无机化工工艺学

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无机化工工艺学

合成氨工业1.1 气态烃类蒸汽转化法天然气在高温下与蒸汽作用制取合成氨粗原料气反应CnHm+nH2O(l)=nCO+(n+m/2)H2这是强吸热反应，热量的供给方式不同有两种制备粗原料气的方法：外部供热的蒸汽转化法内部蓄热的间歇操作法粗原料气要求：残余甲烷低于0.5% （H2+CO)/N2在2.8~3.1间在高温有催化剂存在的条件下可实现下述反应：CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g)CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)但要完成这一工业过程，必须对可能发生的主要反应及副反应进行详细研究。

主要的副反应有CH4(g) = C (s) + 2H2(g)2CO(g) = CO2(g) + C(s)CO(g) + H2(g) = C(s) + H2O(g)1.1.2 甲烷蒸汽转化反应原理1.1.2.1 CH4转化反应热力学1、化学平衡常数独立反应数=系统中物质数-物质元素数本反应系统独立数=6-3=3个，若不考虑炭黑的存在，独立反应可取2个，即 CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g)CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)两个制气反应的平衡常数为24423CO H p CH H O p p K p p = 2282CO H p CO H Op p K p p =上式是将体系视为理想气体混合物的结论，通常转化过程压力不是太高，用它来计算误差不大。

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。

只需要反应焓变与温度的关系就可根据导出平衡常数与温度的关系。

02ln //()p d K dT H RT =∆4372lg 9864.57/8.3666lg 2.0814101.87371013.883p K T T T T --=-+-⨯+⨯-8372lg 2183/0.09361lg 0.632101.0810 2.298p K T T T T --=++⨯-⨯-Kp 的求法有两种，查图和经验式。

无机化工工艺学

第二章、固体燃料气化1、最近十多年我国合成氨原料构成是以煤、焦炭为主。

2、煤化过程的第一阶段，首先是形成年轻的泥炭，继后逐次形成褐煤、次烟煤、烟煤、最终形成无烟煤和天然石墨。

3、煤气的分类：（1）空气煤气以空气作为气化剂所制得的煤气，可作为合成氨原料气中氮的来源。

（2）水煤气以水蒸气作气化剂所制得的煤气。

其中氢气和一氧化碳的含量在85%以上。

主要作为合成氨原料气中氢气的来源。

（3）混合煤气以空气和适量水蒸气的混合物作气化剂所制得的煤气。

主要用作工业气体燃料。

半水煤气分别以空气和水蒸气作气化剂，然后将分别制得的空气煤气和水煤气按混合后气体中（H2+CO）与N2的摩尔比为3.1-3.2的比例进行掺配。

4、5、煤在汽化炉中进行的气化过程包括：干燥、热解以及由热解生成的碳与气化剂反应阶段。

一）、煤的干燥：煤中水分包括三类：1、吸附在煤表面的外表水，叫游离水；2、吸附于煤结构体毛细孔中的吸附水3、煤中含氧基团-OH和-COOH相连的水，叫化学键态水。

其中1和2中的水在温度高于100℃，即可缓慢的释出（此过程为蒸发）。

3中的键态水在150-300℃时，开始分解，放出CO2和CO。

二）煤加热分解：三）、气化反应的化学平衡：1、以空气或富氧空气为气化剂时，碳与氧之间的反应为：C+O2= CO2；C+1/2O2=CO；C+CO2=2CO；CO+1/2O2=CO26、O2全部与C反应生成CO2，CO2的平衡转化率为α，总压为P；空气中N2∕O2的摩尔比为79∕21=3.76计算基准取1molO2。

C + CO2 = 2CO平衡时：1-ɑ2ɑ气相总量=1-ɑ+2ɑ+3.76=4.76-ɑmol由此求得各组分分压将分别代入平衡常数式中整理得：7、以水蒸汽作气化剂时碳与水蒸汽的反应为：C+H2O(g)=CO+H2 ，C+2H2O(g)=CO2+2H2 CO +H2O(g)=CO2+2H2 C +2H2=CH48、制取半水煤气的工业方法，按其供热方式可分为：①蓄热法也称间歇式制气法。

无机化工工艺学-尿素

半循环法：将一部分或大部分未反应的 NH3和CO2返回合成塔使用，这类循环氨的利用率为42-73%。
1-二氧化碳压缩机；2-液氨泵；3-尿素合成塔； 4-预分离器；5-高压加热分离器；6-低压加热分解器；7-高压吸收器；8-氨冷凝器
全循环法（流程附后1.4）：将未转化成尿素的NH3和CO2经减压加热或气提分离后，全部返回合成系统循环利用，构成密闭的循环系统，原料的利用最充分，氨利用率高达98%以上。
④气提法利用一种气体介质在与合成等压的条件下分解甲铵并将分解物返
回系统。依气提介质的不同分为CO2气提法、NH3气提法、变换气气提法。
优点：热量回收完全，低压NH3和CO2处理量较少，技术经济指标先进，是尿素发展的方向。
20世纪60年代初期, 斯塔米卡邦与DSM的研究中心一起开发了新的尿素工艺———二氧化碳气提法,并于1967 年建成工厂投入生产,使尿素生产的能耗大为降低。
意大利的SnamProgetti 也于1966 年建成了第一个以NH3作为气提气的氨气提法尿素工厂(日产70 t) ,其设备采用框架式立体布置,而且 NH3直接加入气提塔底部,为第一代氨气提法。70 年代中期SNAM改进了设计,设备改为平面布置,而且也不直接向气提塔加入气氨,即所谓的自气提工艺或称为第二代氨气提法工艺。
由于添加的水量不同，又可分为两类：
添加水量较多，分子比近于1，称为碳酸铵盐水溶液全循环法。添加水量较少，基本上以甲铵溶液返回系统，称为氨基甲酸铵溶
液全循环法。
难度—气液分离的温度不可太高，以免使生成的尿素分解；液体吸收气体的温度不可太低，以防出现固体结晶；返回系统的水量必须控制在最少，否则由于有水进入反应器，一次通过的尿素合成率太低，造成大量溶液循环。

无机化工工艺学第三版

无机化工工艺学第三版《无机化工工艺学》是一本介绍无机化工工艺的教材，这是第三版的版本。

本书内容丰富全面，涵盖了无机化工工艺学的基本理论、技术应用和相关工程实践。

下面将简要介绍本书的主要内容和意义。

首先，本书的第一章到第四章主要介绍了无机化工工艺学的基本概念、基本原理和基本过程。

包括无机化工的定义、分类和特点，以及无机化工工艺的基本原理、传热传质过程、相变过程和反应动力学等内容。

这些章节对于初学者来说是很重要的，它们可以帮助初学者理解无机化工工艺学的基本理论和方法。

其次，本书的第五章到第九章介绍了无机化工工艺学的主要技术应用和相关工程实践。

其中包括无机化工反应器的设计与操作、燃烧和氧化过程、干燥和结晶过程、分离和纯化过程、以及催化剂和吸附剂的应用等。

这些章节详细讲解了各种无机化工工艺的原理、设备和操作方法，对于实际工程中的无机化工工艺设计和操作具有重要意义。

此外，本书还介绍了一些无机化工工艺学的前沿技术和研究方向。

比如，杂质的控制与去除、废水处理和固体废弃物的处理等。

这些内容反映了无机化工领域的最新研究进展和工程实践，并提供了一些解决实际问题的方法和思路。

《无机化工工艺学》第三版的出版对于无机化工工程专业的学生和从事无机化工工程研究和实践的工程技术人员都具有重要意义。

通过学习本书，可以帮助学生掌握无机化工工艺学的基本理论和技术方法，培养工程实践能力。

对于工程技术人员来说，本书可以帮助他们理解新技术和新方法的原理，并提供实际操作和问题解决的参考。

综上所述，《无机化工工艺学》第三版是一本内容丰富、全面详细的教材，对于无机化工工程学科的学术研究和实际工程应用都具有重要意义。

希望通过学习本书，读者能够更好地理解无机化工的基本理论和技术方法，并在实际工程中能够灵活运用。

无机化工工艺学复习

•1生产硫酸的原料有硫磺、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石膏、硫化氢、二氧化硫和废硫酸等。

硫磺、硫铁矿和冶炼烟气是三种主要原料。

•硫铁矿曾是中国硫酸工业的主要原料，目前硫磺用量最多，也使用冶炼废气和硫磺生产硫酸。

•大部分原料需先制成含二氧化硫的原料气，才能进一步制造硫酸。

• 2.硫酸生产分为原料处理、焙烧、净化、干吸、转化、尾气回收几个阶段，各工序作用如下：•⑴原料工序：•负责硫铁矿的过筛、配料与输送；•⑵焙烧工序：•对硫铁矿进行沸腾焙烧，制取二氧化硫气体；•⑶净化工序：•通过离心除尘、水洗与电除雾对炉气进行净化；•⑷干吸工序：利用浓度为93％的浓硫酸对净化后的炉气进行干燥；同时利用浓度为98％对转化后气体中的三氧化硫进行吸收；干燥酸在使用过程中浓度会降低，而吸收酸在使用过程中浓度会升高。

因此在生产过程中，两种酸之间要进行串酸操作。

•⑸转化工序：干燥后的炉气在催化剂作用下，SO2经过催化氧化为SO3。

•⑹硫酸储存工序：储存产品。

•(7)尾气回收•3、简述硫酸生产两转两吸工艺的优、缺点优点：①转化反应速度快，最终转化率高；②能处理SO2含量较高的气体；③能减轻尾气的危害。

缺点：①热量损失大；②阻力大，能耗增加；③流程长，操作复杂能量消耗大。

4.简述氨碱法生产纯碱的优、缺点。

优点：原料便宜；生产过程中氨能循环使用，损失少；能实现大规模连续生产；易实现机械化和自动化；产品质量高。

缺点：原料利用率低；废液废渣污染严重，不便在内陆建厂；母液中含有大量的NH4Cl，需加入石灰乳才能使之分解，并通过蒸馏回收氨，设置蒸氨塔消耗大量蒸汽和石灰；流程长，设备庞大，能量消耗大。

无机化工工艺学——纯碱

❖ 先加入石灰乳使镁离子变成钙离子： ❖ Mg2+ + Ca(OH)2(s) = Mg(OH)2(s) + Ca2+ ❖ 除钙可用下列两法之一： ❖ 2NH3 + CO2 + H2O +Ca2+ = CaCO3(s) + 2NH4+ ❖ Na2CO3 + Ca2+ = CaCO3(s) + 2Na+
❖ 析出碳酸氢钠
❖
Na+ + HCO3－ = NaHCO3 (s)
❖ 反应到一定时间后，氨基甲酸铵的水解是控制步骤，所以
塔中要保持足够的溶液量使反应时间充分。
27
4.2.2 氨碱法的工业生产
碳酸化度R的定义
游离已结合
R
溶液中全部CO2浓度总氨浓度
CCO2 2C NH3 C NH3,T
5
4.1 概述
四、生产方法
❖草木灰 ❖ 氨碱法生产纯碱 ❖ 联碱碱法生产纯碱（侯氏法） ❖ 路布兰法湿法芒硝制碱法干法芒硝制碱法 ❖ 天然碱加工提纯制纯碱
6
4. 2 碱法制纯碱
4.2.1 氨碱法的生产过程
（1）CO2气和石灰乳的制备。煅烧石灰石制得石灰和二氧化碳，石灰消化而得石灰乳。
（2）盐水的制备、精制及氨化，制得氨盐水。（3）氨盐水的碳酸化制重碱。来自石灰石煅烧及重碱煅烧的CO2，经压缩、冷却送至碳化塔。（4）重碱的过滤及洗涤（即碳化所得晶浆的液固分离）。（5）重碱煅烧制得纯碱成品及CO2。（6）母液中氨的蒸馏回收。
❖ 总组成在 AC 线上，
只析出NaHCO3 时，
又必须在其饱和面
上。所以在 RS 线

无机化工工艺学复习

无机化工工艺学复习 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】•1生产硫酸的原料有硫磺、硫铁矿、有色金属冶炼烟气、石膏、硫化氢、二氧化硫和废硫酸等。

硫磺、硫铁矿和冶炼烟气是三种主要原料。

•硫铁矿曾是中国硫酸工业的主要原料，目前硫磺用量最多，也使用冶炼废气和硫磺生产硫酸。

•大部分原料需先制成含二氧化硫的原料气，才能进一步制造硫酸。

因此在生产过程中，两种酸之间要进行串酸操作。

•⑸转化工序：干燥后的炉气在催化剂作用下，SO2经过催化氧化为SO3。

•⑹硫酸储存工序：储存产品。

缺点：①热量损失大；②阻力大，能耗增加；③流程长，操作复杂能量消耗大。

4.简述氨碱法生产纯碱的优、缺点。

优点：原料便宜；生产过程中氨能循环使用，损失少；能实现大规模连续生产；易实现机械化和自动化；产品质量高。

无机化工工艺学全貌介绍

蒸馏与萃取分离
阐述蒸馏和萃取分离的原理、方法和设备，以及操作条件的选择和控制。
结晶与沉淀分离
介绍结晶和沉淀分离的原理、方法及设备。
离子交换与吸附分离
分析离子交换与吸附分离的原理、方法和应用范围。
废气、废水和固废的处理
废气处理
介绍废气的来源、危害及处理方法，包括吸收、吸附、催化燃烧等方法及设备。
促进经济发展
无机化工工艺学的发展对于推动经济发展具有重要作用。通过改进生产工艺，提高生产效率，降低生产成本，可以增加企业的竞争力，促进产业升级和转型。
无机化工工艺学的历史与发展
历史回顾
无机化工工艺学的发展可以追溯到古代的冶金和陶瓷制造。随着工业革命的兴起，无机化工工艺学得到了快速发展，各种新的提取、合成和加工技术不断涌现。
01
概述无机化工中常见的化学反应类型、特点和应用。
反应动力学与热力学
02
介绍反应速率、反应机理、活化能等反应动力学知识，以及反
应平衡常数、反应热等热力学知识。
反应器类型与选择
03
阐述不同类型反应器的原理、特点和使用范围，以及选择反应
器的原则和依据。
产品的分离与提纯
分离与提纯的目的与方法
说明分离与提纯的目的、基本原则和常用方法。
03 无机化工工艺流程
原料的预处理
原料的来源与性质
介绍无机化工原料的来源、种类及性质，说明原料选择的原则和
要求。
原料的破碎与混合
阐述原料破碎的目的、方法和设备，以及混合操作的原理和设备。
原料的干燥与除杂
分析原料干燥和除杂的必要性，介绍常用的干燥和除杂方法及设备。
化学反应原理与设备
无机化工中的化学反应

无机化工工艺学课件

1.3.4.2 加压吸收塔加压操作下的筛板塔与常压吸收塔不同之处是筛板多，一般为32至40块。第一吸收塔共分三个区域，塔底为漂白区，在此进行成品酸的脱硝过程。塔的中部为氧化区，以进行一氧化氮的吸收。氧化区上面为吸收区。第二吸收塔为无漂白区和氧化区。且塔内的各层筛板的板间距并非等距，因塔内氧含量低，为保证一氧化氮充分氧化，所以第6～13层的板间距要大些。
③气体组成为了保证吸收塔中气体的氧化度，气体在进入吸收塔以前必须经过充分氧化，氧化法可分为干法氧化和湿法氧化。 Ⅰ.干法氧化将气体通过一个氧化塔，使气体在塔内充分停留，从而达到氧化的目的。氧化可以在室温下操作。为了强化氧化反应，也可采用冷却措施，以排除氧化时放出的热量。 Ⅱ.湿法氧化将气体通入一个氧化塔，塔顶用较浓的硝酸喷淋，一氧化氮与氧气在气相空间、液相内和气液相界面均能进行氧化反应。大量的喷淋酸可以移走氧化放出的热量，从而加快了氧化速率。
表3-1-9列出了在温度为37℃和压力分别为0.35MPa 和0.5MPa下，当每昼夜生产1t硝酸（100%）时对于不同总吸收度所需的吸收容积系数。如下所示：压力（绝对） /MPa 总吸收度/% 吸收容积系数 /[m3/(t.d）] 94 1.2 0.35 95 1.7 95.5 2.3 96 0.8 0.5 97 1.0 98 1.5
右图所示为中国某厂采用压力为0.35MPa的大型筛板吸收塔。两塔均采用不锈钢制成，共有32块筛板，其生产强度为19.3t100%HNO3/(m2.d)，产量一般为13～14t，NO氧化度＞90%
重点
★氮氧化物吸收速度的控制因素。 ★温度、压力、气体组成这三个因素对吸收速度的影响。 ★掌握湿法和干法氧化的概念及其适用的条件。 ★掌握吸收塔的结构。

无机化工工艺学

合成氨作业1、内表面利用率：固体内孔隙中深度大于宽度的裂缝，孔和空腔内壁的面与反应介质相接触的面积。

1、少量CO最终化法：甲烷化法、深冷分离法、铜氨液吸收法。

1、富液：在吸收塔的吸收操作中，易溶组分在塔内被吸收剂吸收后，于塔底流出的溶液（其中包含有被吸收组分）。

贫液：洗涤滤饼所得到的极少或没有回收价值的液体(溶液)。

2、闪点：在规定条件下，加热式样，当式样达到某温度时，式样的蒸汽和周围空气的混合气，一点与火焰接触，即发生闪燃现象，发生闪燃时试样的最低温度称为闪点。

3、氨净值：氨合成塔出口气相中氨含量与进口气相中氨含量的差值。

4、最佳温度：对一定类型的催化剂和一定气体组成而言，必将出现最大的反应速度值，与其对应的T。

5、为什么不能按最佳温度线操作？答：①在反应前期，因距平衡尚远，即使离开最佳温度线，仍有较高反应速率。

②随着反应的进行，温度应逐渐降低，故需要从催化剂床层中不断移去热量，因此，变换各段温度是综合各方面因素而确定的：A、高温变换：a、应在催化剂活性温度范围内操作，反应开始温度应高于催化剂起始活性温度20左右。

b、对着催化剂使用年限的增长，由于中毒、老化等原因，催化剂活性降低，操作温度应适当提高。

c、为了尽可能接近最佳温度线进行反应，可才用分段冷却；冷却方法：间接换热式（用原料气或饱和蒸汽间接换热），直接冷激式（用原料气、水蒸汽或冷凝水直接加入反应系统进行降温）B、低温变换：由于温升小，催化剂不必分段；注意根据气相中水蒸汽含量，确定低变过程的温度下线。

6、煤气有哪几种？各有什么特点？答：①空气煤气，以空气为气化剂所制的的没气。

按体积分数计，其中约含50%N2，一定量的CO及少量的CO2和H2。

属于一种低热值煤气可作工业燃料气用，也可作合成氨原料气中N的来源。

②水煤气，以水蒸汽作为气化剂所制的的煤气。

按体积分数计，其中H2和CO的含量约在85%以上，含N量低，热值高，主要作为合成氨原料气中H2来源。

无机化工工艺学 ppt课件

化工工艺学--学习要求
❖ 学习要求：了解上述有代表性的大化工过程的生产原理、热力学与动力学特征、催化剂特性、主要设备的结构和特点，掌握其工业生产方法、工业原理、工艺流程。使学生对基本化学工业典型过程有深入的了解。
❖ 笔记；作业； ❖ 学习流程示意图（看看）
化工工艺学学习示意图
第一篇合成氨目录
无机化工—特点
➢在化学工业中是发展较早的部门，为单元操
作的形成和发展奠定了基础，
➢主要产品多为用途广泛的基本化工原料。 ➢与其他化工产品比较，无机化工产品的产量
较大。
化工生产基本原料简介
❖ 石油、煤、天然气、农林副产品，各种矿物质。
❖ 世界能源消耗量：石油40%、煤27%、天然气23%、核能7%、水 3%。 ❖ 2004年世界石油产量前五位：俄罗斯、沙特、美国、伊朗、中国。中国石油产量1.75亿吨，探明储量25亿吨，探明天然气储量1.51亿吨。 ❖ 2004年中国煤炭产量19.8亿吨,居世界第一位。
第一章: 绪论第二章:固体燃料气化第三章:一氧化碳变换第四章:原料气的最终净化第七章:氨的合成第八章: 合成氨生产综述
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第一章绪论
一、氨的性质
（一）、物理性质
➢ 标准状态下是无色气体，具有特殊的刺激性臭味。 20℃下将氨气加压0.8MPa时，液化为无色的液体。
三、美国化学工业分类按美国标准工业分类法
(SIC)
★28 化学品及有关产品
❖ 281 工业无机化学品 ❖ 282 塑料和树脂,合成橡胶,合成纤维和人造纤维 ❖ 283 药品 ❖ 284 肥皂,洗涤剂,清净剂,香料,化妆品及卫生剂 ❖ 285 涂料,清漆,喷漆,瓷漆及有关制品 ❖ 286 工业有机化学品 ❖ 287 农用化学品 ❖ 289 其它化学品

无机化工工艺学123

排出稀氨水
经过集灰罐分离出来的还带有少量的碱粉，由炉气总管导入炉气冷凝塔中，由于炉气含碱粉太多，久而久之总管会被碱粉堵塞。
2.7.6、重质纯碱的制造
由重碱煅烧得到的纯碱堆积密度较低，而玻璃、冶金等工业要求稍高的密度的纯碱，以减轻纯碱的飞扬损失，下面是几种制重质纯碱的方法：
1、固相水合法
2.8.1、NaCO3-NaHCO3-H2O体系的气液平衡
Harte和Baker对NaCO3-NaHCO3-H2O体系的气液平衡进行研究，得到以下经验式：
此经验式的使用范围是：温度（18-65摄氏度），浓度（0.5-2mol/L）,但是侯德榜将它应用到100摄氏度
2.8.1、NaCO3-NaHCO3-H2O体系的液固平衡
轻质纯碱在90-97度的温度下，加水发生水合反应，然后再煅烧
2、液相水合法
采用较多的水，纯碱是在悬浮液中水合的，然后过滤，最后进行煅烧
3、挤压法
直接用挤压机挤压
2.8、重碱湿分解
重碱湿分解是将重碱悬浮液通蒸汽分解使成纯碱溶液，热耗量较少。
湿分解塔基建投资少，工艺操作简单，又没有机械传动装置；即使重碱结晶差，含水量高，湿分解塔也能正常进行;所回收的二氧化碳浓度高，接近100%，但是重碱的湿分解率只在85%-87%。
真空用软水洗涤
采用金属滤网，阻力小，形成滤饼厚
真空过滤机的流程
回收氨和二氧化碳
产生真空
分离的母液多余的碱液
2.7、重碱的煅烧
1、煅烧原理重碱经过滤后，需要煅烧才能制得纯碱，同时回收二氧化碳供碳酸化使用。
选择温度在190 摄氏度左右比较适宜
由上表可知，当温度在100-101℃时，可使反应不断向右进行，但实际在此温度下，反应进行很慢，因为以下一些反应的发生都需要热量。

无机化工工艺学

④ 温度至600 ℃时，煤开始半焦化，形成结炭结构，主要产物为烷烃、环烷烃和酚（原焦油）
⑤温度至800 ℃时，烃类裂解成C和H2。 ⑥至850 ℃，焦油和CH4也分解为C和H2。 ⑦温度高达1000 ℃时，煤热解过程基本结束。要注意：不同煤种热解产物的组成及含量不同。 3、煤热解的影响因素： ①温度及加热速率的影响 a、当加热速度慢时，煤在低温区受热时间长，其热解反应的选择性强，初期形成的低分子物质容易热聚，形成稳定性较好的结构，在高温阶段时分解少。但会导致固体残渣含量高。b、当快速加热时，低分子挥发物收率大，焦油产率减少，气态产物增多。 ②压力对煤热解的影响压力增大，半焦产率增多和其强度增大，由于挥发物逸出困难，还会导致液相产物间热缩反应增强。
化学工业简介
化学工业产品有很多:化学原料、化学肥料、
三大合成材料、染料、香料、涂料、感光材料、橡胶材料、新型材料、医药、农药、炸药、各种试剂、助剂、日用化学品等等.
通常化学工业可分为无机化学工业和有机化
学工业即无机化工和有机化工.
一、无机化工
基本无机化工三酸、两碱、合成氨、化学肥料
第一章: 绪论第二章:固体燃料气化第三章:一氧化碳变换第四章:原料气净化脱硫第五章:二氧化碳脱除第六章:原料气的最终净化第七章:氨的合成第八章: 合成氨生产综述
11
第一章
绪论
一、氨的性质
（一）、物理性质
标准状态下是无色气体，具有特殊的刺激性臭味。 20℃下将氨气加压0.8MPa时，液化为无色的液体。液氨或干燥的氨对大部分物质不腐蚀，在有水存在时，对铜、银、锌等金属有腐蚀。
中国合成氨简介
50年代，在恢复与扩建老厂的同时，从苏联引进

无机化工工艺学全貌介绍

胜利测井公司中原石油勘探局基建工程监理公司上海高桥石化工程建设监理公司胜利石油管理局工程机械总厂中南石油局第五物探大队安徽石油勘探开发公司河南油田分公司地质调查处湖南建长石化股份有限公司河南油田工程建设监理中心北京燕山分公司炼油厂中国石化集团第二建设公司
塔里木胜利钻井公司金陵石化有限责任公司烷基苯厂淮阴石油化工有限责任公司中国石化集团第四建设公司中国新星石油公司西南石油局中国石化集团安庆石化机械厂中国石化集团管道储运公司中国石化集团南京化学工业公司洛阳石化聚丙烯有限责任公司河南石油勘探局勘察设计研究院中原石油勘探局特种车辆修造总厂中原石油勘探局天然气产销总厂
石油物探研究院上海高桥石化炼油安装检修公司江苏油田分公司工程技术研究院江苏油田分公司试采一厂江苏石油勘探局地质测井处中原石油勘探局地质录井处北京燕化公司聚丙烯事业部上海高桥化工实业有限公司中国石化销售华东公司中原油田井下特种作业处江苏石油勘探局钻井公司青岛石油化工厂长岭炼化岳阳机电技术有限公司
世界主要化工产品需求情况如下：（摘自美国斯坦福研究所CEH报告）单位：万吨
产品名称
1999年消费量
2005年
合成氨
10500
11600
化肥
13790
16000
其中：氮肥
8270
9400
磷肥
3240
3850
钾肥
2280
2750
纯碱
4000
4700
烧碱
4400
4900
甲醇
2650
2980
醋酸
650
750
无机盐工业：我国无机盐工业目前仍属于粗放型、资源型产业，由于生产装置投资少和廉价的本地化资源等原因，在国际市场上有一定的竞争优势。加入WTO后，若外国资本大量进入，我国无机盐行业将面临严峻的挑战。

无机工艺学概论

硫磺制酸一、反应 S + O2 → SO2 → SO3 → H2SO4 二、流程无净化系统，无废渣及污水排出，流程简单三、特点 1、能回收系统的几乎全部能量 2、起始SO2浓度高为11 ~ 12% ，O2为9 ~ 10% 、起始SO 浓度高为11 3、转化率高 ≥ 99.96% ，尾气可达排放标准 4、投资省，仅为同等规模两转两吸流程的88% 、投资省，仅为同等规模两转两吸流程的88%
催化剂的中毒与污染砷（AS）砷（AS）氟（F 氟（F）酸雾与H 酸雾与H2O 矿尘三、SO 三、SO2催化氧化机理机理从经典的气一固相催化理论液相催化理论，即V 论，即V2O5和碱金属硫酸盐为液相，负载压载体SiO 压载体SiO2上实验结论：P 实验结论：P 110
低温区钒催化剂活性急剧下降的分析实验：反应速度与温度的关系 → 出现转折 P 50图 1-4-5 50图结论：转折点T 结论：转折点T不是固定不变的，它与气体组成和催化剂化学组成有关 P 51 表 1-4-5 四、SO 四、SO2催化氧化动力学 1、向德辉经验模式 P 51 式1-4-21
2、冷激式：采用冷气体与反应物系直接混合（1）炉气冷激式：一般只在一、二段采用炉气冷激，否则达一定 X终时，催化剂用量将大大增加，X终越高，Vk越时，催化剂用量将大大增加，X 越高，Vk越大图 3-18 （以硫铁矿为原料）（2）空气冷激式：图 3-19 满足两个条件：P141 满足两个条件：P141 ~142 用硫磺或硫化氢为原料制酸，采用此种方式表 3-15 三、两次转化两次吸收考虑：1 考虑：1）VR ↓ ，2）X终 ↑ ， 3）尾气中SO2 ↓ ，污染 ↓ ）尾气中SO 表 3-16 3-17 3-
2、宏观动力学图 3-7 （1）多相催化反应过程的步骤 P 118 （2）外扩散区及其动力学规律图 3-7 式 3-34 结论：反应过程的速度将随着气体线速度的增大而加快 (3)内扩散区及其动力学规律图 3-7 式 3-37 式3-4 (3)内扩散区及其动力学规律六种情况 (4)有效扩散系数与催化剂曲节因子 (4)有效扩散系数与催化剂曲节因子表征催化剂孔隙结构复杂程度的参量 J D* = D·Ө/J D·Ө D*--- 反应物在催化颗粒内部的有效扩散系数 D*--J --- 现一般用实验方法直接测定更可靠，实验条件下的J 现一般用实验方法直接测定更可靠，实验条件下的J 要比无反应条件下求得的J大；J 要比无反应条件下求得的J大；J随转化率 ↑ 而明显 ↑ 解释：P 解释：P 124

无机化工工艺学 Word 文档

一、填空或选择✧硫酸的制造方法有：铅室法、塔式法和接触法；其中接触法常用。

✧硫铁矿制酸工艺有沸腾焙烧、电除尘、酸洗净化、电除雾、塔式干吸、两转两吸✧硫铁矿是中国硫酸生产的主要原料，硫铁矿的主要成分是二硫化铁（FeS2）✧接触法制硫酸的三个基本工序：焙烧、转化、吸收✧硫铁矿是处理方法有：硫铁矿的破碎、筛分、配矿、脱水✧硫铁矿焙烧反应是一个气-固相非催化反应✧提高硫铁矿焙烧反应速率的途径有：1、提高反应温度，2、减小矿料粒度，3、提高气体与矿粒的相对运动速度，4、提高入炉气体的氧含量。

✧硫铁矿焙烧炉有：块矿炉、机械炉、沸腾炉，其中现代工业均使用沸腾炉✧焙烧工段的主要作用是制出合格的SO2炉气，并清除炉气中的矿尘✧影响沸腾炉焙烧温度的主要因素有投矿量、矿料的含硫量和水分，以及风量。

✧调节炉底压力可采用调节风量和投矿量两个措施✧炉气的冷却方式有：1、绝热降温（只降温不移热量）2、移热降温✧净化工序由洗涤设备、除雾设备和除热设备组成✧炉气净化流程分湿法和干法两类，目前湿法用得最普遍。

湿法因洗涤液不同分为酸洗和水洗两种，以酸洗为主✧要提高SO2的平衡转化率可降低反应温度、提高系统压力和使用富氧焙烧等措施，还可以移去生成物SO3✧钒催化剂以五氧化钒为主要活性组分，以碱金属（主要是钾）硫酸盐为助催化剂，以硅胶、硅藻土、硅酸铝等作载体✧钒催化剂的毒物有砷、氟、酸雾和水分，还有矿尘✧SO2转化为SO3是从经典的气-固相催化理论走向气-液相催化理论。

✧一般，换热方式有冷激式、间接换热式、冷激与间接换热组合式。

其中冷激式又分原料气冷激和空气冷激两种，冷激与间接换热组合式用得最多✧经两次转化后，SO2的转化率可表示为：X f=X1+(1-X1)X2,其中X1、X2、X f表示第一、第二、最终转化率✧氮肥、磷肥与钾肥是三大营养元素肥料，称为大量元素肥料。

硫肥、钙肥和镁肥称为中量营养元素肥料。

硼、锌、铁、锰、铜、钼等称为微量元素肥料。

无机化工工艺学第三版下册教学设计

无机化工工艺学第三版下册教学设计课程简介本课程是无机化工工艺学的下册，主要介绍无机化工工艺的基本理论、反应动力学、反应器的设计和操作以及相关的设备和工艺流程。

学生将掌握无机化工生产的基本原理和技术，为未来的工作打下坚实的基础。

教学目标1.理解无机化工生产中的基本理论和专业术语。

2.掌握无机反应动力学的基本概念和计算方法。

3.熟悉不同类型反应器的结构、特点及其操作要点。

4.巩固无机化工工艺流程的设计原则和实际操作技能。

5.培养学生分析和解决无机化工生产中的实际问题的能力。

教学内容第一章无机化工技术概述1.1 无机化工生产的基本概念和发展历程 1.2 无机化工生产的优缺点及其特点 1.3 无机化工生产的规划和布局第二章无机化学反应基础2.1 无机化学反应基础概述 2.2 无机化学反应热力学 2.3 无机化学反应动力学第三章分离技术3.1 分离技术的基本概念和分类 3.2 液-液萃取技术 3.3 蒸馏技术 3.4 结晶技术第四章反应器设计4.1 反应器及其分类 4.2 搅拌式反应器的设计与操作 4.3 固定床反应器的设计与操作 4.4 流化床反应器的设计与操作第五章工艺设计5.1 工艺流程设计的基本原则 5.2 储运和处理 5.3 液相反应的工艺设计 5.4 气相反应的工艺设计教学方法本课程采用以教师讲授为主，辅以案例分析、互动讨论、文献阅读等多种教学方法。

同时，课程还将设置大量实验、课程设计和综合报告等环节，以提高学生实践能力和创新能力。

评分与考核1.总成绩由平时成绩和期末成绩组成，平时成绩占40%，期末成绩占60%。

2.平时成绩包括出勤、参与讨论、实验报告、课程设计报告、小论文等。

3.期末成绩主要考核学生对所学知识掌握情况，包括笔试考试、课堂测验、综合作业和论文等。

参考文献1.高化新，范文澜等. 无机化工工艺学（第3版）. 化学工业出版社，2016.2.王祖运，李拂. 流化床反应器技术原理及应用. 化学工业出版社，2014.3.李学强，张金辉. 反应动力学及其应用（第2版）. 化学工业出版社，2013.4.高化新，杜娟，石菲，等. 天然气的化学转化. 化学工业出版社，2015.。