三、无机化工.ppt

2023/5/18三、无机化工三、无机化工业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉3.13.1无机化工的特点无机化工的特点n在在化化学学工工业业中中是是发发展展较较早早的的部部门门，为为单单元元操操作的形成和发展奠定了基础。作的形成和发展奠定了基础。合成氨装置合成氨装置业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉主主要要产产品品多多为为用用途途广广泛泛的的基基本本化化工工原原料料。与与其其他他化化工工产产品品比比较较，无机化工产品的产量较大。无机化工产品的产量较大。除除无无机机盐盐品品种种繁繁多多外外，其其他他无无机化工产品品种不多。机化工产品品种不多。近近年年来来新新型型无无机机化化工工产产品品不不断断出出现现，逐逐渐渐形形成成新新的的无无机机化化工工材材料产业。料产业。3.13.1无机化工的特点无机化工的特点业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉3.23.2无机化工原料无机化工原料 无机化学工业的原料大致可分为五大类：空气、水、无机化学工业的原料大致可分为五大类：空气、水、化学矿物、化石燃料及工业农业副产品。化学矿物、化石燃料及工业农业副产品。无机化学矿主要用于生产无机化合物和冶炼金属主要无机化学矿主要用于生产无机化合物和冶炼金属主要矿物产品有：矿物产品有：（1）盐矿：岩盐、海盐或湖盐等，用于制造纯碱、烧盐矿：岩盐、海盐或湖盐等，用于制造纯碱、烧碱、盐酸等；碱、盐酸等；（2）硫矿：硫磺（硫矿：硫磺（S）、硫铁矿（）、硫铁矿（FeS2）等，用于生产）等，用于生产硫酸和硫磺；硫酸和硫磺；（3）磷矿：用于生产磷肥、磷酸及磷酸盐等。）磷矿：用于生产磷肥、磷酸及磷酸盐等。业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉 化石燃料包括煤、石油、天然气、油页岩化石燃料包括煤、石油、天然气、油页岩等。它们既是有机化工原料，也是无机化工的等。它们既是有机化工原料，也是无机化工的重要原料。重要原料。很多工业部门的副产物和废物，也是无机很多工业部门的副产物和废物，也是无机化工的原料，例如：钢铁工业中炼焦生产过程化工的原料，例如：钢铁工业中炼焦生产过程的焦炉煤气，其中所含的氨可用硫酸加以回收的焦炉煤气，其中所含的氨可用硫酸加以回收制成硫酸铵，黄铜矿、方铅矿、闪锌矿的冶炼制成硫酸铵，黄铜矿、方铅矿、闪锌矿的冶炼废气中的二氧化硫可用来生产硫酸等。废气中的二氧化硫可用来生产硫酸等。辅助原料及副产物辅助原料及副产物业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉3.33.3重要的无机化工产品重要的无机化工产品硫酸工业的主要产品有浓硫酸（硫酸工业的主要产品有浓硫酸（H2SO4含量含量93%98%）、稀硫酸（）、稀硫酸（H2SO4含量含量75%78%）发烟硫酸（含游离发烟硫酸（含游离SO320%65%）、蓄电池用硫）、蓄电池用硫酸、试剂用硫酸、液体二氧化硫、液体三氧化硫酸、试剂用硫酸、液体二氧化硫、液体三氧化硫等产品。等产品。3.3.1硫酸、硝酸硫酸、硝酸（一）硫酸（一）硫酸业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉n 硫硫酸酸素素有有“工工业业之之母母”之之称称，在在国国民民经经济济各各部部门门有有着着广广泛泛用用途途，诸诸如如，石石油油精精制制，金金属属材材料料的的酸酸洗洗，铜铜、铝铝、锌锌等等有有色色金金属属的的提提炼炼，纺纺织织品品的的漂漂白白、印印染染，除除草草剂剂、炸炸药药等等的的制制造造都都需需要要大大量量的的硫硫酸酸。尤尤其其是是现现代代尖尖端端科科学学技技术术领领域域，作作为为火火箭箭高高能能燃燃料料的的氧氧化化剂剂，耐耐高高温温轻轻质质钛钛合合金金和和高高温温涂涂料料的的制制造造等等，都都离离不不开开硫硫酸酸或或发发烟烟硫硫酸。酸。（一）硫酸（一）硫酸业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉n 就就化化学学工工业业本本身身而而言言，如如化化学学肥肥料料和和酸酸类类的的制制造造，各各种种无无机机盐盐的的生生产产，多多种种工工业业气气体体的的干干燥燥等等都都要要使使用用很很多多硫硫酸酸；在在有有机机化化工工领领域域，染染料料中中间间体体、塑塑料料、药药品品、橡橡胶胶、人人造造纤纤维维、合合成成洗洗涤涤剂剂、蓄蓄电电池池等等的的生生产产也也都都要要以以硫硫酸酸做做原原料料。据据统统计计，化化学学工工业业本本身身使使用用的的硫硫酸酸量量为为最最大大，占占总总产产量量的的7080，其中，化学肥料所用量占，其中，化学肥料所用量占1323。（一）硫酸（一）硫酸业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉n 硫硫酸酸本本身身虽虽然然不不燃燃，但但化化学学性性质质非非常常活活泼泼。有有强强烈烈刺刺激激性性和和吸吸水水性性。遇遇水水发发生生高高热热而而爆爆炸炸。与与许许多多物物质质、特特别别是是木木屑屑、稻稻草草、纸纸张张等等基基础础猛猛烈烈反反应应，放放出出高高热热，并并可可引引起起燃燃烧烧。遇遇电电石石、高高氯氯酸酸钾钾、硝硝酸酸、金金属属粉粉末末及及其其它它可可燃燃物物能能猛猛烈烈反反应应，发发生生爆爆炸炸或或燃燃烧烧。遇遇金金属属即即反反应应产产生生氢氢气气。腐腐蚀蚀性性强强，能能严严重重灼灼伤伤眼眼睛睛和和皮皮肤肤。稀稀酸酸也也能能强强烈烈刺刺激激眼眼睛睛造造成成灼灼伤伤，并并能能刺刺激激皮皮肤肤生生产产皮皮炎炎。硫硫酸酸能能与与皮皮肤肤中中的的水分混合，出现化学灼伤，且能浸透到深部。水分混合，出现化学灼伤，且能浸透到深部。硫酸的危险特性硫酸的危险特性业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉硝硝酸酸能能以以任任意意比比例例与与水水混混合合，并并放放出出热热量量。工工业业硝硝酸酸依依HNO3含含量量多多少少可可分分为为浓浓硝硝酸酸（9698HNO3）和稀硝酸（和稀硝酸（4570HNO3）。）。硝硝酸酸是是基基本本化化学学工工业业重重要要的的产产品品之之一一，产产量量在在各各类类酸酸中中仅仅次次于于硫硫酸酸。主主要要用用于于制制造造肥肥料料，如如硝硝酸酸铵铵，硝硝酸酸钾等。用硝酸分解磷灰石可制得高浓度的氮磷复合肥。钾等。用硝酸分解磷灰石可制得高浓度的氮磷复合肥。浓浓硝硝酸酸最最主主要要用用于于国国防防工工业业，是是生生产产三三硝硝基基甲甲苯苯（TNT）、硝硝化化纤纤维维、硝硝化化甘甘油油的的主主要要原原料料。硝硝酸酸广广泛泛用用于于有有机机合合成成工工业业，用用硝硝酸酸将将苯苯硝硝化化并并经经还还原原制制得得苯苯胺胺，硝酸氧化苯制造邻苯二甲酸，均可用于染料生产。硝酸氧化苯制造邻苯二甲酸，均可用于染料生产。（二）硝酸（二）硝酸业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉硝酸对人体皮肤会引起严重的烧伤，溅入眼睛尤硝酸对人体皮肤会引起严重的烧伤，溅入眼睛尤其危险，氮氧化物和硝酸蒸气低浓度时会引起呼吸道其危险，氮氧化物和硝酸蒸气低浓度时会引起呼吸道粘膜刺激症状，如咳嗽等。高浓度时，引起头痛、强粘膜刺激症状，如咳嗽等。高浓度时，引起头痛、强烈咳嗽、胸闷、严重者出现肺气肿。工作场所空气中烈咳嗽、胸闷、严重者出现肺气肿。工作场所空气中的的NO2允许浓度必须严格控制，我国规定为允许浓度必须严格控制，我国规定为0.085mg/m3，美国为，美国为0.1mg/m3，德国为，德国为0.08mg/m3。不慎被浓硝酸灼伤皮肤应立即用大量水或小苏打不慎被浓硝酸灼伤皮肤应立即用大量水或小苏打水清洗水清洗并及时送医院救治。并及时送医院救治。硝酸的危险特性硝酸的危险特性业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉3.3.2纯碱与烧碱纯碱与烧碱n纯碱的化学名即碳酸钠（纯碱的化学名即碳酸钠（Na2CO3），也称为苏），也称为苏打或碱灰，为无水、白色粉末。工业产品的纯度在打或碱灰，为无水、白色粉末。工业产品的纯度在99左右，依颗粒大小、堆积密度的不同，可分为超轻左右，依颗粒大小、堆积密度的不同，可分为超轻质纯碱、轻质纯碱和重质纯碱。质纯碱、轻质纯碱和重质纯碱。（一）纯碱（一）纯碱纯碱的主要用途纯碱的主要用途:生产各种玻璃；生产各种玻璃；制取各种钠盐和金属碳酸盐等化学品；制取各种钠盐和金属碳酸盐等化学品；用于造纸；用于造纸；肥皂和洗涤剂；肥皂和洗涤剂；染料；染料；陶瓷；陶瓷；冶金；冶金；食品工业和日常生活。食品工业和日常生活。（一）纯碱（一）纯碱业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉烧烧碱碱即即氢氢氧氧化化钠钠，亦亦称称苛苛性性钠钠。烧烧碱碱的的工工业业品品有有液液体体和和固固体体，其其中中液液体体为为不不同同含含量量的的氢氢氧氧化化钠钠水水溶溶液液；固固体体白白色色不不透透明明，常常制制成成片片、棒棒、粒粒状状，或或熔熔融融态态以以铁铁桶桶包装。包装。氢氢氧氧化化钠钠吸吸湿湿性性很很强强，易易溶溶于于水水，溶溶解解时时强强烈烈放放热热。水水溶溶液液呈呈强强碱碱性性，手手感感滑滑腻腻；也也易易溶溶于于乙乙醇醇和和甘甘油油，不不溶溶于于丙丙酮酮。烧烧碱碱有有强强烈烈的的腐腐蚀蚀性性，对对皮皮肤肤、织织物物、纸纸张张等等侵侵蚀蚀剧剧烈烈；易易吸吸收收空空气气中中的的二二氧氧化化碳碳变变为为碳碳酸酸钠钠；与与酸起中和作用而生成盐。酸起中和作用而生成盐。（二）烧碱（二）烧碱业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉 烧烧碱碱是是一一种种基基本本的的无无机机化化工工产产品品，广广泛泛应应用用于于造造纸纸、纺纺织织、印印染染、搪搪瓷瓷、医医药药、染染料料、农农药药、制制革革、石石油油精精炼炼、动动植植物物油油脂脂加加工工、橡橡胶胶、轻轻工工等等工工业部门；也用于氧化铝的提取和金属制品加工。业部门；也用于氧化铝的提取和金属制品加工。烧碱工业生产有苛化法和电解法两种。烧碱工业生产有苛化法和电解法两种。（二）烧碱（二）烧碱业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉与与酸酸反反应应并并放放出出大大量量热热，遇遇潮潮时时与与铝铝、锌锌和和锡锡反反应应并并放放出出氢氢气气；遇遇水水放放出出大大量量热热，使使可可燃燃物物着着火火，水水溶溶液液为为强强腐腐蚀蚀性性。粉粉尘尘刺刺激激咽咽喉喉和和呼呼吸吸道道；皮皮肤肤和和眼眼睛睛直直接接接接触触可可引引起起灼灼伤伤；误误服服可可造造成成消消化化道道灼灼伤、黏膜糜烂、出血和休克。伤、黏膜糜烂、出血和休克。接接触触后后应应用用大大量量水水冲冲洗洗，眼眼睛睛接接触触用用大大量量水水冲冲洗洗后后用用硼硼酸酸溶溶液液冲冲洗洗；如如误误服服立立即即漱漱口口，饮饮水水及及醋醋或或1%醋酸，并送医院急救。醋酸，并送医院急救。烧碱的危险特性烧碱的危险特性业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉3.3.3氨与尿素氨与尿素n氨氨是是一一种种含含氮氮化化合合物物，是是化化学学工工业业中中产产量量最最大大的的产产品品之之一一。氨氨的的用用途途很很广广，除除氨氨本本身身可可用用作作化化肥肥外外，还还可可以以加加工工成成各各种种氮氮肥肥和和含含氮氮复复合合肥肥料料，氨氨还还可可以以用用来来制制造造硝硝酸酸，纯纯碱碱，塑塑料料，染染料料等等及及其其他他含含氮氮的的无无机机和和有有机机化化合合物物。在在国国防防和和尖尖端端科科学学部部门门，用用氨氨来来制制造造硝硝化化甘甘油油，硝硝化化纤纤维维，三三硝硝基基甲甲苯苯（TNT），三三硝硝基基苯苯酚酚等等炸炸药药，及及导导弹弹推推进进剂剂和和氧氧化化剂剂等等。氨氨还还是是常常用用的冷冻剂之一。的冷冻剂之一。（一）氨（一）氨业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉氨的危险特性氨的危险特性氨有油脂或其他可燃物存在情况下，能增强燃氨有油脂或其他可燃物存在情况下，能增强燃烧危险。爆炸极限烧危险。爆炸极限16%25%，高温下爆炸极限加，高温下爆炸极限加宽。自燃点宽。自燃点651。高毒，氨对皮肤、黏膜及眼睛。高毒，氨对皮肤、黏膜及眼睛有腐蚀性。可引起严重咳嗽、支气管痉挛、肺水肿有腐蚀性。可引起严重咳嗽、支气管痉挛、肺水肿和窒息。接触液氨可引起严重灼伤。和窒息。接触液氨可引起严重灼伤。业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉广西北海制冷车间爆燃起火致氨气泄漏 n厂区内寒气逼人业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉尿尿素素，又又称称碳碳酰酰二二胺胺。纯纯净净的的尿尿素素为为白白色色、无无味味、无无臭臭的的针针状状或或棱棱柱柱状状结结晶晶体体，含含氮氮量量为为46.6，当当含含有有杂杂质质时时，略带微红色。尿素在农业和工业上都有广泛的用途。略带微红色。尿素在农业和工业上都有广泛的用途。肥肥料料在在有有机机合合成成工工业业中中，尿尿素素可可用用来来制制取取高高聚聚物物合合成成材材料料，尿尿素素甲甲醛醛树树脂脂可可用用于于生生产产塑塑料料、漆漆料料和和胶胶合合剂剂等等；在在医医药药工工业业中中，其其可可作作为为利利尿尿剂剂、镇镇静静剂剂、止止痛痛剂剂等等原原料料。此此外外，在在石石油油、纺纺织织、纤纤维维素素、造造纸纸、炸炸药药、染染料料和和选选矿矿等等生生产产中中也也都都需需用用尿尿素素。尿尿素素可可用用作作牛牛、羊羊等等反反刍刍动动物物的的辅辅助助饲饲料料，反反刍刍动动物物胃胃中中的的微微生生物物将将尿尿素素的的胺胺态态氮氮转转变变为为蛋蛋白白质质，使使动动物物肉肉、奶奶增增产产。但但其其在在饲饲料料中中的的最最高高掺掺入入量不得超过反刍动物所需蛋白质量的量不得超过反刍动物所需蛋白质量的13。（二）尿素（二）尿素业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉3.3.4无机盐工业无机盐工业n无无机机盐盐系系指指由由金金属属离离子子或或铵铵离离子子与与酸酸根根阴阴离离子子组组成成的的物物质质。无无机机盐盐工工业业的的范范围围至至今今没没有有统统一一的的概概念念。在在我我国国，绝绝大大多多数数无无机机化化工工产产品品都都属属无无机机盐盐工工业业范范畴畴，但但不不包包括括已已独独立立形形成成部部门门的的三三酸酸（硫硫酸酸、盐盐酸酸、硝硝酸酸）、两两碱碱（纯纯碱碱、烧烧碱碱）、化化肥肥、原原盐盐和无机非金属材料的生产。和无机非金属材料的生产。业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉无机盐的特点：o1、品种多o2、产品应用面广，消费结构复杂o3、加工方法多样化o4、生产规模小，单品种产量不大业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉3.43.4典型的无机产品生产工艺典型的无机产品生产工艺接接触触法法的的基基本本原原理理是是在在催催化化剂剂存存在在下下，以以空空气气中中的氧氧化二氧化硫，其生产过程分三步：的氧氧化二氧化硫，其生产过程分三步：从含硫原料制造二氧化硫气体；从含硫原料制造二氧化硫气体；将将SO2氧化为三氧化硫氧化为三氧化硫三氧化硫与水结合生成硫酸三氧化硫与水结合生成硫酸SO3H2OH2SO4Q接接触触法法不不仅仅可可制制得得任任意意浓浓度度的的硫硫酸酸，而而且且可可制制得得无无水水三三氧氧化化硫硫及及不不同同浓浓度度的的发发烟烟酸酸。该该法法操操作作简简单单、稳定，热能利用率高。稳定，热能利用率高。3.4.1接触法生产硫酸工艺接触法生产硫酸工艺业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉n生产硫酸的原料生产硫酸的原料硫硫铁铁矿矿：主主要要成成份份是是FeS2。自自然然开开采采的的硫硫铁铁矿矿都都含含有有很很多多杂杂质质，使使矿矿呈呈灰灰、褐褐、黄黄铜铜等等不不同同颜颜色色。通通常常含含硫硫量量只只有有30%50%。硫硫磺磺：世世界界上上主主要要用用硫硫黄黄作作原原料料制制硫硫酸酸，是是因因为为用用硫硫黄黄作作原原料料成成本本低低，对对环环境境的的污污染染少少。我我国国由由于于硫硫黄黄矿矿产产资资源源较较少少，主要用黄铁矿作原料，。主要用黄铁矿作原料，。其它原料：其它原料：硫酸盐、冶炼烟气、含硫工业废料等。硫酸盐、冶炼烟气、含硫工业废料等。业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉接触法主要步骤接触法主要步骤含硫原料含硫原料原料气的制备原料气的制备含二氧化硫炉气含二氧化硫炉气炉气净制炉气净制净化炉气净化炉气二氧化硫转化二氧化硫转化含三氧化硫气体含三氧化硫气体吸收成酸吸收成酸硫酸硫酸业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉（一）（一）从硫铁矿制二氧化硫炉气从硫铁矿制二氧化硫炉气硫铁矿的硫铁矿的焙烧要选择合适的设焙烧要选择合适的设备备沸腾炉（沸腾炉（由于矿粒在沸腾炉由于矿粒在沸腾炉中燃烧得比较完全，从而可提高原中燃烧得比较完全，从而可提高原料的利用率料的利用率），注意焙烧的温度控），注意焙烧的温度控制（控制反应进程），余热的回收制（控制反应进程），余热的回收及除尘。及除尘。业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉（二）炉气的净化与干燥（二）炉气的净化与干燥从燃烧炉中出来的气体叫做炉气。用燃烧黄铁矿制得从燃烧炉中出来的气体叫做炉气。用燃烧黄铁矿制得的炉气含有的炉气含有SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质、水蒸气以及一些杂质和和矿尘矿尘等。等。杂质和矿尘都会使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产也有杂质和矿尘都会使催化剂中毒，水蒸气对设备和生产也有不良影响。因此，在进行下一步氧化反应以前，必须对炉不良影响。因此，在进行下一步氧化反应以前，必须对炉气进行净化和干燥处理才能进入下工序。用燃烧硫黄制得气进行净化和干燥处理才能进入下工序。用燃烧硫黄制得的炉气除含有的炉气除含有SO2、O2和和N2外，杂质较少，不需要经过净外，杂质较少，不需要经过净化和干燥处理。化和干燥处理。业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉（三）（三）二氧化硫的催化氧化二氧化硫的催化氧化经经过过净净化化、干干燥燥的的炉炉气气进进入入接接触触室室，发发生生氧氧化化反反应应，生生成成SO3。SOSO2 2(g)+0.5O(g)+0.5O2 2(g)=SO(g)=SO3 3(g)(g)SO2跟跟O2是是在在催催化化剂剂（如如V2O5等等）表表面面上上接接触触时时发发生生反反应应的的，所所以以，这这种种生生产产硫硫酸酸的的方法叫做接触法。方法叫做接触法。业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉n段间换热式转化器的中间冷却方式段间换热式转化器的中间冷却方式n段间换热主要有间接换热式和冷激式两种。间接段间换热主要有间接换热式和冷激式两种。间接换热又分为内部间接换热和外部间接换热。换热又分为内部间接换热和外部间接换热。业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉（四）三氧化硫的吸收（四）三氧化硫的吸收在在接接触触室室SO2催催化化氧氧化化成成SO3，从从接接触触室室出出来来的的气气体体，主主要要是是SO3、N2以以及及剩剩余余的的未未起起反反应应的的O2和和SO2，送送入入吸吸收收工工序序用用发发烟烟硫硫酸或浓硫酸吸收。酸或浓硫酸吸收。业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉（四）三氧化硫的吸收（四）三氧化硫的吸收吸收过程可写为：吸收过程可写为：nSO3(g)+H2O(l)=H2SO4(aq)+(n-1)SO3(aq)n1时时生生成成发发烟烟硫硫酸酸，n=1时时生生成成无无水水硫硫酸酸,n1时时生成含水硫酸。生成含水硫酸。H2SO4虽虽然然是是由由SO3跟跟H2O化化合合制制得得的的，但但工工业业上上并并不不直直接接用用H2O或或稀稀硫硫酸酸来来吸吸收收SO3，而而用用H2SO4质质量量分分数为数为98.3的硫酸作吸收剂。的硫酸作吸收剂。炉气含有炉气含有SO2、O2、N2、水蒸气以及一些、水蒸气以及一些杂质杂质和和矿尘矿尘SO2O2N2SO3SO2O2N2SO2O2N2接触法生产硫酸的工艺流程框图接触法生产硫酸的工艺流程框图业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉3.4.2氨碱法生产纯碱工艺氨碱法生产纯碱工艺 18611861年，比利时人索尔维（年，比利时人索尔维（EsolvayEsolvay）发明了的以）发明了的以食盐、氨、二氧化碳原料制食盐、氨、二氧化碳原料制NaNa2 2COCO3 3的方法，该法实现了连的方法，该法实现了连续化生产，食盐利用率得到提高，使纯碱价格大大降低，续化生产，食盐利用率得到提高，使纯碱价格大大降低，并且产品质量纯净，故被称纯碱。并且产品质量纯净，故被称纯碱。业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉（一）氨碱法的生产原理（一）氨碱法的生产原理NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3(s)+NH4Cl生成的碳酸氢钠煅烧分解后可得纯碱：生成的碳酸氢钠煅烧分解后可得纯碱：2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2+H2ONH3是要循环利用的，可由下列反应回收：是要循环利用的，可由下列反应回收：NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3+CaCl2+2H2O反应需要的反应需要的CO2主要由煅烧石灰石得到，煅烧碳酸氢钠时也可回收主要由煅烧石灰石得到，煅烧碳酸氢钠时也可回收一部分。一部分。3.4.2氨碱法生产纯碱工艺氨碱法生产纯碱工艺业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉n（二）（二）氨碱法的工艺流程氨碱法的工艺流程nNaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3(s)+NH4Cl沉淀沉淀钙钙煅烧碳酸钙煅烧碳酸钙业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉n（三）侯氏联合制碱法（三）侯氏联合制碱法 为为了了进进一一步步提提高高食食盐盐的的利利用用率率、改改进进索索尔尔维维制制碱碱法法在在生生产产中中生生成成大大量量CaClCaCl2 2废废弃弃物物这这一一不不足足，侯侯德德榜榜先先生生在在19401940年年完完成成了了新新的的工工艺艺路路线线，把把制制碱碱和和制制氨氨的的生生产产联联合合起起来来，省省去去了了石石灰灰石石煅煅烧烧产产生生COCO2 2和和蒸蒸氨氨的的设设备备，从从而而节节约约了了成成本本，大大大大提提高高了了经经济济效效益益。19431943年年，这这种种新新的的制制碱碱法法被被正正式式命命名为名为“侯氏联合制碱法侯氏联合制碱法”。业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉联碱法与氨碱法的区别联碱法与氨碱法的区别联碱法联碱法氨碱法氨碱法业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉n区区别别：联联碱碱法法与与氨氨碱碱法法的的主主要要区区别别是是重重碱碱过过滤滤后后母母液液（称称为为一一次次母母液液）的的处处理理上上。氨氨碱碱法法是是将将母母液液送送往往蒸蒸氨氨塔塔回回收收其其中中的的氨氨，而而废废液液直直接接排排弃弃。联联碱碱法法则则是是将将母母液液中中的的氯氯化化铵铵分分离离出出来来，剩剩余余的的二二次次母母液液再再送送入入制制碱碱系系统统循循环环利利用，不产生大量废弃物，产品又有氯化铵。用，不产生大量废弃物，产品又有氯化铵。n优优点点：原原料料利利用用率率高高，产产1t纯纯碱碱的的同同时时副副产产1t氯氯化化铵铵，食食盐盐利利用用率率高高达达95。不不需需要要石石灰灰石石和和焦焦炭炭，成成本本低低。缩短了纯碱生产流程，节省投资。缩短了纯碱生产流程，节省投资。无大量废液排放。无大量废液排放。n缺缺点点：设设备备腐腐蚀蚀较较严严重重；设设备备生生产产强强度度较较低低；氯氯化化铵铵销销售受限。售受限。联碱法与氨碱法的区别联碱法与氨碱法的区别 地地壳壳中中氮氮的的质质量量分分数数只只有有0.00460.0046，而而在在空空气气中中体体积积比比却却高高达达7878，这这是是巨巨大大的的氮氮资资源源。生生物物可可以以很很好好的的高高效效自自我我固固氮氮，而而目目前前人人工工固固氮氮的的最最好好方方法法就就是是合合成氨成氨。3.4.3合成氨合成氨业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉（一）合成氨发展的三个典型特点（一）合成氨发展的三个典型特点1.生产规模大型化。生产规模大型化。10001500T/日。日。2.能能量量的的合合理理利利用用。用用过过程程余余热热自自产产蒸蒸汽汽推推动蒸汽机供动力，基本不用电能。动蒸汽机供动力，基本不用电能。3.高高度度自自动动化化。自自动动操操作作、自自动动控控制制的的典典型型现现代化工厂。代化工厂。业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉（二）目前合成氨的主要生产过程（二）目前合成氨的主要生产过程1.制气制气用煤或原油、天然气作原料，制备含氮、氢气的原料气。用煤或原油、天然气作原料，制备含氮、氢气的原料气。2.净化净化将原料气中的杂质：将原料气中的杂质：CO、CO2、S等脱除到等脱除到ppm级。级。3.压缩和合成压缩和合成合合成成氨氨需需要要高高温温、高高压压，净净化化后后的的合合成成气气原原料料气气必必须须经经过过压压缩缩到到1530MPa、450左左右右，在在催催化化剂剂的的作作用用下下才才能能顺顺利地在合成塔内反应生成氨。利地在合成塔内反应生成氨。合成氨工艺流程框图合成氨工艺流程框图业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉1.原料气的制取原料气的制取 合合成成氨氨的的生生产产需需要要高高纯纯氢氢气气和和氮氮气气。氢氢气气的的主主要要来来源源有有：气气态态烃烃类类转转化化、固固体体燃燃料料气气化化和和重重质质烃烃类类转转化化。其其中中以天然气为原料的气态烃类转化过程经济效益最高。以天然气为原料的气态烃类转化过程经济效益最高。天天然然气气中中主主要要成成份份为为甲甲烷烷，还还含含有有乙乙烷烷、丙丙烷烷及及其其他他少少量量烯烯烃烃等等，其其中中也也有有极极少少量量的的S S等等对对催催化化剂剂有有害害的的元元素素。一般以一般以甲烷甲烷为代表来讨论主要反应及其控制条件。为代表来讨论主要反应及其控制条件。业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉 在高温有催化剂存在的条件下可实现下述反应：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)但但要要完完成成这这一一工工业业过过程程，必必须须对对可可能能发发生生的的主主要要反反应应及及副反应进行详细研究。主要的副反应有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.原料气的制取原料气的制取业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉2.原料气的净化原料气的净化（1）原料气的脱硫）原料气的脱硫防止后续工艺的催化剂中毒。防止后续工艺的催化剂中毒。（2）一氧化碳变换）一氧化碳变换变变换换的的作作用用是是将将原原料料气气中中的的CO变变成成CO2和和H2。H2是是合合成成氨氨需需要要的的最最重重要要成成份份。CO、CO2对对氨氨的的合成有害，后面工序还需将其除去。合成有害，后面工序还需将其除去。（3）二氧化碳的脱除）二氧化碳的脱除业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉3.氨的合成氨的合成 氨氨合合成成工工序序不不但但有有氨氨合合成成反反应应，还还有有氨氨分分离离及及未未反应气体循环等，流程复杂，影响因素多。反应气体循环等，流程复杂，影响因素多。业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉业精于勤，荒于嬉3.氨的合成氨的合成工艺条件：工艺条件：压强：压强：15MPa30MPa温度：温度：400500