料
炼制过程中得到的石油气、芳香烃及其它副产品。
7· 5 原油的预处理
1 泊 = 0.1 Pa.s
· 运动粘度：动力粘度与同温同压下液体密度之比。
《化工导论》PPT课件
精选PPT
20
蒸馏分离举例
在容器中将苯和甲苯的混合溶液加热使之部分气化，由 于苯的挥发性能比甲苯强（即苯的沸点比甲苯低），气 化出来的蒸气中苯的浓度要比原来液体的高。从容器中 将蒸气抽出并使之冷凝，则可得到苯含量高的冷凝液。 显然，残留液中苯的含量要比原来溶液低，即甲苯的含 量要比原来溶液高。这样，溶液就得到初步的分离。
32
第三节 化学反应工程
1、化学反应工程的任务和内容
化学反应工程主要研究内容有 两方面，一是对化学反应规律的 研究，二是对反应器中传递规律 的研究。
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33
2、化学反应的操作方式
（1）间歇式操作
一批物料投入反应器后，经过一 定时间的反应，再取出来的操作方 法。通常在实验室及小批量生产的 情况下采用。间歇操作时由于物料 浓度和反应速率在不断变化，所以 不是一个定常态过程。
B.税金
（4）提高经济效益的途径:
A.增加产出的价值； B.减少投入，降低消耗，降低成本。
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<第六章 习题>
简答题 1、化工基本单元操作理论基础在于三种传递过程，说
出这三种传递过程是什么。 2、化工单元操作基本定义是什么？列举六种化学工业
中常见的单元操作。 3、简答蒸馏单元操作的基本原理和目的。 4、简答吸收单元操作的原理和不同的应用方面。 5、常见的化学反应器有哪三种形式？ 6、化学反应有哪两种基本操作方式，说出它们的特点
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（2）连续式操作
是反应物料连续地通过反应器的 操作方式，随着物料流动，反应过 程不断进行，直至完成反应。一般 用于产品品种比较单一而产量较大 的场合。其特点是产量高、节约能 源、操作简单、产品质量稳定。
化工工艺学 第三章 化工原料及其初步加工
一、天然气的分类
一、天然气的分类
3、按酸气含量分类 按酸气（acid gas，指CO2 和硫化物）含量多 少，天然气可分为酸性天然气和洁气。 酸性天然气（sour gas）指含有显著量的硫化 物和CO2等酸气，这类气体必须经处理后才能达到 管输标准或商品气气质指标的天然气。 洁气（sweet gas）是指硫化物含量甚微或根 本不含的气体，它不需净化就可外输和利用。
一、天然气的分类
由此可见酸性天然气和洁气的划分采取模糊 的判据，而具体的数值指标并无统一的标准。在 我国，由于以CO2的净化处理要求不严格，而一般 采用西南油田分公司的管输指标即硫含量不高于 20mg/Sm3 （CHN）作为界定指标，把含硫量高于 20mg/Sm3（CHN）天然气称为酸性天然气，否则为 洁气。把净化后达到管输要求的天然气称为净化 气。
矿井工作对“瓦斯”十分重视，除去采取一些 必要的安全措施外，有的矿工会提着一个装有金 丝雀的鸟笼下到矿井，把鸟笼挂在工作区内。原 来，金丝雀对“瓦斯”或其他毒气特别敏感，只要 有非常淡薄的“瓦斯”产生，对人体还远不能有致 命作用时，金丝雀就已经失去知觉而昏倒。矿工 们察觉到达种情景后，可立即撤出矿井，避免伤 亡事故的发生。
2、天然气制合成甲醇等的合成气
碳一化学：是以一个碳原子的化合物为原 料，如一氧化碳、甲醇等，来合成各种基本有机 化工产品的化学体系。 甲醇不仅是碳一化学的重要产品，同时也是 重要原料，是合成气化学加工的起点，故称其为 碳一化学的重要支柱。
2、天然气制合成甲醇等的合成气
甲醇是由一氧化碳、二氧化碳加氢合成的：
一、天然气的分类
液相中除含有重烃外，仍含有一定量的丁烷、 丙烷。与此同时，为了降低原油的饱和蒸气压， 防止原油在储运过程中的挥发耗损，油田上往往 采用各种原油稳定工艺回收原油中C1～C5组分， 回收回来的气体，称为原油稳定气，简称原稳气。
化工原理精馏PPT课件全
用饱和蒸气压表示的气液平衡关系
2）用相对挥发度表示 ☆挥发度定义
某组分在气相中的平衡分压与该组分在液相中
的摩尔分率之比
挥发度意义
vi
pi xi
某组分由液相挥发到气相中的趋势，是该组分 挥发性大小的标志
双组分理想溶液
vA
pA xA
pAo xA xA
pAo
vB
pB xB
pBo xB xB
pBo
☆相对挥发度定义
pA pyA
pB pyB p(1 yA )
p
o A
xA
pyA
yA
p
o A
xA
p
pBo xB pyB
yB
pBo xB p
yA
p
o A
x
A
p
xA
p pBo pAo pBo
yA
pAo p
p pBo pAo pBo
xA
p pBo pAo pBo
,
yA
pAo p
p pBo pAo pBo
解 (1)利用拉乌尔定律计算气液平衡数据
xA
p pBo pAo pBo
yA
p
o A
x
A
p
t/℃ x y
80.1 84 88 92 96 100 104 108 110.8 1.000 0.822 0.639 0.508 0.376 0.256 0.155 0.058 0.000 1.000 0.922 0.819 0.720 0.595 0.453 0.305 0.127 0.000
xF，y，x---原料液、气相、液相产品的组成，摩尔分数
y
1
F D
x
化工原料知识
化工原料种类很多，用途很广。
化学品在全世界有500～700万种之多，在市场上出售流通的已超过10万种，而且每年还有1000多种新的化学品问世，且其中有150～200种被认为是致癌物。
化工原料一般可以分为有机化工原料和无机化工原料两大类
有机化工原料：可以分为烷烃及其衍生物、烯烃及其衍生物、炔烃及衍生物、醌类、醛类、醇类、酮类、酚类、醚类、酐类、酯类、有机酸、羧酸盐、碳水化合物、杂环类、腈类、卤代类、胺酰类、其它种类
无机化工原料：无机化工产品的主要原料是含硫、钠、磷、钾、钙等化学矿物（见无机盐工业）和煤、石油、天然气以及空气、水等。
此外，很多工业部门的副产物和废物，也是无机化工的原料，例如：钢铁工业中炼焦生产过程的焦炉煤气，其中所含的氨可用硫酸加以回收制成硫酸铵，黄铜矿、方铅矿、闪锌矿的冶炼废气中的二氧化硫可用来生产硫酸等。
化工生产过程知识培训资料
化工生产过程知识培训资料1. 引言化工生产过程是指化工企业在生产过程中所涉及的各种化学反应、物料加工和能源转换等步骤。
要想确保化工生产过程的安全、高效和可持续发展，必须掌握一定的化工生产过程知识。
本文档旨在为化工从业人员提供一份系统的培训资料，帮助他们全面了解化工生产过程的基本原理、操作技术和安全措施。
2. 化工生产过程概述•化工生产过程的定义•化工生产过程的特点•化工生产过程的分类3. 化工生产过程中的常见化学反应3.1 酸碱中和反应•酸碱中和反应的原理•酸碱中和反应的应用3.2 氧化还原反应•氧化还原反应的原理•氧化还原反应的应用3.3 水解反应•水解反应的原理•水解反应的应用4. 化工生产过程的设备与工艺4.1 反应器•反应器的分类•反应器的工艺参数•反应器的操作技术4.2 分离设备•分离设备的分类•分离设备的工艺参数•分离设备的操作技术4.3 传热设备•传热设备的分类•传热设备的工艺参数•传热设备的操作技术4.4 混合设备•混合设备的分类•混合设备的工艺参数•混合设备的操作技术5. 化工生产过程的安全与环保5.1 安全措施•设备安全•操作安全•应急措施5.2 环境保护•废水处理•废气处理•固体废物处理6. 化工生产过程的优化与控制6.1 过程优化•原料优化•能源优化•生产条件优化6.2 过程控制•过程参数监测与控制•自动化控制系统•故障诊断与处理7. 结论本文档对化工生产过程的知识进行了系统的分类和总结，包括化学反应、设备与工艺、安全与环保以及优化与控制等方面。
希望本文档能够帮助化工从业人员全面了解化工生产过程的基本知识，提高工作效率、降低事故风险，促进化工行业的可持续发展。
在实际操作中，务必严格遵守相关操作规程和安全操作规范，保障生产过程的安全性和稳定性。
典型化工产品生产技术—精细化学品生产技术
树脂
二.抗静电剂的主要品种
01 阴离子型抗静电剂 02 阳离子型抗静电剂 03 两性离子型抗静电剂 04 非离子型抗静电剂
1.阴离子型抗静电剂
阴离子型抗静电剂大多用于合成纤维生产和加工过程中。通常为羧酸盐、硫酸酯、磷酸酯、碳酸盐等。
在硫酸酯中，烷基(芳基)聚氧乙烯醚的硫 酸酯钠盐是一种性质优良的防静电剂。防 静电效果最好的品种要算磷酸醋衍生物， 它用于纤维中，以憎水基团面向纤维，亲 水基团面向大气，因而具有优良的抗静电 性能。
1.教师总体评价
2.小组内协作创新方 面
3.小组间成果相互评价
项目十 典型化工产品生产技术 0903-6 抗静电剂生产技术的生产原理
一、明确目标
能力目标
1. 能根据“一因素 二机理”了解抗静电 剂生产原理；据四种 品种了解抗静电剂 2.了解各机理中各 物质之间的关系和抗 静电剂的生产技术 3.抗熟记抗静电剂包 括的种类
塑
纤
料
维
3.内部抗静电剂的作用机理
内部抗静电剂是在树脂加工中用来与之混和后再进 行成型加工的。作为表面活性剂，它在树脂中的分 布是不均匀的。当抗静电剂的添加数量足够时，在 树脂表面就能形成一层稠密的排列，其亲水的极性 基向着空气一侧成为导电层，表面浓度高于内部。
当在加工，使用中，由于外界的作用可以使树脂表面的 抗静电剂分子缺损，抗静电性能随之下降;而与此同时， 潜伏在树脂内部的抗静电剂会不断渗出到表面层，向表 面迁移，补充缺损的抗静电剂分子导电层。抗静电剂与 树脂应当有适度的相容性。
三、 1.制备方法
抗静电剂P化学名称为烷基磷酸酯二乙醇胺盐 ( C18H4 N2O8P)，M =448， (以R=C10计)。
本品为棕黄色粘稠膏状物，易溶于水及有机溶剂。合成过程反应式:
石油化工工艺说明
石油化工工艺说明石油化工工艺是指将石油、天然气及其他烃类原料加工成各种化学产品的过程和技术。
随着科技的进步，石化工业不断推陈出新，技术不断创新，制造出更多更高质量的产品，应用范围也越来越广泛。
本文将对石油化工工艺及其流程进行说明。
1.石油和天然气的加工石油和天然气等原料是石化工业的基础，其加工可以分为三个阶段。
第一阶段是提炼，即将原油通过分离、蒸馏、萃取等方法分离出各种油品和气体。
其中，蒸馏是最常用的方法，其原理是利用各种油品的沸点不同来进行分离和提炼。
蒸馏过程中，从原料中挥发出来的油品被逐步冷却和凝结，最终得到不同用途的各种油品。
第二阶段是催化转化，即对过重难提取的石油和天然气进行催化转化，将其转化为高附加值的化学品。
催化转化过程中，通常采用催化剂和高温高压条件进行反应。
通过催化转化，可以将天然气和石油直接转化为烯烃、芳香烃、烃类醇、酸等中间体，这些中间体可以制造出各种化学品。
第三阶段是制造特定产品，即通过石油和天然气加工生产出各种产品，如燃料、化肥、塑料、合成纤维等。
制造特定产品的过程中，需要进行多种反应和分离工艺，这些反应和分离工艺是非常复杂的，需要借助多种设备和工艺流程来实现。
2.石化工艺的流程石化工艺的流程可以分为四个阶段。
第一阶段是初步处理，即将原油和天然气等基础原料进行初步处理。
这个过程通常包括原料的清洗、分离、脱除水分、脱硫、除盐等处理。
第二阶段是中间体生产，即通过催化转化和其他反应制造出中间体，例如烯烃、芳香烃、醇类、羧酸等。
这个过程通常需要使用催化剂和特定设备来实现。
第三阶段是多步反应，即将中间体转化为目标产品。
这个过程通常涉及到多项反应，需要使用多种设备和工艺流程来实现。
例如，将苯乙烯和丙烯酸反应制造出聚合物时，需要使用聚合反应器、酸抽提器、称量槽等设备。
第四阶段是分离、提纯和包装，即将生产出的产品进行精炼、提纯、包装等处理，以保证产品的质量和安全性。
这个过程通常需要使用多种设备和工艺流程，如蒸馏、萃取、过滤、蒸发、冷却等。
第一章基本有机化学工业的原料
无烟煤
煤
炭
煤及其化工利用 ——煤炭
岩相组成：通过对煤的颜色、光泽、断口 来确定。 对其研究，可指导工业生产，指导煤炭分 类及炼焦配煤。
H2 OH OH H2 H2 CH2 CH2 N CH2
CH
C
Given:煤大分子模型
CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 H3C N H2 H2
OH
O H2
煤及其化工利用 ——煤炭
2、原油的精馏
原油精馏塔一般为带外部汽提 装置的复杂塔。 原油由第一段中部进入，塔底 分出重油，汽油、柴油、煤油 在这一段被蒸出。 在塔的第二段被分离成沸点不 同的重柴油、轻柴油等油品。 提馏段操作是在外部塔中进行 的。 第三段底部分离出煤油，汽油 从塔顶蒸出。
2.1常减压精馏装置及流程
原材料初步处理流程
原材料初步处理流程下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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化学工艺学重难点知识
主讲内容：化学工艺学重难点知识
——原料 ——化学反应 ——产物（物理化学性质） ——化学反应工程与工艺过程 ——化学设备 ——反思与总结应用
第一章绪论
绪论
绪论
课程任务
• 了解化学工业的特点和发展方向；了解化学工艺学的研究范畴； • 掌握典型化工产品的生产工艺流程，反应原理，生产影响因素，
绪论
化学工艺学的研究范畴
300 ~ 600℃, 8 ~ 45MPa
N2 + 3H2
Catal
2NH3
• 制备产品的用途、市场需求
工艺
• 生产原理：主、副反应；反应原理；催化剂及其特性等 • 工艺条件：热力学及动力学研究确定最佳操作条件
• 工艺流程与设备：操作单元的组织、反应器系统主要设备
绪论
重、渣油
>520℃
2-3 石 油
5＃ 0＃ －10＃ －20＃ －35＃ －50＃
柴油标号
8℃以上 4℃至8℃ －5℃至4℃ －14℃至－5℃ －29℃至－14℃ －44℃至－29℃
柴油标号的依据是柴油的凝固点,根据使用时的气温选用不同标号
2-3 石 油
三、催化裂化和加氢裂化
Ⅰ 催化裂化（ Fluid Catalytic Cracking, FCC ）
• 原料的选择和预处理； • 生产方法的选择及方法原理； • 设备(反应器和其他)的作用、结构和操作； • 催化剂的选择和使用； • 其他物料的影响； • 操作条件的影响和选定；
绪论
• 流程组织；生产控制； • 产品规格和副产物的分离与利用； • 能量的回收和利用； • 对不同工艺路线和流程的技术经济评比等问题。
化学工业原料来源
矿产资源 海洋资源 动、植物 空气、水
精细化工的原料资源及利用
产品的先进洁净煤技术。
3、煤焦化：隔绝空气条件下，加热到950℃左右，高温干馏生产焦炭，同
时获得煤气、煤焦油并回收其它化工产品的一种煤转化工艺。
4
5
6
4、电石乙炔： 5、合成气：合成气是不同比例的一氧化碳和氢气的混合气。
2
2.硫铁矿包括黄铁矿(立方晶系FeS2)、白铁矿(斜方品系FeS2) 和磁硫铁矿(FenSn+1)，其中主要是黄铁矿。
硫铁矿用途：生产含硫的物质，制硫酸，世界上硫酸总产量 的一半以上用于生产磷肥和氮肥。
硫铁矿 空气
粉碎
沸腾炉焙烧
SO2催化氧化 水
SO3吸收 浓硫酸
有机化工原料：有机可燃矿产资源和天然生物有机质。 三个阶段： （1）农林化工阶段 （2）煤化工的兴起与发展阶段 （3）石油化工的诞生与发展阶段
主要用于生产无机化物和冶炼金属。 矿物初步加工的主要方法：
分级、粉碎、团固和烧结、精选、脱水和除尘 等，应根据使用部门对原料的要求来选用其中部分 或全部方法。
1
二、磷矿和硫铁矿的加工利用 1.多数磷矿为氟磷灰石[Ca5F(PO4)3]。 磷矿用途：生产磷肥、磷酸、单质磷、磷化物和磷酸盐等。 生产磷肥的方法有两大类： (1)酸法(又称湿法) 用硫酸或硝酸等无机酸来处理磷矿石，最常用的是硫酸。 硫酸与磷矿反应生成磷酸和硫酸钙结晶，主反应式为
10
第四节 再生资源的利用
一、生物质 1、定义：一切直接或间接利用绿色植物光合作用形成的有
机物质。包括除化石燃料外的植物、动物和微生物及其排 泄与代谢物等。 2、利用 1）淀粉 2）纤维素 3）木质素 4）半纤维素 5）油脂 6）废弃物 7）其他
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驻马店：西气东输豫南支线站点
2020/11/12
天然气用于化工原料： 先去H2O CO2 H2S等杂质；
回收的硫化氢采用克劳斯法转化为硫磺，用于制造硫酸。
合成氨的原料气(>50% )
天然气
合成甲醇的合成气 羰基合成用的合成气：与烯烃合成醛
热裂解制低碳炔烃和烯烃 及甲烷的各种衍生物
合成甲醇 费托法合成液体燃料 羰基合成法生产脂肪醛和醇
2020/11/12
碳一化学：
以一个碳原子的化合物（CO、CH3OH等）为 原料，来合成各种基本有机化工产品的化学体 系。 甲醇是碳一化学的重要产品，也是重要原料， 是合成气化学加工的起点，称为碳一化学的重 要支柱。
2020/11/12
合成甲醇的原料
第2章
化工原料及其初 步加工
2. 1 化学矿物 2. 2 天然气 2. 3 石油 2. 4 煤炭 2. 5 生物质 2. 6 空气、水
2020/11/12
化工原料
• 无机化学矿 • 天然气 • 石油 •煤 • 生物质 • 空气 •水
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2.1 化学矿物
• 化肥工业、化工、冶金等工业的原料，是一类 重要矿物资源。
• 我国化学矿产资源丰富 • 磷矿、硫铁矿及硼矿等化学矿物的储量居世界
前列且产量较大， • 了解其分布情况、资源特点和加工概况。
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1. 磷矿
• 生产磷肥、磷酸、单质磷、磷化物和磷酸盐的 原料。
• 分磷块岩、磷灰石和岛磷矿三种，其中有工业 价值的为磷块岩和磷灰石。
• 磷矿资源较丰富的国家有摩洛哥、南非、美国、 前苏联及中国。
过磷酸钙、重过磷酸钙、富过磷酸钙、半过磷酸钙、沉淀 磷酸钙、磷酸铵及硝酸磷肥等。
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热法磷肥 • 热法加工是指添加某些助剂在高温下分解磷矿
石，经过进一步处理制成可被农作物吸收的磷 酸盐。 • 消耗较多的电能和热能。 • 热法磷肥主要有：钙镁磷肥、脱氟磷肥及钢渣 磷肥。
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1. 天然气制合成氨的原料气
烃类蒸气催化转化工艺
空气
甲烷等低碳烷烃
氢气、一氧化碳
部分燃烧 甲烷浓度降低至0.3%
粗原料气 （氢氮比=3）
氮气
变换
脱碳 最终净化 合成氨的原料气
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天然气制合成气的方法：
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2.天然气制合成甲醇等的合成气
合成氨
合成气（H2+CO） 碳一化学的重要原料
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2.2 天然气
主要成分是甲烷
干气 甲烷含量高于90%，稍加压缩,不 会有液体析出
湿气
C2~C4烷烃含量≥15%~20%稍加
压缩有汽油析出，
中国天然气资源较丰富，主要分布在陕甘宁盆 地、新疆地区、四川东部地区及南海地区等。
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油田伴生气 天然气与石油伴生 煤层气（瓦斯气） 吸附在煤上的甲烷 天然气水合物 冻土带和海底甲烷与水组成的 笼形化合物
早期 煤和焦炭 1950s~ 天然气
单一生产甲醇工艺
（氨）联醇工艺
其它以合成氨工艺为主体的衍生技术：联碱、联尿、联 碳（碳酸氢铵）
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• 甲醇的合成机理
可逆放热反应 需要催化剂
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催化剂
锌、铬催化剂
操作压力：30MPa， 反应温度：350~420℃, 出塔甲醇含量：3~5%, 副反应多， 能耗高，产品质量差；
不适宜加工品位 低的矿粉，且工 艺流程长设备多
加压碱解法
碳碱法加工硼镁矿（广泛）
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化学矿物小结：
• 绝大部分为非金属矿物； • 在化学工业中主要用于制硫酸、磷肥、钾肥、纯碱及
其他无机盐化工、精细化工的原料; • 还可作为其他工业领域中的基本原料和配料。
如冶金、轻工、石油、电子、金属陶瓷、医药、水泥、 玻璃、饲料及食品等） • 加工利用方法众多，工艺过程繁简不一，比较庞杂。 可粗略划分火法工艺和湿法工艺。
• 我国磷矿主要分布在西南和中南地区。 • 河南 灵宝 鲁山
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中国磷矿特点：
储量世界第四 品位偏低，选矿和矿石富集任务繁重，原料成本 随之升高。 85%以上的磷矿用于制造磷肥。 磷肥：酸法磷肥、热法磷肥两类。
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酸法（又称湿法）：
用硫酸或硝酸等无机酸来处理磷矿石，最常用的 是硫酸。 硫酸与磷矿反应生成磷酸和硫酸钙结晶，主要反 应式为： Ca5F(PO4)3 + 5nH2O+ 5H2SO4 = 3H3PO4 + 5CaSO4•nH2O + HF
铜基催化剂
操作压力：5~10MPa， 反应温度：230~290℃ 出塔甲醇含量5~7%， 副反应少， 能耗低，产品质量好。
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3.硼矿
• 硼矿是生产硼酸、硼砂、单质硼及硼酸盐的 原料。
• 世界上硼资源分布：美国、土耳其、前苏联、 中国；
• 居世界第四位，约3900万吨（以B2O3计）。
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•中国硼矿特点
• 多数硼矿埋藏于地下（青海、西藏等地的盐卤型和盐 湖固体型硼矿除外） ；
• 分布集中：辽、吉、湘、皖、苏等省区，辽宁省占全 国总储量的65% ；
吸收反应：nSO3 + H2O = H2SO4 + (n-1)SO3
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• 近年来，以硫磺(天然硫磺、回收硫）为原料 制硫酸的比例显著增大。
• 硫磺价格较低，硫铁矿开采成本较高，且硫铁 矿制酸程序复杂.
• 为提高硫铁矿的竞争能力，很多国家采取对硫 铁矿进行精选，并将焙烧制二氧化硫炉气后的 烧渣加以综合利用或作为炼铁原料.
• 品位较低，加工利用难度较大。 如：辽东-吉南地区的硼镁铁矿，储量占全国的60%， 但该类硼矿结构复杂，共生矿物多，硼品位低，20世 纪60年代至今一直作为“待置矿量”。
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硼酸
盐酸分解萃取分离工艺 硫酸分解盐析分离工艺
硼镁矿
常压碱解法 碱法加工硼镁矿
硼砂
Na2B4O5(OH)4·8Байду номын сангаас2O
2. 硫铁矿
• 主要用于制硫酸。 • 普通硫铁矿、浮选尾砂和含煤硫铁矿三种。 • 我国硫铁矿主要集中在广东、内蒙、安徽和四
川等地，其储量占全国总储量的85%.
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硫铁矿制造硫酸生产过程主要反应：
焙烧反应：4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 +8SO2 氧化反应：SO2 + 0.5O2 = SO3