《无机化工产品生产技术与操作》合成氨部分.pptx
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合成氨生产技术.pptx
合
成 氨
任务二 原料气的制备
一、固体燃料气化法
几个概念： 气化剂 煤气 空气煤气 水煤气 混合煤气 半水煤气
合
成
任务二 原料气的制备
氨
1. 固定床间歇气化法
工作循环五个阶段：
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
固定床间歇式气化煤气制取工艺对煤种要求苛刻，仅 适用优质无烟煤和冶金焦，而且产气量低、总能耗高； 间歇法是目前我国中、小型合成氨厂广泛采用的气化 方法
➢ 烃类主要是天然气、石脑油和重油。重油一般采 用部分氧化法，天然气和石脑油一般采用蒸汽转 化法。石脑油的蒸汽转化原理与天然气蒸汽转化 原理相近。
合
成
任务二 原料气的制备
氨1、烃类蒸气转化法的化学反应
天然气的主要成分为CH4，以天然气为原料的蒸汽转化反应为： （1）一段转化反应
C H 4 + H 2 O ( g ) C O + 3 H 2 Δr H m =206 kJ/mol
合
成
任务二 原料气的制备
氨 2.气流床连续气化法
被誉称为“第三代煤气化炉”的德士古造气技 术，是当代国际上最富有竞争力的气流床连续气化 法的一种。
德士古煤气化法原料煤种广泛，可利用劣质煤， 只要灰熔点较低即可，碳转化率为98.5%~99.5%， 且炉内耐火材料可以连续使用2年。该法气化强度高， 可直接获得低含量烃（甲烷含量<0.1％）的原料气， 无需加入蒸汽，不足之处是由于入炉水分大，氧耗 较高。因此比较适合有廉价低灰熔点煤种的地区。
•
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
合成氨工艺简介课件
数据分析与优化
通过大数据和人工智能技术，对合成氨生产过程 进行实时监测和数据分析，实现生产过程的优化 和智能化决策。
感谢您的观看
THANKS
合成氨的发展历程
总结词
合成氨的发展经历了多个阶段，技术的不断改进和创 新推动了合成氨工业的发展。
详细描述
合成氨技术的发展历程可以追溯到19世纪末期，当时 科学家们开始探索将氮气和氢气合成为氨气的方法。经 过多次试验和改进，1909年德国化学家哈伯（Fritz Haber）开发出了采用铁催化剂的高压合成氨工艺，并 在随后的几年中不断完善。随着技术的不断改进和创新 ，合成氨的产量和效率逐渐提高，推动了合成氨工业的 发展。如今，合成氨技术已经广泛应用于全球范围内， 为人类的生产和生活提供了重要的化工原料。
少对环境的污染。
废水处理
建立废水处理设施，对工艺过程中 产生的废水进行处理，达到排放标 准后再排放。
废弃物回收利用
对工艺过程中产生的废弃物进行回 收利用，减少对环境的负担。
04
合成氨工艺的未来发展
新技术的研发与应用
新型催化剂
研发高效、低成本的新型催化剂 是合成氨工艺未来的重要方向， 以提高合成氨的效率和选择性。
二氧化碳脱除
采用化学或物理方法脱除原料气中的二氧化碳，以防止其在 后续的合成过程中形成氨的碳化物。
氨的合成
01
02
03
合成塔
原料气在高温、高压条件 下进入合成塔，与催化剂 接触，发生反应生成氨。
氨的分离
从合成塔出来的气体中， 氨被冷凝分离出来，未反 应的氢气和氮气循环回到 合成塔继续反应。
氨的储存与运输
研究新型高效催化剂，降 低反应活化能，提高原料 的转化率。
降低能耗
通过大数据和人工智能技术，对合成氨生产过程 进行实时监测和数据分析，实现生产过程的优化 和智能化决策。
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合成氨的发展历程
总结词
合成氨的发展经历了多个阶段，技术的不断改进和创 新推动了合成氨工业的发展。
详细描述
合成氨技术的发展历程可以追溯到19世纪末期，当时 科学家们开始探索将氮气和氢气合成为氨气的方法。经 过多次试验和改进，1909年德国化学家哈伯（Fritz Haber）开发出了采用铁催化剂的高压合成氨工艺，并 在随后的几年中不断完善。随着技术的不断改进和创新 ，合成氨的产量和效率逐渐提高，推动了合成氨工业的 发展。如今，合成氨技术已经广泛应用于全球范围内， 为人类的生产和生活提供了重要的化工原料。
少对环境的污染。
废水处理
建立废水处理设施，对工艺过程中 产生的废水进行处理，达到排放标 准后再排放。
废弃物回收利用
对工艺过程中产生的废弃物进行回 收利用，减少对环境的负担。
04
合成氨工艺的未来发展
新技术的研发与应用
新型催化剂
研发高效、低成本的新型催化剂 是合成氨工艺未来的重要方向， 以提高合成氨的效率和选择性。
二氧化碳脱除
采用化学或物理方法脱除原料气中的二氧化碳，以防止其在 后续的合成过程中形成氨的碳化物。
氨的合成
01
02
03
合成塔
原料气在高温、高压条件 下进入合成塔，与催化剂 接触，发生反应生成氨。
氨的分离
从合成塔出来的气体中， 氨被冷凝分离出来，未反 应的氢气和氮气循环回到 合成塔继续反应。
氨的储存与运输
研究新型高效催化剂，降 低反应活化能，提高原料 的转化率。
降低能耗
化工合成氨工艺原理及流程分析PPT公开课(34页)
合成氨流程简介-32
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二、转化
经脱硫后的原料气在镍催化剂作用下进行一段、二段 蒸汽转化，转化气温度在983℃左右，残余CH4在0.9％ 以下入废热锅炉回收工艺气热量。
2021/7/8
合成氨流程简介-32
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三、变换
工艺气温度降为370℃左 右进入铁铬系催化剂的 高温变换炉顶部，从底 部流出高变气温度降为 204℃再入低温变换炉。 低温变换在铜锌系催化 剂中进行反应，CO含量 降到0.36％。
压力104×105Pa、温度239℃、氨含量 4.12％的循环气，流经合成塔在铁催化 剂上进行合成反应。
出塔气的压力为100×105Pa，414℃，氨 含量16.3％入废热锅炉回收热量，部分 气氨在换热器内冷凝为液氨，然后合成 气再进入一氨冷，然后与新鲜气汇合成 为循环气，形成合成循环回路。
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合成氨流程简介-32
10
八、冷冻
来自一氨冷、二氨冷及气体冷却器的气氨分别进入 冰机，经压缩后与从氨闪蒸槽来的气氨相汇合，进 入二段压缩至15.6×105Pa，100℃，经水冷器冷却 至40℃后，气氨液化为液氨入氨收集器，再入氨闪 蒸槽、产品氨加热器与来自闪蒸槽的冷氨进行交换 使之冷却过冷至13℃，重新作为冷冻剂送往第一、 二氨冷装置，构成冷冻循环回路。
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合成氨流程简介-32
6
四、脱碳
低变气经冷却进入吸收塔下部，经吸 收气体中CO2含量降到0.4％，再经上 塔吸收，从塔顶逸出的脱碳后的CO2 含量0.1％工艺气去甲烷化工序。
吸收塔底流出富液，经水力透平做功 后送至再生塔顶部，溶液减压闪蒸出 水蒸汽和CO2，然后向下流经再生塔 四层填料。
1％工艺气去甲烷化工序。 来自吸收塔顶的脱碳气，进入甲烷化炉反应，从炉底流出进入热交换器冷却，甲烷化气中（CO+ CO2）小于10ppm。 CO + H2O ＝ CO2 + H2 来自一氨冷、二氨冷及气体冷却器的气氨分别进入冰机，经压缩后与从氨闪蒸槽来的气氨相汇合，进入二段压缩至15. 来自吸收塔顶的脱碳气，进入甲烷化炉反应，从炉底流出进入热交换器冷却，甲烷化气中（CO+ CO2）小于10ppm。 9％以下入废热锅炉回收工艺气热量。 （1）天然气脱硫与压缩； 为了进一步转化，需要更高的温度。
合成氨PPT演示文稿
净 化
合 成
分 离
液氨
合成氨的实地照片
(五)合成氨工业的发展
阅读书本Ｐ１４～Ｐ１５页后总结．
小结：
工业合成氨:
(1)原理: (2)条件: (3)生产过程: (4)三废处理:
练习：
１．合成氨所需的 可由煤和水蒸气反应而制得， 其中一步的反应为： （正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率 的是（ Ｃ ） A．增大压强 B．降低温度 C．增大水蒸气浓度 D．加催化剂
催化剂
CH4+2H2O===4H2+CO2
催化剂
(四)工业合成氨的四个生产过程:
想一想:制取原料气的过程中常混有 CO,CO2 和H2S 的气体杂质有__________
四个生产过程:
造气, 净化，合成，分离
(五)工业合成氨的工业流程:
(五)工业合成氨的工业流程:
1、用图式表示合成氨的流程：
原料气 的制取
N2(g) + 3H2(g)
高温高压
催化剂
2NH3 (g) (放热)
(三)工业合成氨的原料选择
思考: 工业合成氨时N2取自于什么物质?H2又来 源于哪里?
N2主要来源于空气 ____ (从空气中分离出N2有哪些方法?) 氢气主要来源于水和碳氢化合物 ____ C+H2O===CO+H2
CH4+H2O===3H2+CO
２．合成氨工业有下列流程：①原料气制备；②氨 的合成；③原料气净化和压缩；④氨的分离。其 先后顺序为（ Ｂ） A．①②③④ B．①③②④ C．④③②① D．②③④①
1.在新疆与青海交界处有一山谷，人称魔鬼谷。每当 人畜进入后，经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。 然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。请解释原因。 N2 + O2 ====
第三章 无机化工单元 合成氨 合成工段[PPT课件]
![第三章 无机化工单元 合成氨 合成工段[PPT课件]](https://img.taocdn.com/s3/m/fe8788e5d5bbfd0a79567362.png)
பைடு நூலகம்
4、氨合成流程和设备
大型氨厂的流程主要有： ★美国凯洛格 ★丹麦托普索 ★日本NEC ★英国ICI 虽然各公司的合成工艺有差异，但氨合成 反应的特性使各工艺具有许多相同之处：
氨合成是一个循环过程：由于受平衡制约， 氨的合成率不高，大量未反应的N2、H2气 体需循环利用。 基本步骤：氨的合成、氨的分离．新鲜氢 氮气的补入，未反应气体的压缩与循环， 反应热的回收与惰性气体排放。 氨合成工艺流程的设计关键：在于合理组 合上述几个步骤，其中主要是合理确定循 环机、新鲜气补入及惰性气体放空的位置 以及氨分离的冷凝级数和热能的回收方式。
径向多段冷激式合成塔（托普索）
反应气出口
冷副线气体入口
径向多段冷激式合成塔
内部间接连续换热式合成塔
反应气
反应气
合成气入口
并流双套管
近期国内开发的合成氨有关技术
计算机应用技术。 造气生产集散控制系统； 造气炉炉况监测与优化系统； 造气专用集散系统； 合成、变换工段优化控制系统。 低温变换工艺技术。 全低变工艺技术(一氧化碳低温变换技术)； 一氧化碳低硫低温变换工艺技术；
3、反应机理和动力学 合成氨反应是气固相催化反应，经历内外 扩散、吸附解吸、反应等过程。其反应机 理如下： N2+σ-Fe=[σ-Fe]N2 [σ-Fe]N2=2 [σ-Fe]N 2[σ-Fe]N+H2=2[σ-Fe]NH 2[σ-Fe]NH+H2=2[σ-Fe]NH2 2[σ-Fe]NH2+H2=2[σ-Fe]NH3 [σ-Fe]NH3=[σ-Fe]+NH3
●驰放气 由于惰性气体的不断累积，当到一定量时会影 响合成反应，降低合成率和氨的平衡含量。因此， 需定期或连续放空一些循环气。
4、氨合成流程和设备
大型氨厂的流程主要有： ★美国凯洛格 ★丹麦托普索 ★日本NEC ★英国ICI 虽然各公司的合成工艺有差异，但氨合成 反应的特性使各工艺具有许多相同之处：
氨合成是一个循环过程：由于受平衡制约， 氨的合成率不高，大量未反应的N2、H2气 体需循环利用。 基本步骤：氨的合成、氨的分离．新鲜氢 氮气的补入，未反应气体的压缩与循环， 反应热的回收与惰性气体排放。 氨合成工艺流程的设计关键：在于合理组 合上述几个步骤，其中主要是合理确定循 环机、新鲜气补入及惰性气体放空的位置 以及氨分离的冷凝级数和热能的回收方式。
径向多段冷激式合成塔（托普索）
反应气出口
冷副线气体入口
径向多段冷激式合成塔
内部间接连续换热式合成塔
反应气
反应气
合成气入口
并流双套管
近期国内开发的合成氨有关技术
计算机应用技术。 造气生产集散控制系统； 造气炉炉况监测与优化系统； 造气专用集散系统； 合成、变换工段优化控制系统。 低温变换工艺技术。 全低变工艺技术(一氧化碳低温变换技术)； 一氧化碳低硫低温变换工艺技术；
3、反应机理和动力学 合成氨反应是气固相催化反应，经历内外 扩散、吸附解吸、反应等过程。其反应机 理如下： N2+σ-Fe=[σ-Fe]N2 [σ-Fe]N2=2 [σ-Fe]N 2[σ-Fe]N+H2=2[σ-Fe]NH 2[σ-Fe]NH+H2=2[σ-Fe]NH2 2[σ-Fe]NH2+H2=2[σ-Fe]NH3 [σ-Fe]NH3=[σ-Fe]+NH3
●驰放气 由于惰性气体的不断累积，当到一定量时会影 响合成反应，降低合成率和氨的平衡含量。因此， 需定期或连续放空一些循环气。
合成氨PPT课件
反应特点 ：
主要副反应
主反应总体上是吸热，体积增大的反应
C4 ＝ H 2 H 2 C 7.9 4 k.m J 1ol 2 C O C2 O C 1.7 4 k2 .m J 1ol C H O 2 ＝ H 2 O C 1.3 3 k 6 1 .m J 1o
16
1.2.1 甲烷蒸汽转化反应的热力学分析
鉴于合成氨工业生产的实现和它的研究对化学 理论发展的推动，1918年，哈伯获得了诺贝 尔化学奖。
哈伯及其实验装置
合成氨发展的三个典型特点： 1. 生产规模大型化。 1000~1500T/日 2. 能量的合理利用。 用过程余热自产蒸汽推动蒸汽机供动力，基本不用电能。 3. 高度自动化。 自动操作、自动控制的典型现代化工厂。
第1章 合 成 氨 Synthesis of Ammonia
授课教师：蔡永伟
1
主要内容
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
2
1.1 概述 (Preface)
• 空气中含有游离氮(N2：78.03%)，但是只有豆科等能 够直接吸收空气中的游离氮。
1908年7月，德国化学家弗里茨·哈伯在实验 室用N2和H2在600℃、200个大气压，以锇 为催化剂的条件下合成了氨，虽然产率仅有 8%，却也是一项重大突破。并成功地设计了 原料气的循环工艺，这就是合成氨的哈伯法。
1913年，德国当时最大的化工企业——巴登 苯胺和纯碱制造公司，组织了以化工专家波施 为首的工程技术人员将哈伯的设计付诸实施， 进行了多达6500次试验，测试了2500种不 同配方的催化剂后，最后选定了含铅镁促进剂 的铁催化剂，将哈伯的合成氨设想变为现实， 一个日产30吨的合成氨工厂建成并投产。
合成氨工段生产工艺(PPT课件)
3.1合成氨定义 氨合成反应在较高压力和催化剂存在的 条件下进行。 N2+3H2→2NH3(g)=-92.4kJ/mol
8
3/合成氨催化剂
3.2催化机理 热力学计算表明，低温、高压对合成氨 反应是有利的。当采用铁催化剂时，由 于改变了反应历程，降低了反应的活化 能，使反应以显著的速率进行。
9
3/合成氨催化剂
2015
合成氨生产工艺
1
目录
1 氨的性质 2 合成氨工业产品的用途 3 合成氨催化剂 4 合氨的生产设备成 5 合成氨的生产工艺
2
1/氨的性质
氨的性质
分子式NH3，无色气体,有刺激性 恶臭味，熔点-77.7℃。沸点33.35℃。 蒸气与空气混合物爆炸极限16～ 25%(最易引燃浓度17%)
•液 态 氨 将 侵 蚀 某 些 塑 料 制 品 , 橡 胶和涂层。
14
3/合成氨催化剂
3.4催化剂中毒
对于合成氨反应中的铁催化剂：O2、CO、 CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。这 种中毒是暂时性中毒：利用纯净的氢、 氮混合气体通过中毒的催化剂时，催化 剂的活性又能恢复。
15
3/合成氨催化剂
3.4催化剂中毒
含P、S、As的化合物则可使铁催 化剂永久性中毒。催化剂中毒后， 往往完全失去活性。
3
2/合成氨工业产品的用途
氨气用途
工业上用氨气来通过氧化制造硝 酸，而硝酸是重要的化工原料。
还可以制造化肥。
氨水用途
广泛应用于实验室、军事、制药 工业、纱罩业
4
2/合成氨工业产品的用途
氨水的用途
1
军事
作为一种碱性 消毒剂，用倒和昏厥， 并作皮肤刺激 药和消毒药。
18
8
3/合成氨催化剂
3.2催化机理 热力学计算表明，低温、高压对合成氨 反应是有利的。当采用铁催化剂时，由 于改变了反应历程，降低了反应的活化 能，使反应以显著的速率进行。
9
3/合成氨催化剂
2015
合成氨生产工艺
1
目录
1 氨的性质 2 合成氨工业产品的用途 3 合成氨催化剂 4 合氨的生产设备成 5 合成氨的生产工艺
2
1/氨的性质
氨的性质
分子式NH3，无色气体,有刺激性 恶臭味，熔点-77.7℃。沸点33.35℃。 蒸气与空气混合物爆炸极限16～ 25%(最易引燃浓度17%)
•液 态 氨 将 侵 蚀 某 些 塑 料 制 品 , 橡 胶和涂层。
14
3/合成氨催化剂
3.4催化剂中毒
对于合成氨反应中的铁催化剂：O2、CO、 CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。这 种中毒是暂时性中毒：利用纯净的氢、 氮混合气体通过中毒的催化剂时，催化 剂的活性又能恢复。
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3/合成氨催化剂
3.4催化剂中毒
含P、S、As的化合物则可使铁催 化剂永久性中毒。催化剂中毒后， 往往完全失去活性。
3
2/合成氨工业产品的用途
氨气用途
工业上用氨气来通过氧化制造硝 酸，而硝酸是重要的化工原料。
还可以制造化肥。
氨水用途
广泛应用于实验室、军事、制药 工业、纱罩业
4
2/合成氨工业产品的用途
氨水的用途
1
军事
作为一种碱性 消毒剂，用倒和昏厥， 并作皮肤刺激 药和消毒药。
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合成氨生产工艺介绍讲座PPT
四、氨合成与分离的工艺流程
（一）气体的压缩和除油
（二）气体的预热和合成
（三）氨的分离
合成塔出口气体氨含量一般为10~20%因此将氨分离出来。 1.水吸收法 2.冷凝 该法是将合成气体降温，使其的气氨冷凝成液氨，后 在氨分离器中，从不凝气体中分离出来。目前主要采用冷却法 分离循环气中的氨。
在氨冷凝过程，部分氢氮气及惰性气体溶解在液氨中。
缺氮的棉花
智利硝石(NaNO3)
氮的固定： 把大气中的氮转化为氮的化合物叫做氮的固定。
包括： ① 自然固定：豆科植物固氮、雷雨天产生NO气体； ② 人工固定：合成氨等。
二、合成原理及条件
N2+3H2
2NH3 (正反应为放热反应)
特点： a、可逆反应 b、正反应为放热反应
c、正反应是气体体积缩小的反应。
高温
C＋H2O(g) → CO＋H2
CO＋H2O(g)催→化剂CO2＋H2
4.合成氨工艺条件：
4.1操作压力
在一定的空速下，合成压力越高，出口氨浓度越高，氨 净值(合成塔出入口氨含量之差)越高，合成塔的生产能力也 就越 大。
氨合成系统的能量消耗主要包括原料气压缩功、循环气 压缩功和氨分离的冷冻功。 生产实践证明：操作压力在20～35MPa时总能量消耗比较 低。
4.2温度
将某种催化剂在一定成产条件下具有最高氨生成率 的温度称为最适宜的温度。
最适宜温度还和空间速度、压力等有关
经生产实践得出氨合成操作温度控制在470~520度较为
适宜。
4.3空间速度
当操作压力、温度及进塔气组成一定时，空速增加，氨 净值降低。由于氨净值降低的程度比空间速度的增大倍数 少，所以空间速度增加时氨合成生产强度有所提高及氨产 量有所增加。
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❖ 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。
❖ 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 硫磺为原 冶炼烟气 总产量/
原料/% 料/%
为原料/% 万t
82.1
29.4
3995
44.3
5100
24
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。
解放初 2007年 2008年
常压法 /万t 0.45
综合法 /万t
双加压法 总产量/
/万t
万t
0.45
705
400
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
绪论主要内容 1 《典型无机化工产品生产技术》原由
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
3 本课程教法选择和考核评价方法
1 《典型无机化工产品生产技术》原由
❖ 无机化工产品种类繁多，生产技术也千差万 别，实难以《无机化工生产技术》一书以概 之，故改名为《无机化工生产技术与操作》
主要内容
小型合成 中型合成 大型合成 合成氨总 世界排名 氨数量 氨数量 氨数量 产量/万t
2
0
0
4.5
1539
55
22
2298
1
460
82
30
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
❖ 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
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Leabharlann 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。
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
❖ 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。
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； ❖ 化学纤维每生产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。
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
❖ 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。
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。
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。
❖ 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。
❖ 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 硫磺为原 冶炼烟气 总产量/
原料/% 料/%
为原料/% 万t
82.1
29.4
3995
44.3
5100
24
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。
解放初 2007年 2008年
常压法 /万t 0.45
综合法 /万t
双加压法 总产量/
/万t
万t
0.45
705
400
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
绪论主要内容 1 《典型无机化工产品生产技术》原由
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
3 本课程教法选择和考核评价方法
1 《典型无机化工产品生产技术》原由
❖ 无机化工产品种类繁多，生产技术也千差万 别，实难以《无机化工生产技术》一书以概 之，故改名为《无机化工生产技术与操作》
主要内容
小型合成 中型合成 大型合成 合成氨总 世界排名 氨数量 氨数量 氨数量 产量/万t
2
0
0
4.5
1539
55
22
2298
1
460
82
30
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
❖ 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
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Leabharlann 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。
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
❖ 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。
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； ❖ 化学纤维每生产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。
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
❖ 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。
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。
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。