无机化工工艺学 ppt课件
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无机精细化工工艺学课件
❖ 第二阶段（1994年前），如何利用纳米材料已挖掘 出来的奇特物理、化学和力学性能，设计纳米复合 材料。
❖ 第三阶段（1994年到现在）纳米组装体系，人工组 装合成的纳米结构的材料体系。
20
纳米材料的特性
❖1、基本物理效应
（1）小尺寸效应 当超微粒子尺寸与传导电子德布罗意波长（
λ=h/p=h/mv)相当或更小时，周期性的边界
条件将被破坏，非晶态纳米微粒表面层附 近原子密度减小，导致性质与普通粒子不 同（光吸收、磁性、内压、热阻、化学活性、催化活性、 熔点）。
21
（2）界面与表面效应
纳米粒子由于尺寸小，表面积大，导致位于 表面的原子占有极大的比例，表面原子的 活性使纳米粒子具有明显的表面效应。
比表面积：F =3/r 1/r, 若r=1m, 则F > 104cm-1（1 m2） , 若r=5nm， F > 600 m2
❖ 运用生物纳米技术开发芯片－运用生物可以自建有 结构的 “自建结构”能力，利用蛋白质和DNA等材料 制作电路。研制运算速度高中央处理器，耗电量低 的记忆元件，开发计算机芯片，长时间无需充电的 笔记本电脑。
16
（4）纳米微机械和机器人。
生物发动机（分子马达） －利用人体内的自然能源（三磷酸腺苷酸）作动
3
纳米科技的发展
❖ 20世纪60年代R.P.Feynman：若从原子和分子水平上控 制物质，将会出现新的作用力和新的效应。
❖ 日本上田良二提出“超微粒子结构”的新概念。 ❖ 70年代C.Hayash研究了纳米粉体的性质、生产方法及应
用，诞生了“纳米技术”。 ❖ 80年代先后制造了扫描隧道显微镜和原子力显微镜，从
❖ 单分散体系－分散相以大小、形貌均一致的状态被 分散在分散介质中即形成了单分散体系。
❖ 第三阶段（1994年到现在）纳米组装体系，人工组 装合成的纳米结构的材料体系。
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纳米材料的特性
❖1、基本物理效应
（1）小尺寸效应 当超微粒子尺寸与传导电子德布罗意波长（
λ=h/p=h/mv)相当或更小时，周期性的边界
条件将被破坏，非晶态纳米微粒表面层附 近原子密度减小，导致性质与普通粒子不 同（光吸收、磁性、内压、热阻、化学活性、催化活性、 熔点）。
21
（2）界面与表面效应
纳米粒子由于尺寸小，表面积大，导致位于 表面的原子占有极大的比例，表面原子的 活性使纳米粒子具有明显的表面效应。
比表面积：F =3/r 1/r, 若r=1m, 则F > 104cm-1（1 m2） , 若r=5nm， F > 600 m2
❖ 运用生物纳米技术开发芯片－运用生物可以自建有 结构的 “自建结构”能力，利用蛋白质和DNA等材料 制作电路。研制运算速度高中央处理器，耗电量低 的记忆元件，开发计算机芯片，长时间无需充电的 笔记本电脑。
16
（4）纳米微机械和机器人。
生物发动机（分子马达） －利用人体内的自然能源（三磷酸腺苷酸）作动
3
纳米科技的发展
❖ 20世纪60年代R.P.Feynman：若从原子和分子水平上控 制物质，将会出现新的作用力和新的效应。
❖ 日本上田良二提出“超微粒子结构”的新概念。 ❖ 70年代C.Hayash研究了纳米粉体的性质、生产方法及应
用，诞生了“纳米技术”。 ❖ 80年代先后制造了扫描隧道显微镜和原子力显微镜，从
❖ 单分散体系－分散相以大小、形貌均一致的状态被 分散在分散介质中即形成了单分散体系。
化学工艺学(2版)课件无机化工反应单元
无机化工反应单元工艺 ——焙烧、煅烧与烧结
焙烧炉生产能力的大小，取决于焙烧的反应 速率，反应速率越快，在一定的残硫指标下，单 位时间内焙烧的固体矿物就越完全，矿渣残硫就 低。在实际生产中不仅要求焙烧的矿物量多，而 且要求烧得透，即排出的矿渣中残硫要低。
影响焙烧速率的因素很多，有温度、粒度、 氧含量等。
硫铁矿焙烧的总反应式为：
无机化工反应单元工艺 ——焙烧、煅烧与烧结
硫铁矿的焙烧是强放热反应，除可供反应自 热外，还需要移走反应余热。在空气中焙烧黄铁 矿获得含SO3的炉气，理论最高浓度为φ（SO3） =16.2%。
现代硫铁矿的焙烧都采用沸腾焙烧技术。
无机化工反应单元工艺 ——焙烧、煅烧与烧结
1-贮矿斗 2-皮带秤 3-给料器 4-粉体焙烧炉 5-废热锅炉 6-旋风除尘器 7-电除尘器 8-空气鼓风机 9-显形推灰线 10，11-链式运输机 12-矿渣增湿机 13-蒸汽洗涤器
无机化工反应单元工艺 ——焙烧、煅烧与烧结
重晶石矿物的主要成分是硫酸钡，含量为w（硫酸 钡）=95%~98%，其余是二氧化硅、硫酸钙等杂 质。目前世界各国大都是在转窑内以煤或石油焦 为还原剂，在1000~1250℃高温下将重晶石还原 为硫化钡：
其生产过程如下：研细的粒度为0.2~5mm的重晶 石粉与粒度为2~3mm的煤粉，经自动混料器混料 送至贮斗，再由自动运料机送入转窑。转窑直径 1.5~2.0m，长20~40m，以天然气、油或煤粉为 热源。物料在转窑中停留时间为1.5~2h。焙烧后 黑色或暗灰色含硫化钡的黑灰放入冷却筒中冷却， 再送至螺旋浸取器中浸取，溶液中w （硫化钡） =12%~15%，除渣后将溶液进一步精制后即可作 为生产其他钡盐的原料。
无机化工反应单元工艺 ——焙烧、煅烧与烧结
4化学工艺学课件第四章
⑴.焙烧：将物料在空气、氯气、氢气、甲烷、 CO和CO2等气流中不加或配加一定的物料，在 低于物料的熔点下发生的氧化、还原或其他化 学反应的操作。 ▲焙烧目的: 改变物料的化学组成和物料性质， 便于后处理及制取原料气。 ⑵.煅烧：在低于物料的熔点下，对物料进行加热 使其进行分解反应的操作过程； ▲煅烧目的:除去物料所含的结晶水、CO2或SO3等 挥发性物质。
AlCl3成核剂
旋风分离 快速冷却
固体
O2
预热
6.焙烧设备：
▲工业主要焙烧技术： 炉膛焙烧；飘悬焙烧；沸腾焙烧；烧结焙烧。 ⑴炉膛焙烧： 使用直立多膛炉，每天焙烧块矿炉料100~200吨， 焙烧是自热的，炉料的氧化足以提供热能。 ⑵飘悬焙烧： 对多膛炉的改进；焙烧在类似于拆除中间几层的多 膛炉进行，在上部一、二层干燥后，穿过燃烧室下 落过程进行焙烧，此过程燃烧量不足，需要燃烧辅 助燃料以维持焙烧温度。
Na2CO3 V2O3 O2 2 NaVO3 CO2 Na2 SO4 V2O3 O2 2 NaVO3 SO3 3 2 NaCl V2O3 O2 2 NaVO3 Cl2 2
2.焙烧过程的物理化学基础 ⑴.焙烧过程热力学： 焙烧过程中有气体产生，一般认为是不可逆反应， 焙烧过程主要根据相图确定反应产物的相区，采 用控制温度和氧势（氧的分压）得到所需的氧化 态类型；
●硫铁矿焙烧工艺流程图
5.典型氯化焙烧工艺——氯化法制造钛白粉
●钛白粉（TiO2）用途： 在涂料、油墨、造纸、塑料、橡胶、陶 瓷等工业部门都有重要的用途。
●钛白粉生产方法： ⑴.硫酸法； ⑵.氯化法（目前该法主要方向，但原料要求 严格，天然金红石中TiO2含量90~95%）.
●氯化焙烧工艺主要工序： ①.氯化焙烧制取四氯化钛； ②.四氯化钛氧化； ③.钛白粉的表面处理.
AlCl3成核剂
旋风分离 快速冷却
固体
O2
预热
6.焙烧设备：
▲工业主要焙烧技术： 炉膛焙烧；飘悬焙烧；沸腾焙烧；烧结焙烧。 ⑴炉膛焙烧： 使用直立多膛炉，每天焙烧块矿炉料100~200吨， 焙烧是自热的，炉料的氧化足以提供热能。 ⑵飘悬焙烧： 对多膛炉的改进；焙烧在类似于拆除中间几层的多 膛炉进行，在上部一、二层干燥后，穿过燃烧室下 落过程进行焙烧，此过程燃烧量不足，需要燃烧辅 助燃料以维持焙烧温度。
Na2CO3 V2O3 O2 2 NaVO3 CO2 Na2 SO4 V2O3 O2 2 NaVO3 SO3 3 2 NaCl V2O3 O2 2 NaVO3 Cl2 2
2.焙烧过程的物理化学基础 ⑴.焙烧过程热力学： 焙烧过程中有气体产生，一般认为是不可逆反应， 焙烧过程主要根据相图确定反应产物的相区，采 用控制温度和氧势（氧的分压）得到所需的氧化 态类型；
●硫铁矿焙烧工艺流程图
5.典型氯化焙烧工艺——氯化法制造钛白粉
●钛白粉（TiO2）用途： 在涂料、油墨、造纸、塑料、橡胶、陶 瓷等工业部门都有重要的用途。
●钛白粉生产方法： ⑴.硫酸法； ⑵.氯化法（目前该法主要方向，但原料要求 严格，天然金红石中TiO2含量90~95%）.
●氯化焙烧工艺主要工序： ①.氯化焙烧制取四氯化钛； ②.四氯化钛氧化； ③.钛白粉的表面处理.
化工工艺学之无机化工概述课件(ppt 31页)
体，当体系中的每种化学物质各自独立时， 称它们为体系的独立组分。
独立组分数：C = N -（s+r）
C——独立组分数 N——体系中的化学物质种类数 s ——体系中能进行的化学反应数 r ——限制条件数
3.1.1 概述
如N但a在 由2C于NOa存32·C7在HO2下3O-H面、2O三N体个a2系C化中O学3，·反10计应H有2：ON及a2HC2OO3等，5N中a物2C质O3，·HN2=O5、，
4、相律
相律是Gibbs用热力学原理推到出来的，其
数学表达式为：
F=C-P+n 由于影响相平衡的外界因素一般只有温度和
压力，故相律又可写为：
F=C-P+2 当压力和气相都不考虑时，相律可简化为：
F=C-P+1
3.1.1 概述
二、溶解度的表示方法及单位换算
溶解度数据是盐水体系相图绘制的基 础，在相图中应用的浓度可以是wt%、质 量%、mol%、g盐/100g水、mol盐/1000g 水、mol/mol干盐等单位，但不可用g/L、 mol/L等浓度单位，这是因为当溶液混合 时，体积没有加和性。
（1）自M点分别作两条直角 边的垂线，垂足分别为a和b， 则a点处的刻度即为a盐的百分 含量， b点处的刻度即为b盐 的百分含量，水含量可用 100%减去两盐的含量求出。
（2）如已知某一溶液两种盐的 百分含量，则可在两条直角边上 两盐浓度的刻度处引垂线，交点 即为该溶液在相图上的组成点。
3.1.2 二元盐水体系相图及应用
25.85
（g/100g
H2O）
NH4Cl
100
15.86 (17.28
15.86)
独立组分数：C = N -（s+r）
C——独立组分数 N——体系中的化学物质种类数 s ——体系中能进行的化学反应数 r ——限制条件数
3.1.1 概述
如N但a在 由2C于NOa存32·C7在HO2下3O-H面、2O三N体个a2系C化中O学3，·反10计应H有2：ON及a2HC2OO3等，5N中a物2C质O3，·HN2=O5、，
4、相律
相律是Gibbs用热力学原理推到出来的，其
数学表达式为：
F=C-P+n 由于影响相平衡的外界因素一般只有温度和
压力，故相律又可写为：
F=C-P+2 当压力和气相都不考虑时，相律可简化为：
F=C-P+1
3.1.1 概述
二、溶解度的表示方法及单位换算
溶解度数据是盐水体系相图绘制的基 础，在相图中应用的浓度可以是wt%、质 量%、mol%、g盐/100g水、mol盐/1000g 水、mol/mol干盐等单位，但不可用g/L、 mol/L等浓度单位，这是因为当溶液混合 时，体积没有加和性。
（1）自M点分别作两条直角 边的垂线，垂足分别为a和b， 则a点处的刻度即为a盐的百分 含量， b点处的刻度即为b盐 的百分含量，水含量可用 100%减去两盐的含量求出。
（2）如已知某一溶液两种盐的 百分含量，则可在两条直角边上 两盐浓度的刻度处引垂线，交点 即为该溶液在相图上的组成点。
3.1.2 二元盐水体系相图及应用
25.85
（g/100g
H2O）
NH4Cl
100
15.86 (17.28
15.86)
无机材料工艺学课件(PPT 92页)
45
六大品种水泥
1、硅酸盐水泥类，石灰石或粒化高炉矿渣、 适量石膏，掺量为：0-5%
2、普通硅酸盐水泥类，混合材料掺量为：615%
3、矿渣硅酸盐水泥类，粒化高炉矿渣掺量为： 20-70%
4、粉煤灰硅酸盐水泥类，粉煤灰掺量为：2040%
5、火山灰质硅酸盐水泥类，火山灰质混合材 料掺量为：20-50%
19
1756年，英国海峡群岛上的一座灯塔，突然失火烧毁了。 这真要命，要知道这可是英吉利海峡南端最重要的灯塔，没 有了它，要影响无数船只的航行。英国政府命令工程师史密 顿（J.Smetetonf）用最快的速度重建这座灯塔。
史密顿立即通知将石灰石运往灯塔所在的小岛，以便烧 成石灰后将岛上产的石头黏合起来重砌灯塔。
25
“波特兰水泥”最早的一次大规模应用，是建造了穿 越泰晤士河河底的隧道。尔后，它在世界各地迅速推广开 来，法国和德国分别在1840年和1855年建设了水泥制造厂。 现在，水泥已成为现代人类生活中不可缺少的物资了。
26
中国最早的水泥厂是外资企业澳门的青洲英坭厂，建 于1886年。唐山细绵土厂（后改组为启新洋灰公司，现为 启新水泥厂）是中国最早的民族水泥企业，创建于1889年， 比澳门的青洲英坭厂晚了3年，是中国人开办的第一个水 泥厂。
料、生态材料
5
2、材料分类： ① 金属材料； ② 无机非金属材料：⑴ 矿物岩石材料；
⑵ 水泥、玻璃；⑶ 陶瓷、耐火材料； ③ 高分子材料； ④ 复合材料；
6
3、材料工艺
定义：我们将任何一种材料从原料→ 成品的整个过程称为材料工艺过程。
它包括原料制备工艺、成型工艺、 溶制（窑炉工艺），制品工艺等。
34
国外性能各异的特种水泥 2.变色水泥
六大品种水泥
1、硅酸盐水泥类，石灰石或粒化高炉矿渣、 适量石膏，掺量为：0-5%
2、普通硅酸盐水泥类，混合材料掺量为：615%
3、矿渣硅酸盐水泥类，粒化高炉矿渣掺量为： 20-70%
4、粉煤灰硅酸盐水泥类，粉煤灰掺量为：2040%
5、火山灰质硅酸盐水泥类，火山灰质混合材 料掺量为：20-50%
19
1756年，英国海峡群岛上的一座灯塔，突然失火烧毁了。 这真要命，要知道这可是英吉利海峡南端最重要的灯塔，没 有了它，要影响无数船只的航行。英国政府命令工程师史密 顿（J.Smetetonf）用最快的速度重建这座灯塔。
史密顿立即通知将石灰石运往灯塔所在的小岛，以便烧 成石灰后将岛上产的石头黏合起来重砌灯塔。
25
“波特兰水泥”最早的一次大规模应用，是建造了穿 越泰晤士河河底的隧道。尔后，它在世界各地迅速推广开 来，法国和德国分别在1840年和1855年建设了水泥制造厂。 现在，水泥已成为现代人类生活中不可缺少的物资了。
26
中国最早的水泥厂是外资企业澳门的青洲英坭厂，建 于1886年。唐山细绵土厂（后改组为启新洋灰公司，现为 启新水泥厂）是中国最早的民族水泥企业，创建于1889年， 比澳门的青洲英坭厂晚了3年，是中国人开办的第一个水 泥厂。
料、生态材料
5
2、材料分类： ① 金属材料； ② 无机非金属材料：⑴ 矿物岩石材料；
⑵ 水泥、玻璃；⑶ 陶瓷、耐火材料； ③ 高分子材料； ④ 复合材料；
6
3、材料工艺
定义：我们将任何一种材料从原料→ 成品的整个过程称为材料工艺过程。
它包括原料制备工艺、成型工艺、 溶制（窑炉工艺），制品工艺等。
34
国外性能各异的特种水泥 2.变色水泥
无机化工流程-课件
2 .8 4 g ＝0.04 mol 与7H1 g2/SmOo l4反应后共生成Mn2＋0.05 mol，由得失电子守恒
5Mn2＋ 5 0.05 mol
2NaClO3
2→
x
5 =2 0.05mol x
→
x＝0.02 mol
26
•
9、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。2021/3/32021/3/3Wednesday, March 03, 2021
(4) 制 得 的 Fe(NO3)3·9H2O 用 20%HNO3 洗 涤 的 目 的 是____________________________。
7
(5) 某 兴 趣 小 组 在 实 验 室 用 右 图 装 置 制 取 Fe(NO3)3( 固 定 所 用 仪 器 和 加 热装置未画出)。
①该实验中对圆底烧瓶加热的最佳 方式用____________加热。
H2Sபைடு நூலகம்4 ， MnO 、 MnCO3 与 稀 H2SO4 反 应 生 成 MnSO4 和 CO2 ，
过滤得MnO2和MnSO4溶液，再加入氧化剂NaClO3将MnSO4
氧化生成 MnO2，NaClO3被还原成Cl2再与NaOH 反应生成
NaMClnOC3O循3环02. 2。2 2. 44样＝品01.021.6m9 ogl中含MnO2 8.7 g MnO质量：12.69 g－8.7 g－0.01×115 g＝2.84 g
22
工业流程图中设置的考点与无机 物质反应以及化学反应原理紧密相连。 如无机物间的反应方程式书写，氧化 还原反应、盐类水解、热化学以及电 化学均可以设置题目，所以得分仍需 要有扎实的基本功。
23
【变式2】(2011·安徽卷)MnO2是一种重要的无机功能 材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研 究 性 学 习 小 组 设 计 了 将 粗 MnO2( 含 有 较 多 的 MnO 和 MnCO3)样品转化为纯MnO2的实验，其流程如下：
无机工艺流程PPT课件
0.536 g
答案:(1)Fe3+ 取最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若不出现红 色，则说明已洗净；反之，未洗净 (2)2CeO2+H2O2+6H+====2Ce3++O2↑+4H2O SiO2 (3)不能 分液漏斗 (4)97.0%
类题试做,精题精练 1.【解析】(1)仿照精炼铜的原理可以确定粗银做阳极:Ag-e====Ag+,纯银做阴极:Ag++e-====Ag。滤渣A中的金属与稀硝 酸 反应生成无色的NO,NO与空气中的氧气反应生成红棕色的NO2: 2NO+O2====2NO2。 (2)结合信息和流程图分析可知:硫酸铜、硫酸铝固体与稀氢氧 化钠反应生成氢氧化铜和氢氧化铝,煮沸时氢氧化铜分解为CuO, 氢氧化铝不分解,所以B应该为CuO和Al(OH)3,O若2 NaOH过量,两性 氢氧化物Al(OH)3就会溶解:Al(OH)3+OH-====Al +2H2O。
在加高锰酸钾之前，若溶液的pH较低，则铁离子和锰离子不能 生成沉淀而除去。 (2)反应③的反应类型是置换反应，过滤所得的滤渣中除了过 量的锌外还有置换出来的金属镍。
(3)反应④过滤出的沉淀在用蒸馏水洗涤后，若已经洗涤干净 则滤液中不含硫酸根离子，因此只需要加入硝酸酸化的硝酸钡 溶液即可检验沉淀是否洗涤干净。 (4)第五步煅烧发生反应的方程式为 ZnCO3·xZn(OH)2====(x+1)ZnO+CO2↑+xH2O
(3)已知pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下 表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金 属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)。
开始沉淀的pH
答案:(1)Fe3+ 取最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若不出现红 色，则说明已洗净；反之，未洗净 (2)2CeO2+H2O2+6H+====2Ce3++O2↑+4H2O SiO2 (3)不能 分液漏斗 (4)97.0%
类题试做,精题精练 1.【解析】(1)仿照精炼铜的原理可以确定粗银做阳极:Ag-e====Ag+,纯银做阴极:Ag++e-====Ag。滤渣A中的金属与稀硝 酸 反应生成无色的NO,NO与空气中的氧气反应生成红棕色的NO2: 2NO+O2====2NO2。 (2)结合信息和流程图分析可知:硫酸铜、硫酸铝固体与稀氢氧 化钠反应生成氢氧化铜和氢氧化铝,煮沸时氢氧化铜分解为CuO, 氢氧化铝不分解,所以B应该为CuO和Al(OH)3,O若2 NaOH过量,两性 氢氧化物Al(OH)3就会溶解:Al(OH)3+OH-====Al +2H2O。
在加高锰酸钾之前，若溶液的pH较低，则铁离子和锰离子不能 生成沉淀而除去。 (2)反应③的反应类型是置换反应，过滤所得的滤渣中除了过 量的锌外还有置换出来的金属镍。
(3)反应④过滤出的沉淀在用蒸馏水洗涤后，若已经洗涤干净 则滤液中不含硫酸根离子，因此只需要加入硝酸酸化的硝酸钡 溶液即可检验沉淀是否洗涤干净。 (4)第五步煅烧发生反应的方程式为 ZnCO3·xZn(OH)2====(x+1)ZnO+CO2↑+xH2O
(3)已知pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下 表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金 属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)。
开始沉淀的pH
无机化工生产技术与操作培训课程(PPT 42页)
1．制造普通过磷酸钙的化学反应
第二阶段是当硫酸完全消耗以后，生成的磷酸继续分解磷矿而形成磷酸一钙： Ca5(PO4)3F+ 7H3PO4+5H2O → 5Ca（H2PO4）2·H2O +HF↑
在化成室的后期随着分解反应的进行，从溶液中不断析出Ca（H2PO4）2·H2O结晶。 接着还要在仓库堆放7~15天（称为“熟化”），达到规定标准后才能作为产品出厂。
一、普通过磷酸钙生产
过磷酸钙质量的高低是由所含植物能吸收的有效磷（以P2O5表示）的多少来决 定的，有效磷包括水溶性磷和枸溶性磷两部分。水溶性磷包括Ca(H2PO4)2·H2O和游 离磷酸以及Mg(H2PO4)2·H2O，枸溶性磷包括CaH2PO4·2H2O、MgH2PO4·3H2O以及FePO4 和Al PO4。过磷酸钙的质量标准如表3所示。
一、磷肥生产概述
磷肥和氮肥、钾肥并称为农作物需要补充量最多的三大营养元素肥料。各种营
养元素在作物生命代谢过程中各有其特殊的作用，彼此不能相互代替。例如氮、磷、 钾三种元素是组成蛋白质和原生质等不可缺少的组分，钾参与作物的氧化还原作用， 磷参与作物碳水化合物的形成、转化作用。磷是组成原生质、核细胞的重要元素， 它能促进作物开花结果、籽实早熟，并提高籽实的质量。
产品含磷量 /有效P2O5% 12～20 40～50 25～35
36～38
Ca(H2PO4)2·H2O +NH4H2PO4
14～20 2～3N%
表2 主要热法磷肥比较表
序号 1 2 3 4 5
名称 代号 主要有效组分
钙镁磷肥 FMP α-Ca3(PO4)2
钢渣磷肥 - Ca4P2O9·CaSiO3
磷矿中的碳酸盐（Ca、Mg）、倍半氧化物（Fe、Al）、氟化物和有机物存在时， 均与硫酸作用，而消耗一定量的硫酸。 （Ca，Mg）CO3+H2SO4 →（Ca，Mg）SO4+H2O+CO2↑ （Fe，Al）2O3+ 3H2SO4+3 Ca（H2PO4）2 →
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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
化学纤维及塑料。
❖氨的其他工业用途也十分广泛，例如：
在制冰、空调、冷藏等系统的致冷剂， 还有在冶金业、在医药和生物化学等方 面也有应用。
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三、生产方法
（一）氰化法
CaO 3C2 00 oC 0Ca2CCO Ca2CN21 00 oC 0CaC2N C CaC2N 3H2O CaC3O 2NH3
（二）直接法
此法是在高压、高温和有催化剂时，氮气和氢 气直接合成为氨的一种生产方法。目前工业上合成 氨基本上都用此法。
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四、合成氨生产技术发展
1913年，在德国Oppau建成第一个工业化的合成氨装置， 日产30t氨.一次大战后，各国都在德国被迫公开的合成氨 技术的基础上，开发了一些其他方法。但氨产量增长缓慢。 二战结束后，由于技术的进步，高速发展。
1、在原料构成方面：由以固体燃料（焦炭，煤等）为主 转化到了以气体或液体（天然气、石脑油、重油）原料为 主来合成氨。
（1）以固体燃料为原料生产合成氨
最早建立的合成氨厂用焦炭为原料，20世纪20年代以后 开始出现焦炉气深度冷冻分离制取氢气的方法。后来有队 煤的连续气化进行了研究，并开发成功流化床煤气化工艺。 一直到二次大战结束，煤和焦1炭7 始终是合成氨的主要原料。
➢ 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。
➢ 氨与空气或氧的混合物在一定浓度范围能发生爆 炸，有饱和水蒸气存在时，氨－空气混合物的爆 炸界限较窄。
（二）、化学性质（略）
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二、氨的用途
❖80％左右的氨用来制化学肥料，其余
作为生产其他化工产品的原料。
❖氨在工业上主要用来制造炸药和各种
无机化工工艺学
化学工业
❖ 化学工业产品化学原料、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.
❖ 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.
一、无机化工
基本无机化工 三酸、两碱、合成氨、化学肥料 精细无机化工 各种试剂、药剂、日化品、稀有
元 素等
电化学工业 氯碱工业、湿法电冶金、电石生产
等
硅酸盐工业 玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料等 矿物涂料和颜料的生产
二、有机化工
➢基本有机化工 三烯三苯一炔一萘;甲醇、甲醛、
乙烯系、丙烯系和芳香烃产品等
➢精细有机化工 各种试剂、药剂、香料和杀虫剂
、 染料工业和各种中间体(医药、农药、颜料) 等
➢高分子化学工业 三大合成、成膜材料等的生产 ➢燃料化学工业 石油、天然气、煤的化学加工等 ➢食品工业 糖、油脂、饮料、生化产品等 ➢其它 造纸、制革、橡胶等的加工
(催化剂,高温高压,反应速度快,材料,三废)
无机化工工艺学课程--内容简介
➢ 化学工业:以天然资源为原料生产基本化工原料的过程
课程包括反应的基本原理、工艺过程与工艺条件和过程 涉及的设备等。（化学工业又称化学加工工业，泛指生 产过程中化学方法占主要地位的过程工业。）
➢ 无机化学工业：是以天然资源和工业副产物为原料生产
硫酸、硝酸、盐酸、磷酸等无机酸，纯碱、烧碱、合成 氨、化肥以及无机盐等化工产品的工业，包括硫酸工业 、纯碱工业、氯碱工业、合成氨工业、化肥工业和无机 盐工业。广义上也包括无机非金属材料和精细无机化学 品，如陶瓷、无机颜料等的生产。
➢授课内容: 合成氨生产工艺，尿素生产工艺，硫酸生产
工艺，纯碱生产工艺，无机精细化工生产工艺。
由表可见虽然各国资源不同，但选用原料的基本方向相 同，主要资源条件许可，作为合成氨的原料首先考虑采 用天然气和油田气，其次采用石脑油和重油。 注：看一篇文献
★29 石油炼制及有关产品
❖ 291 石油炼制 ❖ 295 铺路和屋面材料 ❖ 299 其它石油和煤产品
★30 橡胶制品 ★32 玻璃与陶瓷
四、 化学工业的特点
❖ 在国民经济中占有重要地位 ❖ 品种多 原料广 工艺路线多 ❖ 装置大型化 具有规模经济性 ❖ 综合利用率高 有联产品和副产品 ❖ 先进科学技术化程度高,生产效率高
（2）以气体燃料或固体燃料为原料生产合成氨 20世纪50年代开始采用天然气制氨，由于天然气便于管 道输送、投资省、能耗低等优点，到20世纪60年代末， 国外主要产氨国都已先后停止用焦炭、煤为原料，而以 天然气、重油等为原料，天然气所占比重不断上升。下表 为各种原料的日产104.3t合成氨厂相对投资和能耗比较。