无机化工工艺学
无机化工工艺学
无机化工工艺学1、传统蒸汽转化法制得的粗原料气应满足下述要求：1：残余甲烷含量的体积分数一般不超过0.5%。
2：（H2+CO）/N2（摩尔比）在2.8~3.12、烃类蒸汽转化过程的析炭的不利：炭黑生成会堵塞反应管道，增大压降，使局部区域高温损坏催化剂，增大反映阻力。
3、防止炭黑生成的条件：a.水碳比大于理论水碳比b.选择合适催化剂并保持活性，避免进入动力学析炭区c.选择合适操作条件d. 通过观察管壁颜色检查转化管内是否有炭沉积4、消除炭黑的方法：a.析炭较轻：降压、减量、提高水碳比b.析炭较重：蒸汽除炭（12-24h）5、二段转化反应的目的：a.将一段转化气中的甲烷进一步转化b.加入空气提供N2，燃烧部分H2实现内部给热6、催化剂还原：工业上常用天然气与蒸汽混合气进行还原，开始还原的温度一般为250~300℃7、平衡温距：一、二段转化炉实际出口温度都比出口气体组成相对应的平衡温度高，这两个温度之差称之为“接近平衡温度差”或简称为“平衡温距”。
即⊿T=T-Tｐ式中T—实际出口温度；Tｐ—与出口气体组成相对应的平衡温度。
8、煤在气化炉中进行的气化过程包括：干燥、热解，以及由热解生成的炭与气化剂反应三个阶段。
9、煤气化的工业方法：其供热方式可以采用以下几种方法：①蓄热法②富氧空气气化法③外热法10、气化炉的床层类型按物料流动的床层分类计有固定床、流化床及气流床三种。
11、制取半水煤气需要满足的工艺条件：1、（CO+H2 ）与N2的比例为3.1～3.2. 2、以空气为气化剂时，得含N2的吹风气，以水蒸气为气化剂时，得到含H2的水煤气。
12、气化炉燃料层分为以下几个区域：①干燥区②干馏区③气化区④灰渣区13、间歇式制半水煤气的工作循环，每个循环分为下列五个阶段：①吹风阶段②蒸汽一次上吹③蒸汽下吹④蒸汽二次上吹⑤空气吹净14、制半水煤气的工艺条件：三高一短：高炉温、高风量、高炭层、短循环。
15、耐硫变换催化剂组成：通常是将活性组分Co—Mo,Ni—Mo等负载在载体上组成，载体多为Al2O3 ，Al2O3＋Re2O3(Re代表稀土元素）。
无机化工工艺学
油含量/ (mg/kg) ≤
≤
铁含量/%(质量) ≤
指标
优等品
一等品
99.9
99.8
0.1(重)
0.2
0.1
—
5（重）
—
2(红外光谱法)
—
1
—
合格品 99.6 0.4 — — — —
0.1.2 氨的性质
氨是在高温、高压和有催化剂存在 的条件下，氮气和氢气直接合成为氨： N2+3H2=2NH3+Q
由于采用了合成的方法生产氨，所 以习惯上将氨称为合成氨，将生产氨的 工厂称合成氨厂
以油为原料合成氨的生产示意框图
0.2 甲醇的性质、用途和生产方法
0.2.1物理性质
常温常压下，甲醇是易挥发和易燃的无色液 体、具有类似酒味的气味 。
能与水互溶，但不与水形成共沸混合物。 能溶解多种树脂，是一种良好的有机溶剂。 常压下沸点是64.5-64.7 ℃ 。
0.2.2化学性质
甲醇不具酸性，也不具碱性 1.氧化反应，生成CO2和H2O； 2.脱氢反应，生成甲醛； 3.与酸反应，生成酯； 4.与氨反应，生成甲胺； 5.与CO作用，生成醋酸； 6.与苯作用，生成甲苯； 7.与金属作用，生成甲醇盐
空气中含氮量很多，但空气中的氮是 呈游离状态存在的，不能供植物直接吸收， 植物只能吸收化合物中固定状态的氮。因 而必须固定氮。
以氮和氢为原料合成氨，是目前采用 最广泛、也是最经济的一种固氮方法。
0.1.1产品说明
NH3，无色液体。标准如下：
项目
氨/%(质量)
≥
残留物/%(质量) ≤
水/%(质量)
≤
0.2.3甲醇的危险性
1.有毒—神经性毒物，可经呼吸道、肠胃和皮肤 吸收，具有明显的麻醉效应；特别是对视神经和 视网膜具有特殊的选择作用；
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。
无机化工工艺学全貌介绍
中国石油化工集团有哪些下属企业？ (简称中国石化 )
南京化学工业有限公司连云港碱厂 西南石油局录井公司 北京东方石油化工有限公司 北京燕化有限公司环保事业部 北京燕化合成橡胶事业部 北京燕化石油化工股份有限公司化工一厂 仪征化纤股份有限公司研究院 中国石化齐鲁分公司研究院 山东齐鲁科力化工研究院有限公司 山东齐隆化工股份有限公司
PVC
染料 涂料 轮胎（万条）
2500
80 2400 95000
3200
95 2600 115000
2.国内主要化工产品需求情况 目前，国内市场供需矛盾已由短缺转向了相 对过剩，化工的发展由供给约束转为需求约束。 根据国民经济和相关行业发展情况，以近年来国 内化工产品消费情况为基础，化工产品市场需求 预测的结果是：大宗化工产品的需求增长低于同 期GDP的增长，精细化工产品增长率略高于 GDP增长速度。
化肥工业： 目前以天然气为原料的大型氮肥企业，在享受优惠 的计划内原料价格条件下，具有较强的竞争能力；
而以轻油、重油为原料的大氮肥和以市场价格供应 的新建的天然气大氮肥，受原料价格高和装置投资 大两方面因素的影响，生产成本偏高，竞争力较差； 原料价格较低的中型规模的氮肥装置，在享受优惠 电价的条件下，经过节能降耗和增产技术改造后， 有一定的竞争能力；其它尤其是远离原料产地的小 型氮肥装置，多数生产成本较高，没有竞争力。
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
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。
无机化工工艺学习题资料(已修改)
一、选择题1、合成氨原料气中的氮气来源于（C）。
A、气态烃B、水蒸气C、空气D、氮的化合物2、生产合成氨的原料气是（D ）。
A、空气煤气B、水煤气C、混合煤气D、半水煤气3、合成氨生产要求半水煤气的成分中(H2+CO)/N2的摩尔比为（C ）。
A、1.43～1.48B、2.5～2.9C、3.1～3.2D、3.2～3.84、固体燃料气化是指用气化剂对燃料进行热加工，生产（C）的过程。
A、一氧化碳B、二氧化碳C、煤气D、氮气5、制气阶段，碳与蒸汽的反应为吸热反应，则温度对化学平衡的影响是（B ）A、提高温度，平衡向左移动B、提高温度，平衡向右移动C、降低温度，平衡向右移动D、无影响6、一氧化碳高温变换铁铬系催化剂还原前的主要成分是（），其活性成分是（C ）。
A、FeCl3Fe2O3B、FeO Fe2O3C、Fe2O3Fe3O4D、Fe3O4Fe2O37、一氧化碳低温变换铜锌系催化剂的主要成分是（），其活性成分是（B ）。
A、Cu2O CuB、CuO CuC、Cu(OH)2CuOD、CuCO3Cu(Ac)28、最适宜温度存在的原因是由于可逆放热反应的速度常数K i与平衡常数K p随温度的升高，（A）。
A、K i增大，K p减小；B、K i减小，K p增大；C、K i不变，K p增大；D、K i不变，K p减小9、蒽醌二磺酸钠法简称（A ）。
A、ADA法；B、Stretford法；C、PDS法；D、NHD法10、能脱除“非反应性硫”噻吩的脱硫方法是（D）A、活性炭法B、氧化铁法C、氧化锌法D、钴钼加氢脱硫法11、采用以DEA为活化剂的热碳酸钾法脱除二氧化碳，需加入缓蚀剂（A ）使设备不受腐蚀。
A、NaVO3B、ACT1 C、KHCO3D、MDEA12、铜氨液中高价铜离子具有（B ）的作用。
A、吸收一氧化碳B、稳定低价铜离子C、稳定游离氨D、稳定醋酸根离子13、铜液再生时，利用一氧化碳的（A ）作用来提高铜比。
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。
• 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。
无机化工工艺学全貌介绍
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
《化工工艺学》(无机)课程教学规范
《化工工艺学》课程教学规范课程编号：适用专业：化工工艺（无机）本科课程性质：专业课学时数：72/56学时学分：4.5/3.5学分执笔人：翁贤芬编写日期：2006年3月6日审核人：崔益顺审核日期：2006年3月6日第一部分教学基本要求一、课程意义本课程是化工工艺专业（无机方向）的必修课，是一门将已学的基础理论与生产过程实际相结合的专业课。
化工生产工艺的重点不在说明单一设备和单一过程的局部，而主要说明工艺过程的总体，即说明由生产目的所组合的原料前处理、反应、传热、传质、分离、产品后处理等过程的总和。
工艺课的教学是将已学过的基础理论与生产过程实际相结合的过程，是阐明如何按照生产的要求，经济合理地组织生产工艺的过程。
二、课程主要内容与目的无机化工工艺学的内容包括较广，本课包含基本无机化工过程，包括《合成氨》、《化学肥料》、《制碱工艺》、《制酸工艺》四部分内容。
无机工艺学的主要内容是：（1）从生产过程基本原理出发，按照生产目的的要求，合理组织各设备（包括原料处理、反应、传质、分离等设备）构成生产流程；（2）按照工艺主要过程（例如反应和分离过程，吸收与再生等）的热力学和动力学特性，结合经济分析的观点。
论证合适的工艺生产条件；（3）从量的角度来分析工艺系统，即从物料平衡和热量（或能量）平衡来分析工艺过程，例如，分析原料的消耗、能量的消耗、蒸汽平衡、冷量平衡、水平衡、氨与二氧化碳的平衡等；以经济分析的观点，对原料路线、工艺加工方法、产品形式以及工序之间的相互影响进行合适的评价。
与以前所学的物理化学、化工原理、反应工程、分离工程等课程不同，本课程是着眼于生产过程的总体及其相互联系，而不是单纯过程和设备在原理上的精心分析。
当然，对于影响到全局生产的关键过程和设备仍然需要进行深入分析，但是这些都是在确保总体生产经济合理下进行的，而不是单纯的理论上的分析。
由于合成氨是技术要求很高的工业部门之一，合成氨工艺是典型的化工生产工艺之一，因此该部分作为本课程重点讲述内容。
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。
无机化工工艺学仲剑初内容概述
无机化工工艺学仲剑初内容概述一、引言无机化工工艺学是指对无机化学原理和化工工艺原理的结合，研究和掌握制备无机化合物及其产品的生产过程。
本文将从无机化学原理、反应类型、反应条件、设备选择、生产工艺等方面详细介绍一种无机化合物的生产工艺。
二、无机化学原理本次生产的目标产品为氯化铝，其分子式为AlCl3。
氯化铝是一种重要的无机化合物，在冶金、建筑材料、制药等领域有广泛应用。
其制备的主要原料为铝和氢氯酸。
三、反应类型1. 铝与氢氯酸发生置换反应生成氯化铝。
2Al + 6HCl → 2AlCl3+ 3H2↑四、反应条件1. 反应温度：反应温度一般在80℃左右，过高或过低都会影响反应速率和产率。
2. 反应压力：由于该反应属于常压下进行，所以不需要额外增加压力。
3. 反应时间：反应时间约为6-8小时，需要充分保证铝与氢氯酸充分接触并发生反应。
五、设备选择1. 反应釜：反应釜是该生产工艺的核心设备，需要选择耐腐蚀、耐高温的材料制成。
常用的材料有不锈钢、玻璃钢等。
2. 加料泵：加料泵需要选择能够承受氢氯酸的腐蚀性，并能够精确计量加入铝和氢氯酸的流量。
3. 冷却器：冷却器用于控制反应温度，需要选择能够承受高温的材料制成。
六、生产工艺1. 原料准备：将铝块切割成小块，氢氯酸稀释至指定浓度。
2. 加入铝块：将铝块加入反应釜中，并启动搅拌器。
3. 加入氢氯酸：将稀释后的氢氯酸通过加料泵计量加入反应釜中。
4. 控制反应温度：启动冷却器，控制反应温度在80℃左右。
5. 反应结束：经过6-8小时的反应后，关闭搅拌器和冷却器，待温度降至室温后取出产物。
6. 精制产物：将产物通过过滤、脱色等工艺进行精制，得到纯净的氯化铝。
七、结论通过以上生产工艺，可以获得高纯度的氯化铝，满足不同领域的应用需求。
在实际生产中，需要注意控制反应条件和选择适合的设备，以保证生产效率和产品质量。
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
12
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
第1章 无机化学工艺学 绪论
武汉科技大学化学工程与技术学院
无机化工工艺学
3）高分子化学工业（塑料、合成纤维、合成橡胶 等高分子材料的合成工业）。
4）燃料化学加工工业（石油、天然气、煤、木材、 泥炭、油田页盐的加工工业）
5）食品化学工业（糖、淀粉、油脂、蛋白质、酒 类等）
武汉科技大学化学工程与技术学院
无机化工工艺学
一般将化学工业分为无机和有机两大化学工业 部门。
1、无机化学工业
1） 基本无机化学工业（包括 无机酸、碱、盐及 化学 原料的生产）。
2）精细无机化学工业(包括稀有元素、无机试剂、药 品、助剂、催化剂、电子材料的生产）。
3）电化学工业（包括食盐水溶液的电解，烧碱、氯 气、氢的生产，熔融盐的电解，金属钠、镁、铝的 生产，电石、氯化钙和磷的电热法生产等）。
6）纤维素化学工业（以天然纤维为原料的造纸、 人造纤维、胶片等的生产）。
➢ 这是从广义上的分类。 ➢ 目前通常采用狭义的定义。
武汉科技大学化学工程与技术学院
无机化工工艺学
➢ 将冶金工业从无机化学工业中分离出来，成为一个 单独的工业部门。
➢ 将建筑材料、水泥、玻璃等硅酸盐的生产划归为建 材工业部门。
第一章 绪论
一、化学工业的内涵 二、化学工业的发展 三、化工原料及产品 四、化工过程分析（组合） 五、绿色化学与化工
武汉科技大学化学工程与技术学院 无机化工工艺学
一、化学工业
化学工业是国民经济中的一个重要组成部分，它 是一个多行业、多品种、历史悠久，在国民经济中 占主要地位的工业部门。当今的世界，人们的衣、 食、住、行等各个方面几乎都离不开化工产品，
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.。
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
无机化工工艺学硫酸
第3章 硫 酸
❖3.1 绪论 ❖3.2 从硫铁矿制二氧化硫炉气 ❖3.3 炉气的净化与干燥 ❖3.4 二氧化硫的催化氧化 ❖3.5 三氧化硫的吸收 ❖3.6 三废治理与综合利用
2
3.1 绪 论
一、性质 二、用途 三、生产方法 四、硫酸工业发展概况
3
一、性质
❖ 纯硫酸 （H2SO4）是一种无色透明的油状液体，相对密度为1.8269， 几乎比水重一倍。工业生产的硫酸系指SO3和H2O以一定比例混合的 溶液。
25
一、原料及其预处理
❖ 硫铁矿的筛分：
矿石破碎后，其中只有一部分达到粒度要求，因此在破碎过程中要 进行筛分，将合格的矿石通过震动筛与粗粒度矿石分离。筛下台格部分 选至成品矿贮仓或焙烧炉矿斗。筛上部分重新返回破碎。
❖ 硫铁矿的配矿
硫铁矿产地不同，其组成有较大差别。为使焙烧炉操作易于控制、 炉气成分均一，应采用恒定品位的矿料。因此常采取多种矿石搭配使用 的办法，亦即配矿。配矿不仅可充分合理利用资源，且对稳定生产、降 低有害杂质，以及提高硫的烧出率都十分重要。 ▪ 配矿的原则：
15
一、性质
（二）化学性质 4、与金属盐类发生反应
16
二. 用途
❖ 硫酸是无机化工、有机化工中用量最大、用途最广的化 工产品。
❖ 主要用于生产磷肥(在我国占硫酸总量的65-75%)；此外 还可用于生产无机盐、无机酸、有机酸、化纤、塑料、 农药、颜料、染料、硝化纤维、TNT、硝化甘油及中间 体等；石油、冶金行业也都大量使用。
21
(二) 接触法原理
❖生产硫酸的原料
▪ 硫铁矿：主要成份是FeS2。 ▪ 磁硫铁矿：主要成份为Fe7S8。含S量越高，锻烧
时放热越多。 两种矿含S量相同时，磁硫铁矿锻烧放热量比普 通硫铁矿高30%左右。自然开采的硫铁矿都含有很 多杂质，使矿呈灰、褐、黄铜等不同颜色。通常含 硫量只有30%~50%。 ▪ 硫磺：使用天然硫磺生产硫酸最好，但我国矿少。 ▪ 其它原料：硫酸盐、冶炼烟气、含硫工业废料等。
无机化工工艺学-尿素
• 尿素简介 • 尿素的生产工艺 • 尿素生产中的化学反应 • 尿素生产中的设备与工艺控制 • 尿素生产的环境影响与可持续发展 • 结论
01
尿素简介
尿素的性质
尿素是一种有机化合物，化学 式为CO(NH2)2，属于氮肥的 一种。
尿素是白色晶体或粉末，无臭， 具有吸湿性，易溶于水，微溶 于乙醇，不溶于乙醚和氯仿。
尿素是一种中性肥料，适用于 各种土壤和植物，施用后土壤 酸碱度不会发生明显变化。
尿素的应用
01
尿素主要用于农业生产中，作为 氮肥施用于土壤，为植物提供氮 元素，促进植物生长。
02
尿素也可用作塑料、合成纤维、 医药等行业的原料，还可用作气 体净化剂、防冻剂等。
尿素的生产历史与现状
尿素的生产始于1922年，当时采用天然气的氨加工方法。随 着科技的发展，现在主要采用氨和二氧化碳为原料，通过尿 素合成塔进行合成。
政策引导与监管
政府应制定相关政策措施，鼓励和支持尿素生产企业采取节能减排措 施，同时加强监管力度，对不达标的企业进行处罚和整改。
06
结论
尿素的重要地位与作用
尿素是重要的氮肥之一，在农业生产 中占有重要地位，能够提供植物生长 所需的氮元素，促进作物生长。
尿素作为一种高效、环保的氮肥，在 提高农作物产量、改善土壤质量等方 面发挥了重要作用，对保障粮食安全 和农业可持续发展具有重要意义。
尿素精制
精制原理
尿素合成后，需要经过精制过程去除 杂质，提高产品的纯度。常用的精制 方法包括水洗、冷凝、吸收和蒸馏等 。
精制工艺流程
精制过程包括水洗、冷凝、吸收、蒸 馏等步骤，通过这些步骤可以去除尿 素中的杂质和未反应的氨，得到高纯 度的尿素产品。
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。
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无机化工工艺学
1、传统蒸汽转化法制得的粗原料气应满足下述要求：
1：残余甲烷含量的体积分数一般不超过0.5%。
2：（H2+CO）/N2（摩尔比）在2.8~3.1
2、烃类蒸汽转化过程的析炭的不利：炭黑生成会堵塞反应
管道，增大压降，使局部区域高温损坏催化剂，增大反映阻力。
3、防止炭黑生成的条件：a.水碳比大于理论水碳比
b.选择合适催化剂并保持活性，避免进入动力学析炭区
c.选择合适操作条件
d. 通过观察管壁颜色检查转化管内是否有炭沉积
4、消除炭黑的方法：a.析炭较轻：降压、减量、提高水碳
比b.析炭较重：蒸汽除炭（12-24h）
5、二段转化反应的目的：a.将一段转化气中的甲烷进一步
转化b.加入空气提供N2，燃烧部分H2实现内部给热6、催化剂还原：工业上常用天然气与蒸汽混合气进行还
原，开始还原的温度一般为250~300℃
7、平衡温距：一、二段转化炉实际出口温度都比出口气体
组成相对应的平衡温度高，这两个温度之差称之为“接近平衡温度差”或简称为“平衡温距”。
即⊿T=T-Tｐ式中T—实际出口温度；Tｐ—与出口气体组成相对应的平衡温度。
8、煤在气化炉中进行的气化过程包括：干燥、热解，以及
由热解生成的炭与气化剂反应三个阶段。
9、煤气化的工业方法：其供热方式可以采用以下几种方
法：①蓄热法②富氧空气气化法③外热法
10、气化炉的床层类型按物料流动的床层分类计有固
定床、流化床及气流床三种。
11、制取半水煤气需要满足的工艺条件：1、（CO+H2 ）与
N2的比例为3.1～3.2. 2、以空气为气化剂时，得含
N2的吹风气，以水蒸气为气化剂时，得到含H2的水
煤气。
12、气化炉燃料层分为以下几个区域：①干燥区②干馏区③
气化区④灰渣区
13、间歇式制半水煤气的工作循环，每个循环分为下列五个
阶段：①吹风阶段②蒸汽一次上吹③蒸汽下吹④蒸汽二次上吹⑤空气吹净
14、制半水煤气的工艺条件：三高一短：高炉温、高风量、
高炭层、短循环。
15、耐硫变换催化剂组成：通常是将活性组分
Co—Mo,Ni—Mo等负载在载体上组成，载体多为
Al2O3 ，Al2O3＋Re2O3(Re代表稀土元素）。
16、特点：（1）有很好低温活性（2）有突出的耐硫和抗毒
性（3）强度高，遇水不粉化（4）可再硫化
17、一氧化碳变换为什么存在最佳反应温度，最佳反应温度
随变换率如何变化？答：温度是CO变换的重要工艺条件随着温度的升高，速率常数k增加的影响大于Kp的影响，此时对反应速度有利，继续升高温度，反应速度随温度的增值为零，再提高温度，Kp的不利影响大于
k值的增益影响，此时反应速度会随温度升高而下降。
对一定催化剂和一定的气体组成而言，此时必将出现最大的反应速度值，与其对应的温度，称为最佳温度或称最适宜温度。
对一定初始组成的反应系统，随着CO变换率x的增加，平衡温度Te及最佳温度Tm均降低。
18、脱硫方法的分类：工业上分为湿法和干法两类。
湿法脱
硫方法的特点：吸收速度或化学反应速度快，硫容大，适合于脱除气体中高硫；脱硫液再生简便，且可循环使用，还可回收硫磺。
按其作用原理可分为物理法、化学法和物理化学法三种。
干法主要缺点：脱硫设备机组庞大，更换脱硫剂笨重，再生能耗大，因其工业应用受到限制，仅适用于脱除低硫或微量硫。
19、湿法脱硫法选择原则：1、能满足特定工艺对脱硫要求
的净化度2、硫容量大。
20、ADA法脱硫为什么容易发生堵塞现象？如何防止？
答：脱硫过程中发生的一些副反应生成的副产物逐渐积累于循环液中，不仅浪费大量碱，而且影响脱硫活性组
分的活性，使吸收H2S 的能力下降，达到饱和程度会从系统中析出，堵塞塔和管道。
当副产物积累到某个程度时需要排除一部分废液并进行处理。
21、 早期ADA 法与改良ADA 法相比，其缺点：1、硫容低
2、脱硫设备庞大
3、要增设脱炭工序。
22、 氧化锌法脱硫的优点：脱硫精度高、硫容量大、使用性
能稳定可靠，但不能脱除噻吩。
23、 原料气最终净化的目的：为了防止一氧化碳、二氧化碳
和硫化物对氨合成催化剂的毒害。
24、 甲烷法催化剂的要求：活性组分高度分散，具有良好的
表面积和孔隙容积，而且其载体能耐高温。
25、 提高平衡氨含量的途径：降低温度、提高压力、保持氢
氮比为3左右并减少惰性气体含量。
18（2）催化剂的还原和使用
反应的活性组成是金属铁，所以使用前要将催化剂还原。
通常用氢气作还原剂：
1、还原反应式：
确定还原条件的原则：①使完全还原为a-Fe 。
②保持还原铁晶粒具有大的表面积、大的活性中心。
还原温度一般选500-520°C ，根据反应式可确定H 2/H 2O 之比要尽可能高。
除了反应因素需要水蒸气含量较低之外，水蒸气含量高可使催化剂颗粒变粗、降低表面积。
压力一般较低为好，空速要较高。
m
ol /KJ 9.149H ),g (O H 4Fe 3H 4O Fe 02982243=∆+=+
26、合成氨生产流程的根据：原料和各工序生产方法。
1、
冷法净化流程：低温甲醇洗涤法脱硫、脱碳，深冷分离
法脱除少量CO的操作2、热法净化流程：热甲碱法脱
碳，甲烷化法脱除少量CO与CO2。
27、气提技术实质：在与合成压力相等的压力条件下，用
一种气体介质通过反应物系，伴有加热，只要气相中
NH3或CO2分压低于液相中相应的平衡分压，就可使
该组分从液相转入气相，从而可把未反应物进行分离。
尿素生产流程
16
29、共沸点和顶脊点
共沸点的特征：①温度一定，饱和蒸汽压最低②压力一定，沸点最高；③气液平衡组成相同。
顶脊点的特征：①压力和溶剂量一定，温度最高；②温度和溶剂量一定，压力最低；③不是三元系统的共沸点。
30、高压圈
①合成塔②气提塔③高压甲铵冷凝器
31、颗粒长大的机理：A.团块B.层化C.累积
32、气提水解法的原则流程：将冷凝液中的NH3和CO2用气提方法除去，然后进入水解器，使尿素水解成为NH3和CO2。
水解后的液体再次用水蒸气气提，逐出其中残余的氨和CO2。
33、气提法的种类：1、二氧化碳气提法2、氨气气提法3、ACES法4、等压双气提法。