化工工艺学第三章
• 但要完成这一工业过程，必须对可能发生的主要
反应及副反应进行详细研究。主要的副反应有
•
CH4(g) = C (s) + 2H2(g)
•
2CO(g) = CO2(g) + C(s)
• CO(g) + H2(g) = C(s) + H2O(g) • 1.2.1 甲烷蒸汽转化反应的热力学分析
• 甲烷蒸汽转化反应包含反应很多，但经物理化学 中判断独立反应数的方法可以得出其独立反应数 为3个。通常选上面前3个反应来讨论就行了。
• 氨除了主要用作化学肥料的原料外，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。
• 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。
反 应 速 率
催化剂粒度
催 化 剂 内 表 面 利 用 率
催化剂粒度
• 1.2.3 过程析碳处理
• 碳黑生成后主要有以下几点不利：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 应阻力。从热力学分析，几个析碳反应
•
CH4(g) = C (s) + 2H2(g)
(3)
•
2CO(g) = CO2(g) + C(s)
(4)
•
CO(g) + H2(g) = C(s) + H2O(g)
(5)
• 只要满足下列条件其中之一就可避免析碳：
•
m1 Pt
/
p0
K
0 p
3
m2 p0
/
Pt
K
0 p
4
m3 Pt
/
p0
K
0 p
5
m为水碳比
• 通常水碳比大于2 可保证不析碳。
• 1.2.4 催化剂
• 催化剂组成：NiO为最主要活性成份。实际加速 反应的活性成份是Ni，所以使用前必须进行还原 反应，使氧化态变成还原态Ni。
• 天然气中主要成份为甲烷，还含有乙烷、 丙烷及其他少量烯烃等，其中也有极少量 的S等对催化剂有害的元素。一般以甲烷 为代表来讨论气态烃类蒸汽转化的主要反 应及其控制条件。
• 在高温有催化剂存在的条件下可实现下述反应：
•
CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g)
•
CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)
2183 / T
0.09361 lg T
0.632 103T
1.08 107T 2 2.298
平衡组成的计算
设进料中甲烷和蒸汽的量分别为nm，nw，反 应1中甲烷消耗量为x，反应2中CO消耗量为y， 则可得出两平衡常数与各物质量的关系
K
0 p1
(x (nm
y)(3x x)(nw
x
y)3( p / p0 y)(n
替上式中的压力才是准确关系。利用热力学原理
可导出平衡常数与温度的关系。
只需要反应焓变与温度的关系就可根据
d
ln
K
0 p
/
dT
H
0
/( RT
2)
导出平衡常数与温度的关系。
lg
K
0 p1
9864.57
/T
8.3666 lgT
2.0814 103T
1.8737 107T 2 13.883
lg
K
0 p2
化工工艺学 Chemical engineering technics
化学工程与工艺专业
第一章 合成氨 Synthesis of Ammonia
• 1.1 概述
• 1.2 原料气的制取 • 1.3 原料气的净化 • 1.4 氨的合成
1.1 概述 Introduction
• 空气中含有大量的游离氮，但是只有极少数农作 物才能直接吸收空气中的氮。大多数作物只能吸 收化合态氮来供给生长所需主要养分。固氮是化 学化工研究中既古老又前沿的课题。
• 其主要过程如图1.1和图1.2。
空气、煤(或天然气)、 蒸汽
造气
除尘
脱CO2 压缩
脱硫
CO变换
脱除少量 CO和CO2
合成
• 图1.1 合成氨的基本过程
氨
1.2 原料气的制取
Production of synthetic gases
• 合成氨的生产需要高纯氢气和氮气。氢气 的主要来源有：气态烃类转化、固体燃料 气化和重质烃类转化。其中以天然气为原 料的气态烃类转化过程经济效益最高，因 此本节重点介绍气态烃类蒸汽转化过程。
• 目前已投入工业生产的主要固氮方法： • 1. 电弧法 2. 氰氨法 3. 合成氨法
• 目前最重要最经济的方法是合成氨法。 首例合成 氨厂是1912年在德国建立的日产30砘合成氨的工 厂。目前先进合成氨厂的规模已达到 1000~1500T/日。
• 合成氨首先为农业生产提供了充足的肥料，使 农业生产产量大大提高，为人类社会发展和人 口增长作出了巨大贡献。
• 动力学方程式
• 由于反应过程复杂，目前还没有得出公认的准确的
动力学方程，但大都认为反应近似为一级反应。例
如
r1
k
p p CH4 H2O 10 pH2 pH2O
r2 kpCH4Байду номын сангаас
• 扩散作用对甲烷蒸汽转化反应的影响
• 反应主要取决于在催化剂内表面的反应，所以该 反应控制步骤为内表面控制。因此减小粒度增加 内表面积有利于扩散过程和提高反应速率。
• 平衡常数 • 两个制气反应的平衡常数为
K
0 p1
pCO
p3 H2
p p CH4 H2O p0
2
(1.2.1)
•
K
0 p2
p p CO2 H2 pCO pH2O
(1.2.2)
• 上式是将体系视为理想气体混合物的结论，通常
转化过程压力不是太高，用它来计算误差不大。
但要求较高的设计需要计算逸度系数，用逸度代
•
NiO(s) + H2(g) = Ni(s) + H2O(g)
)2 2x)2
K
0 p2
(x
y(3x y) y)(nw x
y)
• 利用上二式可求出x,y,从而得出各组分的浓度。 影响甲烷蒸汽转化平衡组成的因素
• TK
PK
水碳比 x
图 1.3
• 分析上述影响规律的原因。
• 总之，甲烷蒸汽转化在高温、高水碳比和低压下进 行为好。
• 1.2.2 甲烷蒸汽转化反应的动力学分析
• 目前的主要生产过程：
• (1) 制气 用煤或原油、天然气作原料，制备含 氮、氢气的原料气。
• (2) 净化 将原料气中的杂质：CO、CO2、S等 脱除到ppm级。
• (3)压缩和合成 合成氨需要高温、高压，净化后 的合成气原料气必须经过压缩到15~30MPa、 450°Ｃ左右，在催化剂的作用下才能顺利地在合 成塔内反应生成氨。
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化学工艺学(第3章)
煅烧
工业应用:
制备气\固原料 制碱工业.煅烧石灰石 CaO、CO2 生成产品 制碱工业.煅烧NaHCO3 Na2CO3 工业催化剂制造 使催化剂的组分转化为氧化物
煅烧物化基础
不可逆化学反应过程。
A（s）= S（s）+G（g）
分解反应的自由能表达为温度的函数，最
低分解温度产物的分压力达0.1MPa的分解 温度.
焙烧
分类与工业应用 氧化焙烧：硫铁矿、硫化铜、硫化锌 4FeS2+11O2=Fe2O3+8SO2
空气过剩系 数大
3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2
温度 高
硫酸化焙烧：
2MeS+3O2 == 2MeO+2SO2 2MeO+SO2+O2 == MeO.MeSO4 MeO. MeSO4+SO2+O2 == 2MeSO4 挥发焙烧：
BaSO4+ZnS
硝酸钾的生产
硝酸钾的生产
HNO3+KHCO3 KNO3 NaNO3+KCl KNO3+NaCl
贵
经剂效益差
NH4NO3+KCl
便宜
KNO3+NH4Cl
农用化肥
HNO3+KCl
KNO3+HCl
90
CaF2 H 2 SO4 2HF CaSO4
200 250
Na2Cr2O7 H 2 SO4 (浓) 2CrO3
190
ＢaCl2生产 BaSO (重晶石） BaS 热水 BaS(ag) HCl BaCl2 4
硼砂生产
04精细化工工艺学第3章
[A—B]溶
离子原 [A＋B－]
离子化
[A＋B－]溶
离解 [A＋]溶 + [B-]溶 缔合
溶剂化的离子对
溶剂化的正离子 溶剂化的负离子
溶剂化 （缔合离子）
（溶剂化的独立离子）
离子体
6/71
3.3 精细有机合成中的溶剂效应 → 3.3.3离子化作用和离解作用→ （2）离子化过程和离解过程
在溶剂中离子对和独立离子之间，处于平衡状态。 溶剂的性质不仅影响溶液中离子对和独立离子的比 例，而且影响离子(正离子或负离子)的反应活性。
点。如六甲基磷酰三胺溶剂使金属有机化合物离子
化的过程：
[(CHE3P)D2N溶]3剂P=¨O + Cl-Mgδ+ — δ-CH2C6H5
[(CH3)2N]3P+ — O — Mg+Cl + -CH2C6H5
溶剂化正离子
裸负离子（活性有机合成中的溶剂效应 → 3.3.3离子化作用和离解作用→ （4）离子原的离子化方式
26/71
3.3 精细有机合成中的溶剂效应 → 3.3.4 溶剂静电效应对反应速度的影响→（1） Houghes-Ingold规 则
对于从起始反应物，变为活化配合物时： 电荷密度增加的反应，增加溶剂极性使反应速度 加快； 电荷密度降低的反应，增加溶剂极性使反应速度 减慢； 电荷密度变化很小或无变化的反应，溶剂极性的 变化对反应速度影响极小。
活化过程的 电荷变化
溶剂极性的增加对 反应速率的影响
异号电荷的分离
明显加快
电荷分散
略微减慢
异号电荷的分离
明显加快
电荷分散
略微减慢
电荷分散
略微减慢
电荷减少
第三章硫酸与硝酸
化工工艺学
27
化工及物化教研室
炉气除尘设备
（一）旋风分离器
气体排出管（不 含矿尘）
进气管(含 尘气体)
筒形外壳
锥体
储灰斗
星形阀
灰尘
29
化工及物化教研室
化工工艺学
（二）文丘里管洗涤器
含尘气体
净化气体
喷水嘴
扩张管
收缩管
洗涤水 喉管 旋风分离器 污水
（三）泡沫洗涤塔
气体出口
视镜 水喷头 筛板 气体进口
化工工艺学
46
化工及物化教研室
47
化工及物化教研室
化工工艺学
3.1.3.3 炉气的干燥 1)干燥的原理和工艺条件 (1)吸收酸的浓度
硫酸浓度越高，水蒸 气平衡分压越小。越 有利于干燥。
48
化工及物化教研室
化工工艺学
3.1.3.3 炉气的干燥
1)干燥的原理和工艺条件
(1)吸收酸的浓度
同一温度下，硫酸浓度越高越利于干燥。但三氧化硫分压大，易形成酸雾。 同一浓度下，温度低，酸雾少。
49
化工及物化教研室
化工工艺学
硫酸浓度高、温度低，二氧化硫损失大。
综上所述，干燥酸质量分数以93%一95%较为适宜， 这种酸还具有结晶温度较低的优点可避免冬季低温下 ，因硫酸结晶而带来操作和贮运上的麻烦。
50
化工及物化教研室
化工工艺学
(2)气流速度：0.7~0.9m/s
气速高，增大传质系数，利于干燥，但塔压降增大。
3.1.2.1 硫铁矿的焙烧
(1)硫铁矿的焙烧反应
14
化工及物化教研室
27
化工及物化教研室
炉气除尘设备
（一）旋风分离器
气体排出管（不 含矿尘）
进气管(含 尘气体)
筒形外壳
锥体
储灰斗
星形阀
灰尘
29
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化工工艺学
（二）文丘里管洗涤器
含尘气体
净化气体
喷水嘴
扩张管
收缩管
洗涤水 喉管 旋风分离器 污水
（三）泡沫洗涤塔
气体出口
视镜 水喷头 筛板 气体进口
化工工艺学
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化工工艺学
3.1.3.3 炉气的干燥 1)干燥的原理和工艺条件 (1)吸收酸的浓度
硫酸浓度越高，水蒸 气平衡分压越小。越 有利于干燥。
48
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化工工艺学
3.1.3.3 炉气的干燥
1)干燥的原理和工艺条件
(1)吸收酸的浓度
同一温度下，硫酸浓度越高越利于干燥。但三氧化硫分压大，易形成酸雾。 同一浓度下，温度低，酸雾少。
49
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化工工艺学
硫酸浓度高、温度低，二氧化硫损失大。
综上所述，干燥酸质量分数以93%一95%较为适宜， 这种酸还具有结晶温度较低的优点可避免冬季低温下 ，因硫酸结晶而带来操作和贮运上的麻烦。
50
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(2)气流速度：0.7~0.9m/s
气速高，增大传质系数，利于干燥，但塔压降增大。
3.1.2.1 硫铁矿的焙烧
(1)硫铁矿的焙烧反应
14
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化工工艺学答案
化工工艺学主编邓建强副主编张早校赵小玲北京大学出版社部分答案一览第三章硫酸工业一、1、C2、B3、A4、D5、C6、B第四章一、1、B2、C3、 D4、 C5、 B6、 A7、 C8、 A 二、4、反应热回收氨分离、惰性气体排放第五章1、A（题目有误，加“不”字）2、C3、D二、1、五氧化二磷转化率磷酸稳定、颗粒大2、二水硫酸钙半水硫酸钙3、磷酸？？4、热能利用率高节能效果明显利用低品位5、五氧化二磷磷酸盐7水解作用络合作用催化作用高分子性8、四聚》三聚》络合》正磷酸盐第六章1、D2、A3、C4、B5、C6、D7、B8、C二、1、制备铵盐水制备碳酸化煅烧氨回收2、制碱合成氨7、合成冷却吸收第七章1、B2、C3、C4、B5、B6、D二、1、石蜡基、环烷基、中间基、超低硫、低硫、含硫、高硫、（？忘了）5、汽油产品质量芳烃9、均聚物、共聚物、均聚物第八章1、C2、B3、D4、C5、（不知道）6、A7、C二、1、气化炉、气化剂、供给热量2、气流床3、水蒸气、氧气4、真空闪蒸、离心分离器5、费托合成反应器、流化床反应器资料来源于个人作业答案，仅供参考，望能给各位同学以最大帮助。
2010.11.30。
化学工艺学-第三章 通用反应单元工艺-课件·PPT
氧化；
(3)醛类中的C-H键容易被氧化成过氧酸；
第三章 通用反应单元工艺
第一节 氧化 第二节 氢化和脱氢 第三节 电解
第一节 氧化
通用反应单元工艺 ——氧化
利用氧化反应，将氧原子引进化合物内， 或由化合物中除去氢原子，已成为化学工业 中生产诸如硫酸、硝酸、醇、酮、醛、酸和 环氧化物等的重要方法。
v 能输送氧或夺取氢原子的物质称为氧化剂。 v 使用催化剂的氧化反应称为催化氧化。
一、概述
通用反应单元工艺 ——氧化
1.氧化反应的分类
(1)按反应类型分类
① 氧原子直接引入作用物的分子内。
CH2=CH2 + 1/2O2 → CH3CHO
② 作用物分子只脱去氢，氢被氧化为水（称为 氧化脱氢）
CH3CHOHCH3 + 1/2O2 → CH3COCH3 + H2O
通用反应单元工艺 ——氧化
通用反应单元工艺 ——氧化
(2)氧化反应途径多样，生成的副产物多
(3)从热力学趋势看，烃类氧化成CO2和H2O的倾向性很 大，应设法及时中止应单元工艺 ——氧化
3.氧化剂
按照Fieser的分类方法，氧化剂可以分为八种
(1)氧或空气 (2)氧化物
(3)过氧化物 (4)过氧酸
③ 作用物分子脱氢（氢被氧化为水）并同时添加氧
④ 两个作用物分子共同脱去氢，氢被氧化为水（称 作氧化偶联）
⑤ 碳-碳链部分氧化，作用物分子脱氢和碳键的断裂 同时发生（称作部分降解氧化）
通用反应单元工艺 ——氧化
⑥ 碳-碳键完全氧化（称作完全降解氧化）
⑦ 间接氧化
⑧ 氮-氢键的氧化
⑨ 硫化物的脱氢或氧化
通用反应单元工艺 ——氧化
(3)醛类中的C-H键容易被氧化成过氧酸；
第三章 通用反应单元工艺
第一节 氧化 第二节 氢化和脱氢 第三节 电解
第一节 氧化
通用反应单元工艺 ——氧化
利用氧化反应，将氧原子引进化合物内， 或由化合物中除去氢原子，已成为化学工业 中生产诸如硫酸、硝酸、醇、酮、醛、酸和 环氧化物等的重要方法。
v 能输送氧或夺取氢原子的物质称为氧化剂。 v 使用催化剂的氧化反应称为催化氧化。
一、概述
通用反应单元工艺 ——氧化
1.氧化反应的分类
(1)按反应类型分类
① 氧原子直接引入作用物的分子内。
CH2=CH2 + 1/2O2 → CH3CHO
② 作用物分子只脱去氢，氢被氧化为水（称为 氧化脱氢）
CH3CHOHCH3 + 1/2O2 → CH3COCH3 + H2O
通用反应单元工艺 ——氧化
通用反应单元工艺 ——氧化
(2)氧化反应途径多样，生成的副产物多
(3)从热力学趋势看，烃类氧化成CO2和H2O的倾向性很 大，应设法及时中止应单元工艺 ——氧化
3.氧化剂
按照Fieser的分类方法，氧化剂可以分为八种
(1)氧或空气 (2)氧化物
(3)过氧化物 (4)过氧酸
③ 作用物分子脱氢（氢被氧化为水）并同时添加氧
④ 两个作用物分子共同脱去氢，氢被氧化为水（称 作氧化偶联）
⑤ 碳-碳链部分氧化，作用物分子脱氢和碳键的断裂 同时发生（称作部分降解氧化）
通用反应单元工艺 ——氧化
⑥ 碳-碳键完全氧化（称作完全降解氧化）
⑦ 间接氧化
⑧ 氮-氢键的氧化
⑨ 硫化物的脱氢或氧化
通用反应单元工艺 ——氧化
化工工艺学-第三章
烃类裂解过程的一次反应
(1)烷烃热裂解 烷烃热裂解的一次反应主要有： ①脱氢反应：RCH2-CH3↔CH＝CH2+H2 ②断链反应：RCH2-CH2-R′↔RCH＝CH2+R′H 不同烷烃脱氢和断链的难易，可以从分子结构中键能 数值的大小来判断。 a 同碳数的烷烃，断链比脱氢容易； b烷烃的相对稳定性随碳链的增长而降低; c脱氢难易与烷烃的分子结构有关，叔氢最易脱去，仲 氢次之，伯氢最难；
辽化二级急冷技术 第一急冷锅炉：选用入口端带引射蒸汽的套管式换热器，特点是裂 解气第一急冷器直接与裂解炉辐射炉管出口Y型管道相接，由于裂 解气在第一急冷器中质量流速大，能在极短的时间内(大约30µ s)， 把裂解气急冷至600℃以下，终止二次反应，保证烯烃收率； 第二急冷器：采用薄管板管壳式结构，管程走裂解气，由于第二急 冷器设计合理，即使在轻柴油裂解时也不至严重结焦。
乙醇胺法
当裂解气中含硫量较高时，用碱NaOH洗，碱液不能回收， 且耗碱量大，在这种情况下可采用乙醇胺法或其它吸收法。
特点：
再生吸收剂，循环使用； 可逆反应：温度低、压力高时反应向右进行，吸收酸性气体， 放热；当温度高、压力低时反应向左进行，吸热。 不宜处理含COS量较高的气体：醇胺与COS反应不能再生； 醇胺吸收剂在较高温度下易挥发和分解，循环使用能耗大； 醇胺吸收剂较贵。
烃类裂解过程的二次反应
(1)烯烃裂解 如大分子烯烃裂解为小分子烯烃
2)烯烃聚合、环化、缩合反应
(3)烯烃加氢和脱氢反应，如
(4)烯烃分解生碳反应，如
烃类裂解反应机理
(1)链引发：烷烃引发主要是断裂C—C键，而对C一H键的引发较小。 链引发反应的活化能较大，290～330KJ/mol范围。 （2）链的增长反应：自由基的分解反应和自由基的夺氢反应。分 解反应的活化能在120～178KJ/mol范围内，夺氢反应的活化能在 29 ～45KJ/mol的范围内。两种链传递反应的活化能都比链引发的活化 能小，而反应是生成烯烃的反应，能使小分子烯烃的收率增多，还 可提高裂解反应的转化率。 （3）链终止反应：自由基与自由基结合成分子的反应。
化工工艺学 第三章 化工原料及其初步加工
一、天然气的分类
一、天然气的分类
3、按酸气含量分类 按酸气（acid gas，指CO2 和硫化物）含量多 少，天然气可分为酸性天然气和洁气。 酸性天然气（sour gas）指含有显著量的硫化 物和CO2等酸气，这类气体必须经处理后才能达到 管输标准或商品气气质指标的天然气。 洁气（sweet gas）是指硫化物含量甚微或根 本不含的气体，它不需净化就可外输和利用。
一、天然气的分类
由此可见酸性天然气和洁气的划分采取模糊 的判据，而具体的数值指标并无统一的标准。在 我国，由于以CO2的净化处理要求不严格，而一般 采用西南油田分公司的管输指标即硫含量不高于 20mg/Sm3 （CHN）作为界定指标，把含硫量高于 20mg/Sm3（CHN）天然气称为酸性天然气，否则为 洁气。把净化后达到管输要求的天然气称为净化 气。
矿井工作对“瓦斯”十分重视，除去采取一些 必要的安全措施外，有的矿工会提着一个装有金 丝雀的鸟笼下到矿井，把鸟笼挂在工作区内。原 来，金丝雀对“瓦斯”或其他毒气特别敏感，只要 有非常淡薄的“瓦斯”产生，对人体还远不能有致 命作用时，金丝雀就已经失去知觉而昏倒。矿工 们察觉到达种情景后，可立即撤出矿井，避免伤 亡事故的发生。
2、天然气制合成甲醇等的合成气
碳一化学：是以一个碳原子的化合物为原 料，如一氧化碳、甲醇等，来合成各种基本有机 化工产品的化学体系。 甲醇不仅是碳一化学的重要产品，同时也是 重要原料，是合成气化学加工的起点，故称其为 碳一化学的重要支柱。
2、天然气制合成甲醇等的合成气
甲醇是由一氧化碳、二氧化碳加氢合成的：
一、天然气的分类
液相中除含有重烃外，仍含有一定量的丁烷、 丙烷。与此同时，为了降低原油的饱和蒸气压， 防止原油在储运过程中的挥发耗损，油田上往往 采用各种原油稳定工艺回收原油中C1～C5组分， 回收回来的气体，称为原油稳定气，简称原稳气。
化工工艺学自学大纲.
《化工工艺学》自学大纲第一章合成氨原料气的制备1、掌握固体燃料气化的基本原理，制取半水煤气的工业方法2、气态烃类蒸汽转化的化学反应，热力学，所用催化剂，工业生产方法第二章合成氨原料气的净化1、掌握原料气中硫的存在形式，主要的干法脱硫和湿法脱硫方法2、掌握一氧化碳变换的基本原理、方法、催化剂，工艺条件的确定，变换的工艺流程3、掌握二氧化碳脱除主要的物理脱除法和化学脱除法，掌握热钾碱法脱除二氧化碳的工艺条件4、掌握甲烷化法和液氮洗涤法第三章氨的合成1、理解合成氨的热力学和动力学，掌握合成氨用催化剂，工艺条件2、掌握氨的分离、氨合成塔结构第四章硫酸1、了解硫酸的性质用途和生产方法2、掌握二氧化硫炉气的焙烧、炉气的净化与干燥，掌握二氧化硫催化氧化的基本原理、催化剂及工艺条件、工艺流程3、掌握三氧化硫的吸收的工艺条件、工艺流程，尾气的处理第六章尿素1、了解尿素的性质，尿素的生产方法，掌握尿素合成的工艺流程2、了解硝酸铵的生产方法和工艺流程第七章磷肥和复合肥料1、掌握湿法酸的生产原理、浓缩，酸法磷肥的生产原理，了解热法磷肥和热发磷酸2、了解复合肥料第九章氨碱法制纯碱1、了解纯碱的性质用途，工业生产方法及原料2、掌握石灰石的煅烧、石灰乳的制备、饱和食盐水的精制、精盐水的吸氨，重碱的过滤及煅烧第十一章电解法制烧碱1、理解电解食盐水溶液的基本原理，掌握隔膜法电解食盐水、离子膜法电解食盐水的原理及工艺条件第十二章烃类热裂解1、了解热裂解过程的化学反应，理解热裂解的反应机理，掌握热裂解的一次反应、二次反应2、理解烃类管式炉裂解生产乙烯第十四章催化加氢1、了解催化加氢在化学反应中的应用，催化加氢中氢的来源2、理解催化加氢的基本原理，掌握一氧化碳加氢合成甲醇的催化剂、反应条件、工艺流程。
化工工艺学3章
• • • • •
含硫原料 原料气的制备 含二氧化硫炉气 炉气净制 净化炉气 二氧化硫转化 炉气净制 二氧化硫转化 含三氧化硫气体 吸收成酸 吸收成酸 硫酸 生产硫酸的原料 硫铁矿：主要成份是FeS 磁硫铁矿： 硫铁矿：主要成份是FeS2。磁硫铁矿：主要成份 量越高，锻烧时放热越多。 为Fe7S8。含S量越高，锻烧时放热越多。两种矿 量相同时， 含S量相同时，磁硫铁矿锻烧放热量比普通硫铁矿 30%左右 自然开采的硫铁矿都含有很多杂质， 左右。 高30%左右。自然开采的硫铁矿都含有很多杂质， 使矿呈灰、 黄铜等不同颜色。 使矿呈灰、褐、黄铜等不同颜色。通常含硫量只 30%~50%。 有30%~50%。 • 硫磺：使用天然硫磺生产硫酸最好，但我国矿少。 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。 其它原料：硫酸盐、冶炼烟气、含硫工业废料等。
图 3.2
2 余热的回收
• 焙烧时放出大量的热，炉气温度850~950°C， 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。 若直接通入净化系统，设备要求高。直接冷却后 净化也是能量的极大浪费。 净化也是能量的极大浪费。通常设置废热锅炉来 回收热量， 回收热量，或产蒸汽发电或直接推动动力机械作 功。 • 硫铁矿废热锅炉的特殊性：1.含尘量大，不要直 硫铁矿废热锅炉的特殊性：1.含尘量大 含尘量大， 接冲击锅炉管，注意炉管排列间距要大， 接冲击锅炉管，注意炉管排列间距要大，防止积 量大，腐蚀性强，注意防止SO 灰。2. 含S量大，腐蚀性强，注意防止SO3在壁 内冷凝。所以应采用较高压力以提高SO3露点， 内冷凝。所以应采用较高压力以提高SO 露点， 防止腐蚀。3.防止炉气泄漏和空气进入炉内 防止炉气泄漏和空气进入炉内。 防止腐蚀。3.防止炉气泄漏和空气进入炉内。一 种沸腾焙烧和废热回收流程如图3.3。 种沸腾焙烧和废热回收流程如图3.3。
2化学工艺学课件第三章1
同样的转化率，不受原料变化的影响。
③采用不同的工艺， n(O2)/n(SO2)值与总转化率 的对应关系不同； ④即同一个n(O2)/n(SO2)值，采用“3+2”流程对 应的总转化率大于“3+1”流程；而“3+1”流程大 于“2+2”流程。
●不同流程的转化率与起始原料浓度的关系
⑤同样要达到相同的总转化率，各工艺流 程所需的n(O2)/n(SO2)值不同。 ⑥例如总转化率达到99.7%时： ●“3+2”流程n(O2)/n(SO2)值为0.78； “3+1”流程n(O2)/n(SO2)值为1.06； “2+2”流程n(O2)/n(SO2)值为1.18； 即各流程允许的SO2浓度逐渐降低。
⑻.炉气组成不同选择流程的依据：
①当进转化炉的炉气中SO2＜8.5%时， 选用“3+1”流程为宜。 ②若炉气SO2的浓度在8.5~11%或更高时， 选用“3+2”流程为宜。 ③对于SO2的浓度在22%以上时，应先 将其稀释至12%左右，再采用“3+2”流 程生产硫酸。
⑼.n(O2)/n(SO2)值对转化率影响： ①“二转二吸”工艺比“一转一吸”工艺允许 SO2的起始浓度可大幅提高。 ②在一定条件下，固定n(O2)/n(SO2)值，可获得
5.反应热的合理利用
⑴高废热能利用：利用反应热生产中、高压水蒸 气，带动空气压缩机和其他大功率泵作功，及用 来发电。 ⑵低废热能利用：利用其作为换热热源；作为高温 分离塔塔顶冷凝器的冷却剂，汽化后用作低温分离 塔塔釜再沸器的供热源，起到节能的效果 ⑶氧化尾气热能利用：其具有一定压力，放空前使 用膨胀透平机利用其热能带动鼓风机或泵做功。
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