第三章无机化工产品典型生产工艺

合成氨工业化被公认为化学方面最重要的发明之一和对高压 化学合成技术上作出的重大贡献，哈伯和博施先后分别于 1918年和1931年荣获诺贝尔化学奖。这种直接合成氨法称 为哈伯-博施法。
合成氨工业化的成功极大地促进了高压机生产技术、高压化 学合成技术和催化剂生产技术的发展，使德国一跃成为当时 世界工业强国。
表0-1 2008年我国典型无机产品的产量/万t
合成氨 硫酸 硝酸
纯碱 烧碱 尿素 磷肥
钾肥
复混肥
5179 5100 800
1950 2470 5000 1350(折 P2O5)
1000 自产300 进口700
1500
水泥
碳酸钙
玻璃
150000
轻钙550 重钙750
57442.9( 万重量箱)
注：1万重量箱平板玻璃约等于500吨。
中国能以世界7%的耕地养活占世界约22%的人口， 应该说一半功劳归于化肥。
建国初我国化肥工业只有硫酸铵和硝酸铵两 个品种，年产量只有6000t。
目前我国化肥生产量约占世界总量的约1/3， 表观消费量约占35%，世界上最大的化肥生 产国和消费国。
一是化肥工业的基本特征是“多氮少磷缺 钾”；
Chemical Technology
第三章 无机化工产品典型 生产工艺
主要内容
典型无机化工产品主要包括合成氨、化学 肥料、硫酸与硝酸、纯碱与烧碱、主要无 机盐等五个方面。都属于大宗化学品和典 型无机化工产品。
本书重点介绍典型无机化工产品的生产原 理、生产原料路线选择、工艺流程组织、 生产运行与操作条件的优化，以及典型设 备选型、操作控制要点及常见故障排除措 施等
解放初 2007年 2008年
常压法 /万t 0.45
综合法 /万t
双加压 法/万t
400
总产量/ 万t
0.45
705 800
世界排名
1 1
至2008年底我国已拥有先进的双加压法工艺的硝酸生产装置20套，占我国硝 酸总产能的50%，大大缩短了我国与世界先进水平的差距。但我国还不算是 硝酸工业强国，世界发达国家均普遍采用27万t级和50万t级硝酸装置，我国 年产27万t双加压法完全国产化硝酸装置目前国内仅有几家企业正在筹建，随
3 硝酸唯一兼有强酸性和强氧化性
硝酸兼有强酸性和强氧化性的特点，各类 酸中产量仅次于硫酸的重要化工原料；
主要用于无机化工制造硝酸铵、硝酸铵、 硝酸磷肥、氨磷钾等复合肥料。
在有机工业、染料工业、涂料工业、医药 工业、印染工业、橡胶工业、塑料工业、 冶金工业中和国防工业等也有广泛用途。
我国硝酸工业发展现状
2 典型无机化工产品在国民经济中 的重要地位及其发展概况 1 合成氨堪称现代化学工业的领头羊
2
硫酸曾被誉为“工业之母”
3 硝酸唯一兼有强酸性和强氧化性
4 化学肥料是现代农业的基石
5 纯碱与烧碱是重要的基本化工原料
6 无机盐是化学工业的基础
1 合成氨堪称现代化学工业的领头羊
一般认为，现代化学工业的标志----1913年德国的哈伯和博 施首次采用铁为催化剂、直接以氢气和氮气为原料、在高温 高压下成功合成氨。划时代意义的人工固氮技术的重大突破。
合成氨生产堪称现代无机化学工业的领头羊。
氨的应用
化学肥料 85~90%
化工原料 10~15%
氨的应用领域
碳铵、氯化铵
尿素
硫酸铵、 硝酸铵
磺胺类药物、 维生素、氨基酸
氨
已内酰胺、 丙烯腈、酚醛树脂
硝酸、纯碱
含氮无机盐 最常用的制冷剂
有机化合物中的
含氮中间体
我国合成氨工业发展现状
解放初 1992年 2004年 2008年
我国硫酸工业发展现状
1995年 2001年 2004年 2006年 2007年 2008年
硫铁矿 为原料 /%
82.1
硫磺为原 冶炼烟
料/%
气为原
料/%
29.4
44.3
24
总产量/ 万t
3995 5100
世界排名
1 1 1
1t硫磺可以生产3t硫酸，2t蒸气，336度电量，且无 三废排放，良好的生产环境与经济效益是硫磺法生 产硫酸得到快速发展最主要的因素。
近几年来，随着我国有色金属工业的迅猛发展，冶 炼烟气制酸也获得快速发展，铜陵有色、江西铜业、 甘肃金川等硫酸产量在100万t/a以上的特大型企业， 均以冶炼烟气制酸为主，2008年我国烟气吸收法制 酸已占24%。
硫酸装置的大型化、规模化、集约化发展取得了巨 大进步。将进一步淘汰4万t/a的硫铁矿制酸装置， 限制10万t/a硫铁矿制酸装置，硫酸企业有望向“能 源工厂”转变，实现以硫资源为主线，以能源循环 为辅线，实现了以硫酸为核心的循环经济。
浓硫酸为浓缩硝酸生产中的脱水剂；
氯碱工业中，以浓硫酸干燥氯气、氯化氢；
无机盐工业中，如冰晶石、氟化铝、硼砂、磷酸三 钠、磷酸氢二钠、硫酸铅、硫酸锌、硫酸铜、硫酸 亚铁以及其他硫酸盐的制备；
许多无机酸和有机酸的制备，也常需要硫酸作原料。
此外，电镀业、制革业、颜料工业、橡胶工业、造 纸工业、工业炸药和铅蓄电池制造业等等，都消耗 相当数量的硫酸。
着取缔和关闭落后生产装置，淘汰配置低、规模小、能耗高的装置，我国硝 酸工业正在向规模化发展
4 化学肥料是现代农业的基石
化肥是农作物增产增收的物质基础，粮食的“粮 食”。
化肥对我国粮食单产增长的贡献率高达40％～50 ％。使用化肥以提高粮食单产，已经成为确保全 球粮食安全的关键和现代农业的基石。
小型合 成氨数 量
2
1539
460
中型合成 大型合 氨数量 成氨数
量
0
0
55
22
82
30
合成氨总 世界排名 产量/万t
4.5
2298
1
4200
1
5100
1
2 硫酸曾被誉为“工业之母”
硫酸产量与合成氨相当，工业化生产已有270年历史，曾被 誉为“工业之母”。
化肥工业中，每生产一吨硫酸铵，就要消耗纯硫酸760kg。 每生产一吨过磷酸钙，消耗硫酸360kg； 农药方面如硫酸铜、硫酸锌是植物的杀菌剂，硫酸铊可作杀
鼠剂，硫酸亚铁、硫酸铜可作除莠剂； 冶金工业中电解液就需要使用硫酸； 石油工业中每吨原油精炼需要硫酸约24kg，每吨柴油精炼需
要硫酸约31kg； Baidu Nhomakorabea学纤维每生产1t环氧树脂，需用硫酸2.68t，号称“塑料王”
的聚四氟乙烯，每生产1t，需用硫酸1.32t；
染料工业几乎没有一种染料（或其中间体）的制备 不需使用浓硫酸或发烟硫酸。