无机化工产品典型生产工艺.ppt

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1、第三章无机化工产品典型生产工艺(13学时)§3.1合成氨--p29§3.2硫酸--p67§3.3纯碱--p90§3.4烧碱与氯气--p941§3.1合成氨§3.1.1概述§3.1.2原料气的制备§3.1.3原料气的净化§3.1.4氨的合成§3.1.5合成氨技术发展趋势2游离态氮（N2）转变成氨(NH3)？1754年--普里斯特利(J．Priestley)在加热氯化铵和石灰混合物时发现了氨1784年--伯托利(Berthollet)确定氨的组成：氮和氢一、氨的发现和制备30年100年§3.1.1概述1、氨的发现3氰化法1898年弗兰克(A．Frank)等人发现CaC2＋N2_→CaCN2+CC

2、aCN2+H2O→CaCO3+2NH31905年在德国建成世界第一座氰氨化钙的工业装置。氨主要用于炸药。1000℃2、氮的固定：电弧法、氰氨法、合成氨法4合成氨法N2+3H2→2NH31901年，吕.查得利(LeChatelier)锇系和铁系催化剂高压、高温和有催化剂1901-1911年，哈伯、米塔希1913年，德国在哈伯实验基础上，建立日产30t的合成氨装置高压、高温和铁系催化剂（Haber-Bosch）Haber和Bosch分别于1918、1931年获得诺贝尔化学奖5二、合成氨的原料及原则流程1、合成氨的原料--------氢气和氮气62、合成氨生产的原则流程原料气的制备：氢气和氮气--

3、-----造气原料气的净化：将制备的原料气中影响氨合成的其他组分脱除,包括CO变换，硫化物与CO2脱出等。氨的合成与分离：将氢气和氮气在一定条件下合成为氨。7以煤为原料的制氨流程8以天然气为原料的制氨流程9以重油为原料制氨流程101963年9月投产时的上海吴泾化工厂，2007年9月拆除我国第一套自主设计自主建设的年产2.5万吨合成氨装置三我国氨合成工业的发展11我国小氮肥的发展和壮大1949年前------两个硫酸铵氮肥厂，22.66万t/a（氨4.8万t/a）60年代----小型（0.5~3万t/a）及中型（5万t/a)氨厂“三触媒”净化流程：氧化锌脱硫、低温变换及甲烷化合成氨与碳酸氢铵联

4、合生产新工艺70年代----30万t/a大型合成氨厂90年代----逐步淘汰小型合成氨厂12目前，我国氨生产能力达45Mt/a(160Mt/a)，居全球第一。以煤为原料的合成氨产量约占其总产量的64％。以油为原料的合成氨产量约占14％，以天然气为原料的合成氨产量约占22％。目前，我国氨主要用于生产氮肥，还有少量（10%）用于制备硝酸、纯碱、制药及冷冻剂等。13合成氨的生产需要氢气和氮气：氮气用最丰富而廉价的空气来制取；氢气是用含碳燃料转化得来。包括天然气（油田气）炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、焦炭和煤等等，其中以天然气转化最易，烟煤转化最难。煤为原料制合成气天然气为原料制合成气§3.1.2原

5、料气的制备14煤气化法是指以煤或煤焦为原料，以氧气、水蒸气等作为气化剂，在高温条件下通过化学反应，使炭转化为可燃性气体的过程。--------固体燃料气化法一、煤为原料制备合成气CO、H2、CH4气化煤气：城市煤气、工业燃气、化工原料（合成气）、工业还原气15--------固体燃料气化法一、煤为原料制备合成气煤气化法制合成气的过程包括以下几个步骤：煤+水蒸气→气化→水煤气→脱硫→变换→脱碳→合成气16（1）以空气为气化剂时煤气化产物取决燃料和气化剂种类及其条件空气煤气：大量N2和一定量的CO1、煤气化的基本原理化学反应17（2）以水蒸气作气化剂时水煤气：H2和CO（85%）半水煤气：（H2

6、+CO）含量高，而且(H2+CO)/N2为3.1~3.2（3）空气或含氧空气与水蒸气作为气化剂（适合合成氨）18(1)温度------高温（煤气化总过程为强吸热）从热力学和动力学分析可知，温度对煤气化影响最大，至少要在900℃以上才有满意的气化速率，一般操作温度在1100℃以上。近年来新工艺采用1500～1600℃进行气化，使生产强度大大提高。2.煤气化的反应条件强吸热、总体积增大、可逆反应高温有利于煤气化;不利于甲烷生成低压有利于CO、H2；高压有利于CH419(2)压力（煤气化总体积为增大反应）降低压力有利于提高CO和H2的平衡浓度，但加压有利于提高反应速率并减小反应体积，目前气化压力应

7、控制为适宜的压力，工业上一般为2.5～3.2MPa，因而CH4含量比常压法高些。(3)水蒸气和氧气的比例氧的作用是与煤燃烧放热，此热供给水蒸气与煤的气化反应，H2O／O2比值对温度和煤气组成有影响。具体的H2O／O2比值要视采用的煤气化生产方法来定。20间歇式制气法：交替用空气和水作为气化剂连续式制气化：同时用氧和水作为气化剂3、煤气化制合成气炽热强吸热供热21（1）间歇式制气法：交替用空气和水蒸气为气化剂，