无机化工产品典型生产工艺
第三章 无机化工产品典型生产工艺2-硫酸
一段焙烧温度控制为900℃，炉气含20%SO2，经除尘后与渣 同进入二段焙烧。二段温度为800℃，出二段炉气SO2含量约 10%。
四、热能回收及烧渣利用
1、热能回收
焙烧时放出大量的热，炉气温度850~950℃，
若直接通入净化系统→设备要求高；直接冷却 后净化→浪费能量。
通常设置
废热锅炉来回收热量，或产蒸汽发
2、含水多矿与含水少矿适当配合
3、保证燃烧稳定性，含煤硫铁矿不宜太多 4、有无足够之供应量，并兼顾其成本
10.1.2 硫铁矿制二氧化硫炉气
一、焙烧前矿石原料的预处理
主要有3步：粉碎、配矿、干燥。
◆粉碎◆
一般采用二级粉碎，先用腭式压碎机粗碎，再用辊式 压碎机细碎，要求粒度<4mm.
◆配料◆
聚中心，在除雾器可以将其除去。
As2O3 ，SeO2在气体中的饱和浓度
温度/℃ 50 70 As2O3饱和浓度 /mg/Nm3 0.016 0.310 SeO2 饱和浓度 /mg/Nm3 0.044 0.880
热分解
4FeAsS=4FeS+As4
2FeS2=2FeS+S2
4FeAsS+4FeS2=8 FeS+ As4S4
氧化 As4+3O2=2As2O3 1/2 S2+O2= SO2
As4S4+7 O2=2As2O3+4 SO2 3FeS+5 O2 =Fe3O4+3 SO2
在脱砷焙烧中，关键是只能生成磁性氧化铁，避免Fe2O3。
我国硫酸工业发展现状
硫铁矿为 原料/% 硫磺为原 料/% 冶炼烟气 为原料/% 总产量/万t 世界排名
硝酸的生产工艺
硝酸的生产工艺硝酸是一种重要的无机化学品，广泛应用于化工行业和农业生产中。
硝酸的生产工艺主要有亚硝酸氧化法、铵盐法和硝基氧化法等。
1. 亚硝酸氧化法：亚硝酸氧化法是硝酸工业生产中最常用的方法。
该方法以氨为原料，通过两步反应生成硝酸。
首先，通过合成氨制取亚硝酸，然后将亚硝酸氧化为硝酸。
具体工艺如下：（1）合成氨制备亚硝酸反应。
在催化剂存在下，将氨与氧气在高温下反应得到亚硝酸：NH3 + O2 → HNO2 + H2O（2）亚硝酸氧化为硝酸反应。
在催化剂存在下，将亚硝酸与氧气反应得到硝酸：2HNO2 + O2 → 2HNO32. 铵盐法：铵盐法是通过铵盐来制备硝酸的方法。
这种方法主要有铵硫酸法和铵硝酸法两种。
具体工艺如下：（1）铵硫酸法。
将硫酸与氨反应得到硫酸铵，然后将硫酸铵在高温下脱水，生成硝酸：2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4(NH4)2SO4 → 2NH3 + H2SO4 + H2O2NH3 + H2SO4 + H2O + 1/2O2 → 2HNO3 + (NH4)2SO4（2）铵硝酸法。
将铵硫酸和硝酸反应得到硝酸铵，然后经过脱水处理，生成硝酸：HNO3 + NH4OH → NH4NO3 + H2ONH4NO3 → N2O + 2H2O2NH4NO3 → 2N2O + O2 + 4H2ON2O + 3O2 → 2N2O52N2O5 + H2O → 2HNO33. 硝基氧化法：硝基氧化法是将有机化合物中的氨基或羟基氧化为硝基的方法，然后生成硝酸。
这种方法适用于有机合成过程中的硝化反应。
具体工艺如下：R-NH2 + 2HNO3 → R-NO2 + 2H2O + H2OR-OH + HNO3 → R-ONO2 + H2O以上是硝酸的主要生产工艺，不同的工艺适用于不同情况下的生产需求。
在实际生产中，还需要考虑反应条件、催化剂的选择、产品纯度的控制等因素，以提高生产效率和产品质量。
同时，硝酸的生产过程涉及一些化学反应和氧化，所以在操作过程中需要注意安全措施，以防止事故发生。
硫酸铝制造工艺流程
硫酸铝制造工艺流程硫酸铝，又称硫酸铝明矾，是一种重要的无机化工产品，广泛用于水处理、造纸、皮革、化肥等多个行业。
硫酸铝制造工艺流程通常包括矿石选矿、酸溶浸出、结晶析出、过滤洗涤、干燥、包装等多个步骤。
下面将针对每个步骤进行详细介绍。
一、矿石选矿硫酸铝的主要原料是明矾矿，常见的有黄铁矾石、白铝矾石等。
矿石选矿是指将原矿进行破碎、研磨、浮选等物理化学处理，以获得含铝的矿石。
一般选矿过程包括：原矿破碎、磨矿、洗涤、浮选和脱水等步骤，其目的是将矿石中的杂质物质与有用的矿物质分离开来，为后续的冶炼提供优质的原料。
二、酸溶浸出选矿后的矿石需要进行酸溶浸出，将铝矾土中的铝用酸溶解出来。
一般使用的酸有硫酸、氯化氢等。
酸溶浸出工艺包括浸出槽、搅拌器、过滤等设备，溶解过程需要控制温度、酸浓度、搅拌速度等参数，以提高溶解效率。
三、结晶析出通过酸溶浸出后，获得的溶液需要进行结晶析出，将铝的盐析出成为硫酸铝结晶体。
结晶析出通常是将浸出液加热浓缩，然后在结晶槽内冷却结晶。
结晶过程需要控制温度、pH 值、搅拌速度等参数，以获得均匀的结晶体。
四、过滤洗涤在结晶析出后，生成的硫酸铝晶体需要进行过滤洗涤，去除悬浮的杂质和残留的酸液。
通常使用压滤机、真空过滤机等设备进行过滤，然后用清水进行洗涤。
过程中需要控制滤饼的厚度、滤饼的湿度和洗涤的次数，以确保产品的质量。
五、干燥过滤洗涤后的硫酸铝晶体需要进行干燥处理，去除水分，以获得干燥的硫酸铝成品。
干燥工艺通常采用热风炉、干燥机等设备，控制温度、湿度和转速，保证产品的干燥均匀和质量稳定。
六、包装最后，干燥后的硫酸铝产品需要进行包装，包括袋装、散装等方式，然后进行质检、产品标识、装箱和储存等流程，以待出厂销售。
以上便是硫酸铝制造工艺流程的基本介绍，工艺流程中每一个步骤的参数和设备都需要精确控制，以确保产品质量和生产效率。
同时，还需要关注环保和安全生产，合理处理生产废水和废气，确保生产过程的环保和安全。
无机化工产品典型生产工艺
受限制
特
征
对粘结性煤
受限制 需搅拌装置
0～5
好 受限制
90% 70% <200目 ﹤200 目
不受限制
不受限制
典型煤种
无烟煤 褐煤
褐煤
任何煤种
续表
气化压力，MPa
气化区最高温度， ℃
气化炉出口温度，
操
℃
作
特
耗氧量
征
耗蒸汽
常压 2～3 〈灰软化温度
约100 无低 高高
常压 1.0
常压 3～6.5
850～900 约1100 1350～1600
温度一定、压力升高时， H2及CO含量降低； CO2 CH4等增加
煤气化生产方法及主要设备
⑴生产方法分类
煤气化过程需要吸热和高温，工业上采用燃烧 煤来实现。气化过程按操作方式分为：间歇式 和连续式，前者的工艺较后者落后，现正在被 淘汰。现一般按采用的反应器类型分为：固定 床（移动床）、流化床、气流床和熔融床。前 三种以被工业生产采用，而熔融床处于中试阶 段。
间歇操作是通过控制阀门的开启顺序和开启时 间达到制气的目的-气体组成及热量的利用。
⑶固定床连续式化制水煤气
固定床连续式气化制水煤气法由德国鲁奇公司 开发。燃料块状煤或焦炭由炉顶定时加入，气 化剂为水蒸气和纯氧混合气，在汽化炉中同时 进行碳与氧的燃烧放热反应和碳与蒸汽的气化 吸热反应，调节H2O/O2比例，就可连续制气， 生产强度较高，且煤气质量稳定。但因煤气中 CH4和CO2含量高，CO含量低，一般作城市煤气
34～36 30～40 13～15
31
35
58
45
10
18
N2 %（体积）
约20 0.5
氟硅酸钠生产工艺
氟硅酸钠生产工艺
氟硅酸钠是一种重要的无机化工原料，用于制备氟化物、硅酸盐和玻璃等产品。
下面是氟硅酸钠的生产工艺：
1. 原料准备：将硅酸钠和氢氟酸进行预处理。
硅酸钠经过脱水处理得到无水硅酸钠，氢氟酸则是通过冷冻晶体分离、脱水和干燥处理得到。
2. 配料混合：将无水硅酸钠和氢氟酸按照一定比例混合均匀。
通常情况下，用于制备氟硅酸钠的硅酸钠与氢氟酸的摩尔比为1:3。
3. 反应过程：将混合均匀的配料倒入反应釜中，加热，控制温度在60-80℃。
反应过程中产生的氟硅酸钠会逐渐析出，并进行晶体生长。
4. 晶体筛选：反应完毕后，将产生的氟硅酸钠晶体进行筛选，去除杂质。
5. 湿法处理：将筛选后的氟硅酸钠晶体进行湿法处理，加入适量的水溶解。
溶解过程中需要控制温度和搅拌速度，以保证氟硅酸钠充分溶解。
6. 过滤和干燥：将溶解后的氟硅酸钠溶液进行过滤，除去残渣和杂质。
过滤后的溶液进行干燥处理，通常采用喷雾干燥法或真空干燥法。
7. 成品包装：将干燥后的氟硅酸钠粉末进行包装，通常采用塑料袋或桶装。
氟硅酸钠生产工艺主要有湿法法和干法法两种，以上是湿法法的生产工艺流程。
在实际生产中，还需要根据具体的工艺要求和设备条件进行调整和优化。
无机化工工艺流程
无机化工工艺流程无机化工是指以无机原料为主要原料，在一定的工艺条件下，通过物理或化学方法进行加工、转化、分离等一系列操作，生产各种无机化工产品的工艺过程。
下面将介绍几种常见的无机化工工艺流程。
1.硫酸工艺流程硫酸是一种重要的无机化工产品，广泛应用于冶金、化工、电子、环保等行业。
硫酸的生产工艺主要包括硫磺燃烧工艺和硫铁矿热法工艺两种。
以硫磺燃烧工艺为例，其工艺流程如下：硫磺→磺磺容器→气体先后通过富硝酸钡床和浓硫酸吸收器→去湿塔→浓硫酸。
2.氯碱工艺流程氯碱是指氯气和碱性物质（如氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等）产生的化学反应。
氯碱工艺主要包括氨碱工艺和氯碱电解工艺两种。
以氨碱工艺为例，其工艺流程如下：氨气和炼焦气体→炉尾烟气处理装置→煤气→冷凝→硫粉→脱硫装置→制氢→氧化→水神经塔→浓氨碱液。
3.硅酸盐工艺流程硅酸盐是由硅酸盐矿石经过碱熔或盐酸浸取法提取而得的化合物。
硅酸盐的生产工艺主要包括玻璃制造工艺和陶瓷制造工艺两种。
以玻璃制造工艺为例，其工艺流程如下：石英矿石、烟煤→一系列预处理步骤（如破碎、磁选、除铁、煅烧等）→玻璃熔炼炉→玻璃浴→玻璃鼓包→玻璃冷却、切割和加工。
4.硝酸工艺流程硝酸是一种重要的化工原料，广泛应用于农业、化工、煤炭等领域。
硝酸的生产工艺主要包括铵硝酸工艺和硫酸硝酸工艺两种。
天然气→压缩机→压氧体→反应器→分离器→焙烧器→冷却器→分离器→浓硝酸。
5.氧化铝工艺流程氧化铝是一种重要的无机金属材料，主要用于冶金、建筑、电力等领域。
氧化铝的生产工艺主要包括贵金属电解工艺和碳电极电解工艺两种。
以碳电极电解工艺为例，其工艺流程如下：铝石（主要成分为氧化铝）→磨碎→矿石→碳负极→电解池→铝液→铸锭机→铝锭。
以上仅为几种常见的无机化工工艺流程的简单介绍，不同的无机化工产品具体的生产过程可能有所不同。
无机化工工艺的优化和改进将有助于提高产品质量、降低生产成本，并在环保方面做出更多贡献。
液体三氯化铁生产工艺
液体三氯化铁生产工艺
液体三氯化铁是一种常用的无机化工原料，广泛应用于水处理、金属加工、染料合成等领域。
其生产工艺主要包括氯化铁的制备和液态化处理两个步骤。
首先是氯化铁的制备。
氯化铁一般通过氢氧化铁与盐酸反应得到。
具体工艺步骤如下：
1. 原料准备：准备足量的氢氧化铁和盐酸。
氢氧化铁可以通过在氧化铁溶液中滴入氢氧化钠溶液沉淀得到，并经过洗涤、过滤、干燥等处理得到干燥的氢氧化铁。
2. 反应装置准备：将制备好的干燥氢氧化铁加入反应容器中，加入足够的盐酸。
3. 反应过程：控制反应温度在40-60摄氏度之间，搅拌反应溶液，反应一段时间，使氢氧化铁完全与盐酸反应生成氯化铁。
4. 沉淀与分离：反应结束后，放置一段时间，使固体氯化铁沉淀。
然后通过过滤、洗涤等处理，分离固体氯化铁。
通过上述工艺步骤，可以得到氯化铁的产品。
接下来是液态化处理。
1. 溶解固体氯化铁：将得到的固体氯化铁加入适量的水中，搅拌溶解，使其转化为液态。
2. 过滤杂质：通过过滤等工艺，去除溶解中的杂质和不溶于水的固体颗粒，保证液体三氯化铁的纯度。
3. 盐酸调节：根据产品的要求，加入适量的盐酸进行调节，使液体三氯化铁的酸碱度适宜。
4. 包装与贮存：将调节好的液体三氯化铁进行包装，通常使用塑料桶或其他耐腐蚀的容器进行贮存和运输。
通过以上的制备和液态化处理工艺，可以获得高纯度的液体三氯化铁产品。
在实际生产中，还需要注意控制反应条件、操作规范和质量检测等环节，以确保产品的质量和稳定性。
同时，还需要注意安全生产，避免对环境和人身造成损害。
铬酸钠生产工艺
铬酸钠生产工艺
铬酸钠是一种重要的无机化工产品，广泛应用于染料、农药、涂料等行业。
以下是铬酸钠的生产工艺。
铬酸钠的生产主要是通过铬酸三钠和一价铬盐反应生成的。
具体的生产工艺如下：
1. 原料准备：准备一价铬盐（如硫酸亚铬、硫酸铬或氯化铬等）和碳酸钠。
2. 铬酸三钠制备：在反应釜中加入适量的碱液（如氢氧化钠、碳酸钠或碱石灰）溶解，加热至80-90℃，然后加入硫酸铬或
氯化铬等一价铬盐溶液，边加边搅拌，使其完全反应。
反应结束后，过滤得到含有铬酸三钠的溶液。
3. 重结晶：将铬酸三钠溶液加热浓缩至一定浓度，然后静置结晶，使溶液中的铬酸三钠结晶出来。
过滤得到结晶体，将其洗涤干净。
4. 铬酸三钠转化为铬酸钠：将铬酸三钠放入刮板蒸发器中进行干燥，加热至适当温度，使其分解生成铬酸钠。
通过热气流将含有铬酸钠蒸汽输送至冷凝器，使其冷却凝结为固体。
5. 细粉处理和包装：将冷凝器中得到的固体铬酸钠进行研磨，得到所需的细粉。
之后，对细粉进行过筛和干燥处理，最后将其包装称为成品。
需要注意的是，在整个生产过程中，应控制反应温度、反应时间和pH值等参数，以保证产品质量。
此外，还需要对生产过程进行严格的管理和监控，确保生产环境的安全和卫生。
以上就是铬酸钠的生产工艺。
通过合理的操作和控制，可以实现高效、环保的铬酸钠生产，并满足不同行业的需求。
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空气氮
固氮
Nitrogen
fixation
非生物固氮 生物固氮 人工固氮
其中，人工固氮指通过化学方法，使单质氮气转化为
含氮的化合物。目前工业上最常用、也最经济的是哈伯 法，即氮气(N2)与氢气(H2)在高温高压催化剂(铁)作用 下发生化合反应生成氨(NH3)。
氨的性质和用途
◆ 氨的分子式NH3，分子量17.031，正常沸点 239.65K (-33.5℃，临界温度405.55K(132.4℃)，临 界压力11.278 MPa。易溶于水，刺激眼睛和呼吸道， 使人体粘膜迅速脱水，空气中含氨超过5％将使人窒息死 亡。空气中的爆炸范围为15.5～28％。
⑵间歇式制取半水煤气的工作循环及设备
固定床间歇式气化制半水煤气的操作方式为燃烧与 制气分阶段进行，所用设备称煤气发生炉。炉中填满 块状煤或焦炭，首先吹入空气使煤完全燃烧生成CO2并 放出大量的热,使煤层升温，烟道气放空；待煤层温度 达1200℃左右，停止吹风，转吹水蒸气，与高温煤层 反应，生成CO、H2等气体，制成水煤气，送入气柜。 气化吸热使煤层温度下降，当降至950℃时，停止送蒸 汽，重新进行燃烧阶段。如此交替操作，完成制气。
第三章 无机化工产品 典型生产工艺
1
合成氨
2
硫酸
3
纯碱
4
烧碱与氯气
1 合成氨 Synthesis of Ammonia
1
1.1 概 述
2
1.2 原料气的制取
3
1.3 原料气的净化
4
1.4 氨的合成
5 1.5 合成氨发展趋势
1.1 概述 (Preface)
空气中含有大量的游离氮(N2：78.03%)，但是只有 极少数农作物(豆科)能够直接吸收空气中的游离氮，大 多数农作物只能吸收化合态氮来供给生长所需养分。固 氮是化学化工研究中既古老又前沿的课题。
⑵间歇式制取半水煤气的工作循环及设备
吹风→ 蒸汽吹净 → 一次上吹制气→下吹制气
（空气↑） （蒸汽↑）
⑵压力 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，目前气化一般采用2.5-3.2MPa，其CH4含量 较常压高些。
⑶水蒸气和氧气的比 氧的作用是与煤燃烧放 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，其比值要依据采用煤 气化生产方法而定。
CO2 10.8 1.6 0.4 0.2
CO 16.9
N2 a=CO:(CO+CO2)
72.3
61.0
31.9 66.5
95.2
34.1 65.5
98.8
34.4 65.4
99.4
② 以水蒸气为气化剂
C+H2O
CO+H2
C+2H2O(g) CO2+2H2
CO+H2O(g) CO2+H2
C+2H2
CH4
造气
用煤、原油、或天然气作原料， 制备含氮、氢气的原料气。
净化
将原料气中的杂质如CO、 CO2、S等脱除到ppm级(10-6)。
压缩和 合成
净化后的合成气原料气必须经过 压缩到15-30MPa、450℃左右
原油或天然气
煤
空气
造气
蒸汽
氨
CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)
除尘 合成
◆ 氨是生产尿素、硝酸铵等化学肥料的主要原料，使农 业生产产量大大提高，为人类社会作出巨大贡献。
◆ 氨还是生产染料、炸药、医药、有机合成、塑料、合 成纤维、石油化工等的重要原料。
◆ 首例合成氨厂是1912年在德国建立的30t/d合成氨厂， 目前合成氨厂的规模已达到1000~1500t/d。
合成气的基本过程
脱硫 压缩
CO变换 脱CO2
脱除少量CO与CO2
合成氨的基本过程
焦炭或煤为原料合成氨
天然气为原料合成氨
1.2 煤为原料制合成气
空气煤气 ：以空气（实际是空气中的氧气）作气 化剂空气，气体中可燃成份主要为一氧化碳，一般 是高炉生产中的副产物。 水煤气 ：水煤气是由水蒸汽和高温碳反应而获得 的。所得煤气中 CO 和 H2 均较高。 混合煤气 ：混合煤气综合了空气煤气和水煤气的 特点，以水蒸汽和空气的混合物鼓入发生炉中，制 得比空气煤气热值高，比水煤气热值低的混合发生 炉煤气。
一、化学反应及ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ艺条件
1 化学反应
① 以空气为气化剂
C+O2 ＝ CO2 C+1/2O2 ＝ CO C+CO2 2CO CO+1/2O2 ＝ CO2
∆H0298 KJ/mol -293.777 -110.595 172.284 -283.183
总压0.1MPa时空气煤气的平衡组成，体积%
温度，℃ 650 800 900 1000
温度一定、压力升高时， H2及CO含量降低； CO2 CH4等增加
煤气化生产方法及主要设备
⑴生产方法分类
煤气化过程需要吸热和高温，工业上采用燃烧 煤来实现。气化过程按操作方式分为：间歇式 和连续式，前者的工艺较后者落后，现正在被 淘汰。现一般按采用的反应器类型分为：固定 床（移动床）、流化床、气流床和熔融床。前 三种以被工业生产采用，而熔融床处于中试阶 段。
⑴温度 由上述热力学和动力学分析可知，温 度必须在900℃以上才有满意的气化速度，且 H2、CO含量较高，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。
工艺条件（低压、高温）
由图可知：压力一 定、温度升高时， H2及CO含量增加； CO2及CH4等减小。
∆H0298 KJ/mol 131.390
90.196
-41.194
-74.898
合成氨工业中不仅要求合成气中H2 和CO含量高还要求（CO+H2)/N2=3.13.2（mol），所以需要用适量空气和 水蒸气为气化剂，所得气体为半水煤
气。
煤气化的化学反应速率
固体燃料中的碳和汽化剂在煤气发生炉中 所进行的反应属于气固相系统的多相反应。其 反应速度的大小不仅与碳和汽化剂的化学反应 速度有关，同时还受汽化剂向碳的表面扩散速 度的影响。
①碳和氧的反应
实践证明： Ⅰ、在温度高于1000℃时，燃烧产物主要 是CO、在500℃以下时主要是CO２， Ⅱ、温度低于775℃ ，属动力学控制； Ⅲ、温度高于900℃ ，扩散控制加剧。
②碳和水蒸气的反应
实践证明： Ⅰt＝400℃-1100℃ ，属动力学控制； Ⅱt大于1100℃ ，属扩散控制。
煤气化的反应条件